专利名称：用于橡塑混炼过程中的废气处理方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明为一种用于橡塑混炼过程中的废气处理方法，涉及塑料机械、低温等离子体、覆膜除尘等技术领域。
背景技术：
橡塑混炼过程中，随着高分子材料加热、熔化或聚合，部分高分子聚合物、颜料、填料、助剂等成份发生裂解或氧化分解，挥发并扩散出来，必须排除干净，否则会在产品的内部或者表面出现空隙、气泡、颗粒灰暗或含有杂质等缺陷，从而严重影响到橡塑混炼产品的性能指标与外观质量。在橡塑混炼加工过程中，通常使用普通的抽真空装置，即用真空泵对 橡塑混炼挤出机的排气口进行抽吸的方式来解决这一问题。普通的抽真空装置，虽然能起到一定的抽吸效果，但抽集的废气不能达标排放，对周围生态环境会造成严重污染和危害；或产生大量废水，造成二次污染。随着工业社会化程度的不断提高，人们环保意识也日益增强，为了处理橡塑混炼过程中产生的废气，传统方法通常采用喷淋吸收、催化燃烧、活性炭吸附等几种方式，虽然能对橡塑废气中所含有的危害环境和人体健康的物质进行吸收或者分解，但存在着净化不彻底、运行费用闻等缺陷。采用低温等离子体技术去分解各类气态污染物分子是一种新型的工业废气净化方法。中国专利申请98225645. O记载了一种等离子体净化装置。其净化单元体由两块正极板和两块负极板固定对应的正极和负极组成，正、负电极分别组成正极方阵和负极方阵，电极形状可以是金属管、棒、条、丝之一种，电气部分由等离子电源、控制电路为主组成，电源采用双电源供电方式。该净化装置可以根据废气的成份、浓度、流量等指标设计成不同规模、不同功率的产品，对废气净化效果良好，但是橡塑废气中含有的水蒸汽和粉尘、油脂等颗粒物容易粘附在等离子体净化装置的电极上，导致短路，引发设备故障；当粉尘、油脂等颗粒物在等离子体净化装置的电极上积聚到一定程度上时，在上万伏高压电的作用下，有可能发生爆炸引发安全事故。
发明内容
为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种用于橡塑混炼过程中的废气处理方法及装置，该方法和装置可以根据橡塑混炼过程中的实际需要调整不锈钢筛网、水环真空泵、覆膜滤网、低温等离子体净化模块的参数，兼顾废气处理的安全和效率，适宜在橡塑废气处理方面推广和应用。一种用于橡塑混炼过程中的废气处理方法，其特征在于包含如下步骤
将待处理的橡塑混炼过程中产生的废气通入到筛网过滤仓，不锈钢筛网阻隔废气中含有的外型尺寸大于O. 5mm的粉尘、油脂等颗粒物；
将通过筛网的废气通入到水环真空泵，废气和水充分混合，对废气进行洗涤和降温处
理；将通过水环真空泵的废气和水的混合物通入到真空罐，溶于水的酸碱成分中和反应后沉降，不溶于水的废气和水进行分离；
将真空罐内分离的废气通入到汽液分离阀，分离废气中含有的水蒸汽；
将通过汽液分离阀的废气通入到覆膜过滤仓，覆膜滤网阻隔废气中含有的外型尺寸在
O.5 μ m-o. 5mm之间的粉尘、油脂等细微颗粒物；
将通过覆膜滤网的废气通入到低温等离子净化仓，低温等离子腔体中的低温等离子体与废气分子相撞击，以每秒800万次至5000万次的速度反复轰击废气的分子，激活、电离、裂解废气中的各种成份，从而发生氧化等一系列复杂的化学反应，将有害物转化为洁净的空气后经风机释放。本发明在水环真空泵的作用下，筛网过滤仓内产生-O. 8MPa至-O. 5MPa的负压。 本发明真空罐内的水经过滤阀和冷凝器后，通入水环式真空泵循环使用。本发明等离子体电压为10_16kV。一种用于橡塑混炼过程中的废气处理装置，包括气管、筛网过滤仓、不锈钢筛网、水环真空泵、水管、真空罐、冷凝器、过滤阀、补水阀、溢流阀、液位传感器、风管、汽液分离器、覆膜过滤仓、覆膜滤网、低温等离子体净化仓、低温等离子体净化模块、低温等离子电源和风机，其特征在于筛网过滤仓、水环真空泵、真空罐、汽液分离器、覆膜过滤仓、低温等离子体净化仓和风机依次顺接。本发明所述筛网过滤仓内布置有二组或多组不锈钢筛网，不锈钢筛网的网孔尺寸为 O. 5_3mm。本发明所述水环真空泵、真空罐、过滤阀、冷凝器用水管依次串接并形成回路。本发明所述真空罐内轴向安装有液位传感器，真空罐靠底部一端安装有补水阀，真空罐顶部一端安装有溢流阀。本发明所述覆膜过滤仓内布置有多组覆膜过滤网。本发明所述覆膜过滤网的材质为PTFE微孔覆膜聚酯。本发明所述低温等离子体净化仓由若干低温等离子体净化模块组成，这些低温等离子体净化模块之间能够串联连通和并联连通。本发明所述低温等离子体净化仓电连接有二组或多组等离子电源。本发明所述每个低温等离子体净化模块包含
低温等离子腔体，每个等离子腔体均包括一中空的接受极管和一嵌套于接受极管之中的发射极管，所述低温等离子腔体的接受极管和发射极管相互平行设置；
接受极管骨架，所述接受极管骨架为金属框架，机械并电连接每个等离子体腔体的接受极管；
发射极管骨架，所述发射极管骨架为金属框架，机械并电连接每个等离子体腔体的发射极管；
多个绝缘装置，所述绝缘装置一端连接至接受极管骨架，另一端连接至发射极管骨架。本发明所述每个低温等离子体净化模块包含若干等离子腔体，所述若干等离子腔体呈矩阵布置。本发明所述发射极管骨架包括发射极管主梁与发射极管次梁；所述发射极管次梁为多个平行设置的金属杆，分别与发射极机械连接；所述发射极管主梁为两根平行设置的金属管，所述发射极管主梁与发射极管次梁垂直设置并机械连接，所述绝缘装置连接至发射极管主梁。本发明所述绝缘装置包含绝缘瓷瓶、瓷瓶负极套管和瓷瓶正极套管；所述瓷瓶负极套管和瓷瓶正极套管套于绝缘瓷瓶的外围，并彼此相对；瓷瓶正极套管的外径小于瓷瓶负极套管的内径，并深入至瓷瓶负极套管之中；所述瓷瓶负极套管的底部具有孔洞。本发明的有益效果在于，采取上述技术方案对橡塑混炼过程中的废气进行六级分离和净化，使得净化效果彻底且保证运行安全可靠；真空罐内的水循环使用，耗水量小，且不产生二次污染；低温等离子体净化仓由若干低温等离子体净化模块组成，这些低温等离子体净化模块通过不通的串联连通和并联连通组合改变了对不同类型废气的净化方式和时间，适用于各种浓度和流量的废气处理。
图I是本发明用于橡塑混炼过程中的废气处理装置的示意 图2是本发明中低温等离子体净化模块的立体具体实施例方式下面结合附图对本发明用于橡塑混炼过程中的废气处理方法及装置的具体实施方式
做详细说明。如图I中所示，所述用于橡塑混炼过程中的废气处理装置包括1进气管、2筛网过滤仓、3不锈钢筛网、4气管、5水环真空泵、6-1水管、6-2水管、6-3水管、6_4水管、7真空罐、8-1风管、8-2风管、9-1低温等离子电源、9-2低温等离子电源、10低温等离子体净化仓、11-1低温等离子体净化模块、11-2低温等离子体净化模块、11-3低温等离子体净化模块、11-4低温等离子体净化模块、12风机、13覆膜滤网、14覆膜过滤仓、15汽液分离器、16溢流阀、17补水阀、18液位传感器、19过滤阀、20冷凝器。进气管I与筛网过滤仓2的下端连接；筛网过滤仓2内布置有二组或多组不锈钢筛网3，所述不锈钢筛网3的网孔尺寸为O. 5-3mm ;气管4的一端与筛网过滤仓2的顶部连接，所述气管4的另一端与水环真空泵5的进气口连接；水管6-1与水环真空泵5的排水口连接，所述水管6-1的另一端与真空罐7的上端连接；所述真空罐7的顶部装有液位传感器8，所述真空罐7的上端装有溢水阀16，所述真空罐7的下端装有补水阀17，所述真空罐7的下端与水管6-2的一端连接；所述水管6-2的另一端与过滤阀19的进水口连接，所述过滤阀19的出水口与水管6-3的一端连接，所述水管6-3的另一端与冷凝器20的进水口连接，所述冷凝器20的出水口与水管6-4的一端连接，所述水管6-4的另一端与水环真空泵5的进水口连接；水环真空泵5、水管6-1、真空泵7、水管6-2、过滤阀19、水管6_3、冷凝器20、水管6-4组成闭合回路；真空罐7的顶部与风管8-1的一端连接，所述风管8-1的另一端与汽液分离器15的进气口连接，所述汽液分离器15的排气口与风管8-2的一端连接，所述风管8-2的另一端与覆膜过滤仓14的下端连接，所述覆膜过滤仓14内装有覆膜滤网13，所述覆膜过滤仓14的上端与低温等离子体净化仓10连接，所述低温等离子体净化仓10由低温等离子体净化模块11-1、低温等离子体净化模块11-2、低温等离子体净化模块11-3、低温等离子体净化模块11-4串联或并联组成，所述低温等离子体净化仓10的上端与风机12连接。如图2中所示，所述每个低温等离子体净化模块包括100等离子腔体；110接收极管；120发射极管；200接收极管骨架；300发射极管骨架；310发射极管主梁；320发射极管次梁；400绝缘装置；420瓷瓶负极套管；430瓷瓶正极套管。所述每个低温等 离子腔体100中，均包括中空的接收极管110和嵌套于接收极管100之中的发射极管120，所述接收极管110和发射极管120相互平行设置。所述接收极管骨架300为金属框架，机械并电连接每个等离子体腔体100的接收极管110，接收极管110之间平行排列成一阵列，且彼此相互连接在一起。接收极管骨架300围绕所述陈列设置，并与阵列最外圈的接收极管相连接。所述发射极管骨架300为金属框架，机械并电连接每个等尚子体腔体100的发射极管120。发射极管骨架300包括发射极管主梁310与发射极管次梁320，所述发射极管次梁320为多个平行设置的金属杆，分别与发射极管120机械连接，所述发射极管主梁310为两根平行设置的金属杆，所述发射极管主梁310与发射极管次梁320垂直设置并与发射极管次梁320机械连接，所述绝缘装置300连接至发射极管主梁310。所述多个绝缘装置400机械连接并电阻隔连接极管骨架200和发射极管骨架300。绝缘装置400包括绝缘瓷瓶、瓷瓶负极套管420、瓷瓶正极套管430和瓷瓶正极套管发射丝。瓷瓶负极套管420和瓷瓶正极套管430套于绝缘瓷瓶的外围，并彼此相对。所述瓷瓶负极套管420、瓷瓶正极套管430采用金属等导电材料制作，其作用在于隔离水汽，避免绝缘瓷瓶在工作中表面吸附水汽而降低绝缘效果。等离子体是继固态、液态、气态之后的物质第四态，它是气体在放电过程中产生大量的正负带电粒子、电子和中性粒子以及自由基组成的一种准中性气体云。所述低温等离子净化模块11-1或低温等离子净化模块11-2或低温等离子净化模块11-3或低温等离子净化模块11-4与低温等离子电源9-1或低温等离子电源9-2导通时，在10-16kV的高压电作用下，接收极管110与发射极管120之间放电，所述低温等离子腔体100中产生大量的低温等离子体。下面叙述本发明收集和净化废气的过程
在水环真空泵5的作用下，筛网过滤仓3和气管4内产生-O. 8MPa至-O. 5MPa的负压。在风机12的作用下，真空罐7、风管8-1、汽液分离器15、风管8_2、覆膜过滤仓14、低温等离子体净化仓10内产生-O. 2MPa至-O. 5MPa的负压。在负压的作用下，待处理的橡塑混炼过程中产生的废气经进气管I收集后，依次通过筛网过滤仓2、气管4、水环真空泵5、水管6-1、真空罐7、风管8-1、汽液分离器15、风管8-2、覆膜过滤仓14、低温等离子体净化仓10、风机12后排放。所述废气通过筛网过滤仓2时，不锈钢筛网3阻隔所述废气中含有的尺寸在O. 5mm以上的粉尘、油脂等颗粒物。所述废气通入到水环真空泵5内，废气和水充分混合，水对废气进行洗涤和降温处理。所述废气中含有溶于水的酸碱成份，可起中和反应后。所述废气是通过加温后产生的，当排放后还具有一定的温度，一般在200°C内，而低温等离子体净化时温度不超过600C，与水混合后可起到水洗降温的作用。所述废气和水的混合物经水管6-1进入到真空罐7内，溶于水的酸碱成分中和反映后沉降；而不溶于水的废气和水进行分离，在负压的作用下进入到汽液分离器15。
所述废气通过汽液分离器15时，可去除其中含有的95-99%的水蒸汽。所述废气通过覆膜过滤仓14时，覆膜滤网13阻隔废气中含有的尺寸在
O.5 μ m-0. 5mm范围内的细微颗粒。覆膜滤网13采用的材质是PTFE微孔覆膜聚酯，PTFE微孔覆膜聚酯的特殊微孔结构，表面无直通孔，使粉尘、油脂等细微颗粒不能通过膜的表面进入到膜的内部或基材中，只有气体通过而将细微颗粒截留在膜表面。由于PTFE微孔覆膜聚酯的表面张力很低，具有很好的不粘性，截留下来的细微颗粒不会像传统过滤方法粘在覆膜滤网的表面，可过滤所述废气中含有的95-99%的粉尘、油脂等细微颗粒。所述废气通过低温等离子体净化仓10时，低温等离子腔体100中的低温等离子体与废气分子相撞击，以每秒800万次至5000万次的速度反复轰击废气的分子，激活、电离、裂解废气中的各种成份，从而发生氧化等一系列复杂的化学反应，将有害物转化为洁净的空气后经风机12释放。低温等离子体净化仓10的净化 机理包含两个方面一是在产生低温等离子体的过程中，高频放电所产生的瞬间高能量能够打开某些有害气体分子的化学能，使之分解为单质原子或无害分子；二是低温等离子体中包含大量的高能电子、正负离子、激发态离子和具有强氧化性的自由基，这些活性离子和部分废气分子碰撞结合，在电场作用下，废气分子处于激发态，当废气分子获得的能量大于其分子键能的结合能时，废气分子的分子键断裂，直接分解成单质原子或由单一原子构成得无害气体分子。同时产生的大量的-0H、-0等活性自由基和氧化性极强的03，能与有害气体分子发生化学反应，最后生产无害产物。在本具体实施方式
中，低温等离子体净化仓10由低温等离子体净化模块11-1或低温等离子净化模块11-2或低温等离子净化模块11-3或低温等离子净化模块11-4并联或串联组成。其作用在于，所述废气经过低温等离子体净化后，大量的废气分子转变为H20、CO2等，少量的会转变溶于水的醇类等，还有一些气体会分解出酸，如苯及碳氢类物质被低温等离子体净化后会产生少量的醇类，丙烯酸酯类、乙酸脂类被净化后会分解出丙烯酸、乙酸等。少量的醇类或酸类成分，经过第二次低温等离子净化模块时进一步分解，达到完全净化的目的。所述废气和水的混合物经水管6-1进入到真空罐7内，水经水管6-2进入到过滤阀19，过滤阀19可过滤掉水中含有的粉尘、油脂等杂质；过滤后的水经水管6-3进入到冷凝器20，冷凝器20可对水起到降温冷却作用；冷却后的水经水管6-4进入到水环真空泵5内与所述废气混合，再经水管6-1进入到真空罐7内。液位传感器7监控真空罐7内的水位高度，当水位过高时启动溢流阀16，自动向真空罐7外排水；当水位过低时启动补水阀17，自动向真空罐7内补水。水循环使用，耗水量小，且不产生废水二次污染。本发明用于废旧聚苯乙烯泡沫橡塑混炼过程中的废气处理，经检测，采用本发明的处理方法及装置处理后的苯乙烯实测标干浓度为O. 548mg/m3、苯乙烯排放速率为5. 06E-3kg/h ;非甲烷烃实测浓度为I. 78mg/m3、非甲烷烃排放速率为O. 0164kg/h ;颗粒物实测标干浓度为2. llmg/m3、颗粒物排放速率为O. 0194kg/h ;臭气浓度为1303无量纲。检测结果满足国家标准《大气污染物综合排放标准》(GB16297-1996)和《恶臭染物排放标准》(GB14554-93)的要求。本发明打破了以往传统方法难以从根本上收集并净化橡塑混炼过程中产生的废气的瓶颈，并容过滤、除尘、降温、洗涤为一体，对高浓度、大流量的橡塑废气都能进行及时有效地处理，具有广阔的运用前景。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护 范围内。
权利要求
1.一种用于橡塑混炼过程中的废气处理方法，其特征在于包含如下步骤 将待处理的橡塑混炼过程中产生的废气通入到筛网过滤仓，不锈钢筛网阻隔废气中含有的外型尺寸大于O. 5mm的粉尘、油脂等颗粒物； 将通过筛网的废气通入到水环真空泵，废气和水充分混合，对废气进行洗涤和降温处理； 将通过水环真空泵的废气和水的混合物通入到真空罐，溶于水的酸碱成分中和反应后沉降，不溶于水的废气和水进行分离； 将真空罐内分离的废气通入到汽液分离阀，分离废气中含有的水蒸汽； 将通过汽液分离阀的废气通入到覆膜过滤仓，覆膜滤网阻隔废气中含有的外型尺寸在O.5 μ m-0. 5mm之间的粉尘、油脂等细微颗粒物； 将通过覆膜滤网的废气通入到低温等离子净化仓，低温等离子腔体中的低温等离子体与废气分子相撞击，以每秒800万次至5000万次的速度反复轰击废气的分子，激活、电离、裂解废气中的各种成份，从而发生氧化等一系列复杂的化学反应，将废气转化为无害的空气后经风机释放。
2.根据权利要求I所述的一种用于橡塑混炼过程中的废气处理方法，其特征在于在水环真空泵的作用下，筛网过滤仓内产生-O. 8MPa至-O. 5MPa的负压。
3.根据权利要求I所述的一种用于橡塑混炼过程中的废气处理方法，其特征在于真空罐内的水经过滤阀和冷凝器后，通入水环式真空泵循环使用。
4.根据权利要求I所述的一种用于橡塑混炼过程中的废气处理方法，其特征在于等离子体电压为10-16kV。
5.一种用于橡塑混炼过程中的废气处理装置，包括气管、筛网过滤仓、不锈钢筛网、水环真空泵、水管、真空罐、冷凝器、过滤阀、补水阀、溢流阀、液位传感器、风管、汽液分离器、覆膜过滤仓、覆膜滤网、低温等离子体净化仓、低温等离子体净化模块、低温等离子电源和风机，其特征在于筛网过滤仓、水环真空泵、真空罐、汽液分离器、覆膜过滤仓、低温等离子体净化仓和风机依次顺接。
6.根据权利要求5所述的一种用于橡塑混炼过程中的废气处理装置，其特征在于筛网过滤仓内布置有二组或多组不锈钢筛网，不锈钢筛网的网孔尺寸为O. 5-3_。
7.根据权利要求5所述的一种用于橡塑混炼过程中的废气处理装置，其特征在于水环真空泵、真空罐、过滤阀、冷凝器用水管依次串接并形成回路。
8.根据权利要求7所述的一种用于橡塑混炼过程中的废气处理装置，其特征在于真空罐内轴向安装有液位传感器，真空罐靠底部一端安装有补水阀，真空罐顶部一端安装有溢流阀。
9.根据权利要求5所述的一种用于橡塑混炼过程中的废气处理装置，其特征在于覆膜过滤仓内布置有多组覆膜过滤网。
10.根据权利要求9所述的一种用于橡塑混炼过程中的废气处理装置，其特征在于覆膜过滤网的材质为PTFE微孔覆膜聚酯。
11.根据权利要求5所述的一种用于橡塑混炼过程中的废气处理装置，其特征在于低温等离子体净化仓由若干低温等离子体净化模块组成，这些低温等离子体净化模块之间能够串联连通和并联连通。
12.根据权利要求11所述的一种用于橡塑混炼过程中的废气处理装置，其特征在于低温等离子体净化仓电连接有二组或多组等离子电源。
13.根据权利要求11所述的一种用于橡塑混炼过程中的废气处理装置，其特征在于每个所述低温等离子体净化模块包含 等离子腔体，每个等离子腔体均包括一中空的接收极管和一嵌套于接收极管之中的发射极管，所述等离子腔体的接收极管和发射极管相互平行设置； 接收极管骨架，所述接收极管骨架为金属框架，机械并电连接每个等离子体腔体的接收极管； 发射极管骨架，所述发射极管骨架为金属框架，机械并电连接每个等离子体腔体的发射极管； 绝缘装置，所述绝缘装置一端连接至接收极管骨架，另一端连接至发射极管骨架。
14.根据权利要求13所述的一种用于橡塑混炼过程中的废气处理装置，其特征在于每个所述低温等离子体净化模块包含若干等离子腔体，所述若干等离子腔体呈矩阵布置。
15.根据权利要求13所述的塑料废气低温等离子体复合净化装置，其特征在于，所述发射极管骨架包括发射极管主梁与发射极管次梁；所述发射极管次梁为多个平行设置的金属杆，分别与发射极机械连接；所述发射极管主梁为两根平行设置的金属管，所述发射极管主梁与发射极管次梁垂直设置并机械连接，所述绝缘装置连接至发射极管主梁。
16.根据权利要求13所述的塑料废气低温等离子体复合净化装置，其特征在于，所述绝缘装置包含绝缘瓷瓶、瓷瓶负极套管和瓷瓶正极套管；所述瓷瓶负极套管和瓷瓶正极套管套于绝缘瓷瓶的外围，并彼此相对；瓷瓶正极套管的外径小于瓷瓶负极套管的内径，并深入至瓷瓶负极套管之中；所述瓷瓶负极套管的底部具有孔洞。
全文摘要
本发明提供了一种用于橡塑混炼过程中的废气处理方法及装置，该方法和装置可以根据橡塑混炼过程中的实际需要调整不锈钢筛网、水环真空泵、覆膜滤网、低温等离子体净化模块的参数，兼顾废气处理的安全和效率，适宜在橡塑废气处理方面推广和应用。本发明打破了以往传统方法难以从根本上收集并净化橡塑混炼过程中产生的废气的瓶颈，并容过滤、除尘、降温、洗涤为一体，对高浓度、大流量的橡塑废气都能进行及时有效地处理，具有广阔的运用前景。
文档编号B01D53/32GK102908854SQ20121041474
公开日2013年2月6日 申请日期2012年10月26日 优先权日2012年10月26日
发明者李志杰, 罗京科, 丁友江, 刘方毅 申请人:上海英科实业有限公司, 山东英科环保再生资源股份有限公司