一种生物发酵废气的处理装置的制作方法

本实用新型涉及生物发酵设备技术领域，尤其涉及一种生物发酵废气的处理装置。

背景技术：

以微生物发酵方法制备醇类化合物，如甲醇、乙醇、丙醇、丁醇等在工业、能源、农业、医药等方面已经得到了广泛的应用。以乙醇发酵为例，目前得到广泛研究的是煤气发酵法，是以一氧化碳为碳源经细菌连续发酵生产乙醇的新技术，发酵产生的含乙醇醪液需要送往精馏脱水系统进行分离纯化；由于是利用co气体连续发酵，同时发酵过程中需要持续补充硫源，以便菌体进行正常生长代谢。因此含乙醇醪液中会有co及so2，醪液在缓冲罐中中转时，会有co及so2溢出，如直接排放将造成安全隐患及能源损失。co是一种有毒气体，易燃易爆及易造成窒息死亡；so2是一种有刺激性的硫氧化物，是大气主要污染物之一，如果直接燃烧并不能起到有效脱硫的作用。另外，乙醇蒸馏过程中会产生余馏水，可用于发酵回用；但余馏水温度较高且含有异味，在余馏水缓冲罐中会产生大量含水异味气体溢出，如不进行处理，则造成周围环境污染。

目前生物发酵产生的各种有毒有害气体基本采用催化剂吸收、吸附后高空排放，或者直接进行燃烧处理；但吸附处理成本很高且处理不彻底，燃烧处理对无法燃烧的有害气体无法处理，因此现有的生物发酵废气处理均存在各自的弊端，需要一种能够彻底除去生物发酵废气的处理方案，以满足日益严格的环保需求。

技术实现要素：

本实用新型提供了一种生物发酵废气的处理装置，以解决或者部分解决现有的生物发酵废气处理手段不能彻底的处理废气中的全部有害物质的技术问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种生物发酵废气的处理装置，包括：废气输送管道、碱液雾化机构、冷却机构、气液分离器、液体处理机构和气体焚烧机构；

废气输送管道一端连接冷却机构的入口，另一端连接废气产出机构，碱液雾化机构连接至废气输送管道；

冷却机构的出口连接气液分离器的入口；气液分离器上设有液相出口和气相出口，液相出口连接液体处理机构，气相出口连接气体焚烧机构。

可选的，处理装置用于处理乙醇发酵废气。

进一步的，废气产出机构包括醪液缓冲罐和/或余馏水缓冲罐。

可选的，碱液雾化机构包括碱液罐、碱液输送管、雾化泵和雾化喷头；

碱液输送管一端连接碱液罐，另一端通过雾化喷头连接废气输送管道；雾化泵设置于碱液输送管上。

可选的，冷却机构包括冷却器，冷却器连接循环冷却水系统。

可选的，液体处理机构包括水封器或液体回收器。

可选的，气体焚烧机构包括引风机和焚烧炉，气液分离器的气相出口、引风机和焚烧炉通过管道连接。

如上述的技术方案，处理装置还包括放压管道，放压管道的一端连接冷却机构的顶部，另一端连通外部环境，放压管道上设有自动放空阀。

进一步的，自动放空阀的泄压压力为0.11mpa～0.3mpa。

通过本实用新型的一个或者多个技术方案，本实用新型具有以下有益效果或者优点：

本实用新型提供了一种生物发酵废气的处理装置，先通过碱液雾化机构对废气进行碱洗以脱除废气中的酸性有害气体，对碱洗后的废气经冷凝后进行气液分离，脱除了废气中的水蒸气以及酸性气体、异味等有害物质，然后再将废气进行无害化焚烧处理；一方面，在焚烧前脱除了废气中的水蒸气，能够提高焚烧机构的工作效率和能源利用率并减少焚烧机构的损耗；另一方面异味物质、酸性气体等有害物质的脱除，有效降低烟气中酸性粉尘颗粒物，有效避免焚烧炉排放烟气污染物超标，使焚烧后的发酵废气达到可以直接排放的标准，满足日益严格的环境保护要求。通过上述处理装置，实现了对生物发酵废气中的有害物质的全方位脱除。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种生物发酵废气的处理装置示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种乙醇发酵废气的处理装置示意图；

附图标记说明：

1、废气输送管道；11、排气管道；2、废气产出机构；21、醪液缓冲罐；22、余馏水缓冲罐；3、碱液雾化机构；31、碱液罐；32、雾化泵；33、雾化喷头；34、碱液输送管；4、冷却机构；41、冷却器；5、气液分离器；51、气液分离罐；6、液体处理机构；61、水封器；7、气体焚烧机构；71、引风机；72、焚化炉；81、自动放空阀；82、放压管道。

具体实施方式

为了使本实用新型所属技术领域中的技术人员更清楚地理解本实用新型，下面结合附图，通过具体实施例对本实用新型技术方案作详细描述。

通常来说，生物发酵制备醇类化合物是人工控制厌氧环境下的微生物代谢，在这个过程中会产出各种有毒有害气体，如作为碳源的发酵气体(如co，甲烷等)，酸性气体(硫源气体，如so2、乙酸、h2s、so3等)，异味气体等。由于生物发酵废气中存在上述多种类型的废气，单纯的使用某一种废气处理手段无法彻底进行处理。以煤气发酵制乙醇产生的废气为例，co可以通过焚烧进行处理，实现能源回收利用，但发酵废气中通常含有大量水蒸气，影响焚烧装置的焚烧效果，降低能源利用率；但so2无法通过直接燃烧进行脱除，但使用催化剂反应吸附存在不能脱除彻底的问题，但可以采用碱液反应的方法，将废气中的so2转化成亚硫酸盐进去脱除。基于上述的分析，发明人提出了一种应用于生物发酵工程领域的废气处理装置，用于彻底的脱除生物发酵废气中的各类有害气体，其总体思路如下：

在一些可选的实施例中，如图1所示，提供了一种生物发酵废气的处理装置，包括：废气输送管道1、碱液雾化机构3、冷却机构4、气液分离器5、液体处理机构6和气体焚烧机构7；废气输送管道1一端连接冷却机构4的入口，另一端连接废气产出机构2，碱液雾化机构3连接至废气输送管道1；冷却机构4的出口连接气液分离器5的入口；气液分离器5上设有液相出口和气相出口，液相出口连接液体处理机构6，气相出口连接气体焚烧机构7。

其中，碱液雾化机构3用于向废气输送管道1中喷入雾化后的碱液，对废气输送管道1中的生物发酵废气进行处理，处理后的生物发酵废气在经过冷却机构4冷却后进入气液分离器5分离为液体和气体；液体进入液体处理机构6进行处理，气体进入气体焚烧机构7进行焚烧。

在本实施例提供的处理装置，废气输送管道1用于输送废气产出机构2产生的发酵废气，碱液雾化机构3用于存储碱液，并将碱液雾化后喷入废气输送管道1，对管道中的发酵废气进行碱洗，通过酸碱反应脱除发酵废气中的酸性有害气体，如so2，碱液可以使用naoh溶液，氨水，koh等，废气输送管道1应当选用耐酸碱的管道，如耐蚀不锈钢管等。脱除酸性有害气体后的废气与产生酸碱反应后的雾化碱液一起进入冷却机构4进行冷却。设置冷却器是因为生物发酵废气通常含有温度较高的余馏水蒸气，通过将废气进行冷却处理，可以使高温含水废气冷凝成水，并使废气中的异味物质、发生酸碱反应后的产物溶入冷凝水，冷凝水在重力作用下经过气液分离器5的液相出口进入液体处理机构6进行处理。在脱除废气中的水蒸气、异味、酸性气体之后，发酵废气中主要富含co等提供碳源的可燃气体，通过气液分离器5的气相出口进入焚烧机构进行焚烧，焚烧产生的热能可以二次利用，如生产蒸汽等。

可选的，本实施例中的废气处理装置可应用于甲醇、乙醇、丙醇、甘油、丁醇等各类醇类的工业发酵生产线。当应用于煤气发酵制乙醇时，与废气输送管道1连接的废气产出机构2包括醪液缓冲罐和/或余馏水缓冲罐。醪液缓冲罐中产生的废气包括co和so2，余馏水缓冲罐存储发酵回用的高温余馏水，产生的废气包括大量含水的异味气体。

可选的，碱液雾化机构3包括碱液罐、碱液输送管、雾化泵和雾化喷头；碱液输送管一端连接碱液罐，另一端通过雾化喷头连接废气输送管道1；雾化泵设置于碱液输送管上。雾化泵用于抽取碱液罐中存储的碱液，并对其进行雾化，使雾化后的碱液通过雾化喷头喷入废气输送管道1中。

可选的，冷却机构4包括冷却器，冷却器连接循环冷却水系统。冷却器可以使用市面上现有的换热器，换热器上设有出水口和进水口，分别接入外部的循环冷却水系统，对碱洗后的发酵废气进行冷却。

可选的，气液分离器5可以使用市面上现有的气液分离罐，气液分离罐上设有气液入口，气相出口和液相出口。

可选的，液体处理机构6包括水封器或液体回收器。若不需要对冷凝水中溶入的产物进行回收，可以将气液分离器5的液相出口连接水封器，当冷凝水进入水封器，使其液面达到一定高度后，多出的水即可自动排至污水通道，进入后续污水处理工序。水封器的引入，能够防止废气通过液相出口溢出到外部环境产生污染。如果需要回收冷凝水中的产物，可以将气液分离器5的液相出口连接液体回收器，如溶液回收罐，将冷凝水收集后进行回收处理。

可选的，气体焚烧机构7包括引风机和焚烧炉，气液分离器5的气相出口、引风机和焚烧炉通过管道连接。引风机用于将气液分离后的废气抽入焚烧炉中进行焚烧。

为了保证安全，可选的，处理装置还包括放压管道，放压管道的一端连接冷却机构4的顶部，另一端连通外部环境，放压管道上设有自动放空阀。

自动放空阀的作用是当内部气体压强突然升高到一个阈值时自动开启，排出处理装置中的气体，以避免整个处理装置出现意外。处理装置中气压突然升高的原因包括设备或管路堵塞，以及短时间内从废气产生机构中出现大量发酵气体。通过自动放空阀可以有效的提高处理装置的安全性。自动放空阀可以使用现有市面上的气体节流放空阀。

进一步的，自动放空阀的泄压压力为0.11mpa～0.30mpa；优选泄压压力为0.11mpa～0.12mpa。即，当整个处理装置的内部气压超过一个标准大气压10kpa～20kpa时，自动放空阀自动开启进行泄压。

本实施例提供了一种生物发酵废气的处理装置，先通过碱液雾化机构对废气进行碱洗以脱除废气中的酸性有害气体，对碱洗后的废气经冷凝后进行气液分离，脱除了废气中的水蒸气以及酸性气体、异味等有害物质，然后再将废气进行无害化焚烧处理；一方面，在焚烧前脱除了废气中的水蒸气，能够提高焚烧机构的工作效率和能源利用率并减少焚烧机构的损耗；另一方面异味物质、酸性气体等有害物质的脱除，有效降低烟气中酸性粉尘颗粒物，有效避免焚烧炉排放烟气污染物超标，使焚烧后的发酵废气达到可以直接排放的标准，满足日益严格的环境保护要求。通过上述处理装置，实现了对生物发酵废气中的有害物质的全方位脱除。

基于上述实施例的发明构思，在接下来的一个实施例中，以应用到煤气发酵制乙醇生产线上的废气处理装置为例进行具体说明，本领域技术人员在获知乙醇发酵的废气处理装置的原理时，可以直接转用至其他的醇类发酵生产装置。

如图2所示，本实施例提供的应用于发酵乙醇的废气处理装置具体包括：醪液缓冲罐21、余馏水缓冲罐22、排气管道11、碱液罐31、雾化泵32、雾化喷头33、碱液输送管34、冷却器41、气液分离罐51、水封器61、自动放空阀81、放压管道82、引风机71、焚化炉72。

醪液缓冲罐21和余馏水缓冲罐22内会产生包括co、so2在内的含水高温废气，缓冲罐上设有排气口，废气经过排气口进入排气管线；碱液罐31内存储碱液(如naoh溶液或氨水)通过雾化泵32泵至碱液输运管道，并在雾化喷头33处雾化喷入排气管线，雾化碱液与废气充分接触，与废气中的so2进行脱硫反应，生成亚硫酸盐；经过脱硫反应的废气进入冷却器41，冷却器41采用与循环冷却水连接的换热器，对废气进行充分换热使其冷却；在冷却器41顶部装有自动放空阀81和放压管道82，可有效降低因可能的系统超压造成的安全隐患，自动放空阀81可设置为内部气压超过外部环境气压20kpa时自动开启进行泄压；经冷却后的废气进入气液分离罐51实现气液分离，形成含亚硫酸盐的冷凝水，以及脱硫及脱水后的废气；气液分离罐51可使用现有市面上的产品，其上设有入口、液相出口和气相出口；含亚硫酸盐的冷凝水通过液相出口进入水封器61，当水封器61中的液面超过一定高度后多余的水经水封器61排放，通过水封器61进行冷凝水的排出，可以有效防止脱硫及脱水后的废气从液相出口溢出到外部环境；脱硫及脱水后的废气经引风机71从气液分离罐51的气相出口进入焚烧炉进行无害化处理及能源回收利用；焚烧炉产生的热能可以用于生产蒸汽。

本实施例是以含水的高温废气为例进行说明，实际上，工业发酵乙醇生产线中产生的高温废气也会含有其他溶剂，这些溶剂存在回收再利用的价值，因此当需要回收废气中的溶剂时，将水封器61替换为溶液回收罐。同时，本实施例是以含硫废气为例进行说明，如果含有其他有害的酸性物质，碱液雾化机构也可进行相应的处理。

通过本实用新型的一个或者多个技术方案，本实用新型具有以下有益效果或者优点：

本实用新型提供了一种生物发酵废气的处理装置，先通过碱液雾化机构对废气进行碱洗以脱除废气中的酸性有害气体，对碱洗后的废气经冷凝后进行气液分离，脱除了废气中的水蒸气以及酸性气体、异味等有害物质，然后再将废气进行无害化焚烧处理；一方面，在焚烧前脱除了废气中的水蒸气，能够提高焚烧机构的工作效率和能源利用率并减少焚烧机构的损耗；另一方面异味物质、酸性气体等有害物质的脱除，有效降低烟气中酸性粉尘颗粒物，有效避免焚烧炉排放烟气污染物超标，使焚烧后的发酵废气达到可以直接排放的标准，满足日益严格的环境保护要求。通过上述处理装置，实现了对生物发酵废气中的有害物质的全方位脱除。

尽管已描述了本实用新型的优选实施例，但本领域内的普通技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用新型范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。