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      基于催化氧化的VOCs復(fù)合處理系統(tǒng)及方法

      504   編輯:管理員   來源:浙江工業(yè)大學(xué)  
      2024-03-12 17:04:58
      權(quán)利要求書: 1.一種基于催化氧化的OCs復(fù)合處理系統(tǒng),包括廢氣引風(fēng)機(1?1)、主排風(fēng)機(1?2)、脫附主風(fēng)機(1?3)、冷卻引風(fēng)機(1?4)、加熱器(11)和三個復(fù)合處理裝置;其特征在于:三個復(fù)合處理裝置結(jié)構(gòu)相同,均包括吸附單元和臭氧催化氧化單元;吸附單元的輸出口與臭氧催化氧化單元的輸入口連接;吸附單元對OCs廢氣進(jìn)行吸附;臭氧催化氧化單元內(nèi)設(shè)置有催化劑,在輸入臭氧的情況下,對OCs廢氣進(jìn)行催化氧化分解;

      所述臭氧催化氧化單元中的采用的催化劑選用以三種不同晶型的A12O3顆粒為載體,采用過飽和浸漬法制備的MnOx?CeOx?LaOx催化劑,所述的三種A12O3顆粒的晶型分別為α、β、γ晶型;α、β、γ晶型的A12O3顆粒的質(zhì)量比為3:4:3;

      三個復(fù)合處理裝置均具有五個通氣口,分別為廢氣進(jìn)口、脫附進(jìn)口、冷卻進(jìn)口、臭氧進(jìn)口和凈化出氣口;廢氣進(jìn)口、脫附進(jìn)口和冷卻進(jìn)口均連接到吸附單元的輸入口;臭氧進(jìn)口連接到臭氧催化氧化單元的臭氧供給口;臭氧催化氧化單元的輸出口連接到凈化出氣口;三個復(fù)合處理裝置的廢氣進(jìn)口均連接到OCs廢氣輸送管道;冷卻引風(fēng)機(1?4)的出風(fēng)口連接到三個復(fù)合處理裝置的冷卻進(jìn)口;三個復(fù)合處理裝置的凈化出氣口通過三個閥門連接到煙囪,并通過另三個閥門連接到脫附主風(fēng)機(1?3)的進(jìn)風(fēng)口;脫附主風(fēng)機(1?3)的出風(fēng)口經(jīng)過加熱器(11)和閥門連接到三個復(fù)合處理裝置的脫附進(jìn)氣口;臭氧發(fā)生器(7)的臭氧出口連接到三個復(fù)合處理裝置的臭氧進(jìn)口;冷卻引風(fēng)機(1?4)的出風(fēng)口連接到三個復(fù)合處理裝置的冷卻進(jìn)口;

      所述的復(fù)合處理裝置具有三種工作狀態(tài),分別為吸附狀態(tài)、脫附分解狀態(tài)和冷卻狀態(tài);

      吸附狀態(tài)下,OCs廢氣從廢氣進(jìn)口輸入,在吸附單元中被脫除有機污染物后從凈化出氣口輸出;脫附分解狀態(tài)下,熱氣流從脫附進(jìn)口輸入,使得吸附單元中有機污染物脫出,實現(xiàn)OCs廢氣的濃縮;濃縮后的OCs廢氣進(jìn)入臭氧催化氧化單元;臭氧從臭氧進(jìn)口輸入到臭氧催化氧化單元,臭氧催化氧化單元在臭氧和催化劑的作用下對OCs廢氣進(jìn)行催化氧化分解;冷卻狀態(tài)下,冷氣流從冷卻進(jìn)口輸入,使得吸附單元的溫度降低,直到吸附單元能夠再次吸附OCs廢氣。

      2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于催化氧化的OCs復(fù)合處理系統(tǒng),其特征在于:脫附主風(fēng)機(1?3)的出風(fēng)口與三個復(fù)合處理裝置的脫附進(jìn)氣口之間還設(shè)置有質(zhì)量流量計(6)、阻燃器(3)和第二三通閥(5?2)。

      3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于催化氧化的OCs復(fù)合處理系統(tǒng),其特征在于:OCs廢氣輸送管道與三個復(fù)合處理裝置之間設(shè)置有依次串聯(lián)的廢氣引風(fēng)機(1?1)和干式過濾箱(4)。

      4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于催化氧化的OCs復(fù)合處理系統(tǒng),其特征在于:所述的干式過濾箱(4)內(nèi)設(shè)置有依次排列的初效過濾器、中效過濾器和高效過濾器;初效過濾器、中效過濾器和高效過濾器均采用快拆式鋁框濾袋;其中,初效過濾器的濾袋為過濾棉材質(zhì),過濾粒徑≥5μm;中效過濾器的濾袋為無紡布材質(zhì),過濾粒徑為1 5μm;高效過濾器的濾袋為~玻璃纖維材質(zhì),過濾粒徑為0.1 1μm;干式過濾箱的輸入口、任意兩個過濾器之間和輸出口~

      均引出壓差表。

      5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于催化氧化的OCs復(fù)合處理系統(tǒng),其特征在于:廢氣引風(fēng)機(1?1)與干式過濾箱(4)之間設(shè)置有第一三通閥(5?1);第一三通閥(5?1)的第一通氣口與廢氣引風(fēng)機(1?1)連接;第一三通閥(5?1)的第二通氣口與干式過濾箱(4)的輸入口連接;

      第一三通閥(5?1)的第三通氣口與煙囪連接;在發(fā)生故障時通過切換第一三通閥對OCs廢氣進(jìn)行排空處理。

      6.如權(quán)利要求1所述的一種基于催化氧化的OCs復(fù)合處理系統(tǒng)的處理方法,其特征在于:步驟一、將三個復(fù)合處理裝置分別定義為第一復(fù)合處理裝置、第二復(fù)合處理裝置和第三復(fù)合處理裝置;第一復(fù)合處理裝置的廢氣進(jìn)口和凈化出氣口開啟,進(jìn)入吸附狀態(tài),第一復(fù)合處理裝置的吸附單元對輸入的OCs廢氣中的有機污染物進(jìn)行吸附濃縮;

      步驟二、當(dāng)?shù)谝粡?fù)合處理裝置內(nèi)的的吸附單元吸附飽和后,第一復(fù)合處理裝置進(jìn)入脫附分解狀態(tài);加熱器(11)加熱得到的氣流從第一復(fù)合處理裝置的脫附進(jìn)口進(jìn)入到第一復(fù)合處理裝置的吸附單元,使得第一復(fù)合處理裝置內(nèi)吸附的有機物脫附并隨氣流進(jìn)入到臭氧催化氧化單元;臭氧發(fā)生器(7)產(chǎn)生的臭氧進(jìn)入第一復(fù)合處理裝置的臭氧催化氧化單元中;臭氧催化氧化單元對有機污染物進(jìn)行催化氧化;同時,第二復(fù)合處理裝置進(jìn)入吸附狀態(tài);

      步驟三、當(dāng)?shù)诙?fù)合處理裝置內(nèi)的吸附單元吸附飽和后,第二復(fù)合處理裝置進(jìn)入脫附分解狀態(tài);第三復(fù)合處理裝置進(jìn)入吸附狀態(tài);第一復(fù)合處理裝置進(jìn)入冷卻狀態(tài),冷卻引風(fēng)機(1?4)從外界環(huán)境中引入冷氣流到第一復(fù)合處理裝置的吸附單元中,使得第一復(fù)合處理裝置內(nèi)的溫度降低,恢復(fù)原有的吸附能力;第一復(fù)合處理裝置輸出的溫度升高的氣流匯入到處于脫附分解狀態(tài)的第二復(fù)合處理裝置中,以此來降低能耗;

      步驟四、第一復(fù)合處理裝置、第二復(fù)合處理裝置和第三復(fù)合處理裝置在吸附狀態(tài)、脫附分解狀態(tài)和冷卻狀態(tài)之間循環(huán)切換,使得任意時刻下均有一個復(fù)合處理裝置處于吸附狀態(tài)。

      說明書: 一種基于催化氧化的OCs復(fù)合處理系統(tǒng)及方法技術(shù)領(lǐng)域[0001] 本發(fā)明屬于超低濃度、大風(fēng)量有機廢氣處理技術(shù)領(lǐng)域。具體涉及一套揮發(fā)性有機物復(fù)合處理裝置及其處理工藝。背景技術(shù)[0002] OCs廢氣具有極強的揮發(fā)性,其產(chǎn)生途徑多元化,主要來自涂裝、機動車尾氣、重金屬冶煉。對空氣有著嚴(yán)重污染,同時對人體健康也會產(chǎn)生極大影響。工業(yè)OCs常用的治理技術(shù)有:吸附、燃燒、催化氧化、吸收等。[0003] 吸附法去除有機物是利用比表面積大,具有多孔結(jié)構(gòu)的活性炭、碳纖維、分子篩等吸附劑,將有機物分子截留,當(dāng)廢氣通過吸附床時,有機物就被吸附在孔內(nèi),使氣體得到凈化。吸附法主要適用于風(fēng)量大、濕度低、溫度低、濃度小于5000ppm的OCs氣體的回收處理。OCs吸附效果的影響因素很多,吸附劑本身的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)、OCs的分子結(jié)構(gòu)、外界環(huán)境的溫度、濕度及共存污染物等都會影響吸附法的工藝性能。分子篩轉(zhuǎn)輪實際上是一種濃縮器,利用分子篩作為吸附材料,可使原本高風(fēng)量、低濃度的OCs廢氣,轉(zhuǎn)換成低風(fēng)量、高濃度的廢氣,濃縮倍數(shù)達(dá)到5?20倍。轉(zhuǎn)輪為蜂窩狀結(jié)構(gòu),可分為處理區(qū)、再生區(qū)、冷卻區(qū),濃縮轉(zhuǎn)輪在各個區(qū)內(nèi)連續(xù)運轉(zhuǎn)。在處理區(qū)OCs被吸附劑吸附去除,凈化后的空氣從濃縮轉(zhuǎn)輪的處理區(qū)間排出。吸附于濃縮轉(zhuǎn)輪中的有機廢氣OCs,在再生區(qū)經(jīng)熱風(fēng)處理而被脫附。濃縮轉(zhuǎn)輪在冷卻區(qū)被冷卻,經(jīng)過冷卻區(qū)的空氣,再經(jīng)過加熱后作為再生空氣使用,達(dá)到節(jié)能的效果。

      [0004] 臭氧催化氧化是一種在低溫條件下進(jìn)行的高級氧化技術(shù),它的機理是在催化氧化反應(yīng)過程中,臭氧和OCs被吸附在催化劑的表面,臭氧分解產(chǎn)生活性氧,活性氧與OCs發(fā)生反應(yīng),最終生成二氧化碳和水。研究發(fā)現(xiàn)自由基可能為氧自由基和羥基自由基兩種,這兩種自由基的氧化性極強,其氧化能力與自由基的數(shù)目呈線性關(guān)系?,F(xiàn)如今多采用負(fù)載型催化劑,其載體主要有氧化鋁、二氧化硅、二氧化鈦、沸石、分子篩。負(fù)載的活性組分有貴金屬、非貴金屬。臭氧催化氧化工藝簡單可靠穩(wěn)定,對OCs的凈化效果顯著。[0005] 有機廢氣的成分復(fù)雜,濃度差異大,尤其是工業(yè)生產(chǎn)中排放的有機廢氣。對于不同OCs的處理,僅用單一工藝,處理效率較低且單獨使用時存在反應(yīng)不完全、副產(chǎn)物難以控制等缺點,所以通常采用兩種工藝相結(jié)合的方法對OCs進(jìn)行處理。發(fā)明內(nèi)容[0006] 本發(fā)明的目的在于針對前述的技術(shù)問題,提供一種基于催化氧化的OCs復(fù)合處理系統(tǒng)及方法[0007] 本發(fā)明一種基于催化氧化的OCs復(fù)合處理系統(tǒng),包括廢氣引風(fēng)機、主排風(fēng)機、脫附主風(fēng)機、冷卻引風(fēng)機、加熱器、三個復(fù)合處理裝置。三個復(fù)合處理裝置結(jié)構(gòu)相同,均包括吸附單元和臭氧催化氧化單元。吸附單元的輸出口與臭氧催化氧化單元的輸入口連接。吸附單元對OCs廢氣進(jìn)行吸附。臭氧催化氧化單元內(nèi)設(shè)置有催化,在輸入臭氧的情況下,對OCs廢氣進(jìn)行催化氧化分解。[0008] 三個復(fù)合處理裝置均具有五個通氣口,分別為廢氣進(jìn)口、脫附進(jìn)口、冷卻進(jìn)口、臭氧進(jìn)口和凈化出氣口。廢氣進(jìn)口、脫附進(jìn)口和冷卻進(jìn)口均連接到吸附單元的輸入口;臭氧進(jìn)口連接到臭氧催化氧化單元的臭氧供給口;臭氧催化氧化單元的輸出口連接到凈化出氣口。三個復(fù)合處理裝置的廢氣進(jìn)口均連接到OCs廢氣輸送管道。冷卻引風(fēng)機的出風(fēng)口連接到三個復(fù)合處理裝置的冷卻進(jìn)口。三個復(fù)合處理裝置的凈化出氣口通過三個閥門連接到煙囪,并通過另三個閥門連接到脫附主風(fēng)機的進(jìn)風(fēng)口。脫附主風(fēng)機的出風(fēng)口經(jīng)過加熱器和閥門連接到三個復(fù)合處理裝置的脫附進(jìn)氣口。臭氧發(fā)生器的臭氧出口連接到三個復(fù)合處理裝置的臭氧進(jìn)口。冷卻引風(fēng)機的出風(fēng)口連接到三個復(fù)合處理裝置的冷卻進(jìn)口。[0009] 作為優(yōu)選,所述的復(fù)合處理裝置具有三種工作狀態(tài),分別為吸附狀態(tài)、脫附分解狀態(tài)和冷卻狀態(tài)。吸附狀態(tài)下,OCs廢氣從廢氣進(jìn)口輸入,在吸附單元中被脫除有機污染物后從凈化出氣口輸出。脫附分解狀態(tài)下,熱氣流從脫附進(jìn)口輸入,使得吸附單元中有機污染物脫出,實現(xiàn)OCs廢氣的濃縮;濃縮后的OCs廢氣進(jìn)入臭氧催化氧化單元;臭氧從臭氧進(jìn)口輸入到臭氧催化氧化單元,臭氧催化氧化單元在臭氧和催化劑的作用下對OCs廢氣進(jìn)行催化氧化分解。冷卻狀態(tài)下,冷氣流從冷卻進(jìn)口輸入,使得吸附單元的溫度降低,直到吸附單元能夠再次吸附OCs廢氣。[0010] 作為優(yōu)選,所述臭氧催化氧化單元中的采用的催化劑選用以三種不同晶型的金屬氧化物顆粒為載體,采用過飽和浸漬法制備的MnOx?CeOx?LaOx催化劑。[0011] 作為優(yōu)選,所述的三種金屬氧化物顆粒的晶型分別為α、β、γ晶型。α、β、γ晶型的金屬氧化物的質(zhì)量比為3:4:3。[0012] 作為優(yōu)選,所述的金屬氧化物為氧化鋁。[0013] 作為優(yōu)選,脫附主風(fēng)機的出風(fēng)口與三個復(fù)合處理裝置的脫附進(jìn)氣口之間還設(shè)置有質(zhì)量流量計和阻燃器。[0014] 作為優(yōu)選,脫附主風(fēng)機的出風(fēng)口與三個復(fù)合處理裝置的脫附進(jìn)氣口之間還設(shè)置有第二三通閥。第二三通閥的第三通氣口與廢氣輸送管道連接。[0015] 作為優(yōu)選,所述吸附單元內(nèi)的吸附材料采用活性炭、分子篩、黏土、沸石或金屬有機骨架材料。[0016] 作為優(yōu)選,所述的吸附單元采用分子篩轉(zhuǎn)輪。分子篩轉(zhuǎn)輪的轉(zhuǎn)輪直徑為2000~3000mm,厚度為500~600mm。

      [0017] 作為優(yōu)選,OCs廢氣輸送管道與三個復(fù)合處理裝置之間設(shè)置有依次串聯(lián)的廢氣引風(fēng)機和干式過濾箱。[0018] 作為優(yōu)選,所述的干式過濾箱內(nèi)設(shè)置有依次排列的初效過濾器、中效過濾器和高效過濾器。初效過濾器、中效過濾器和高效過濾器均采用快拆式鋁框濾袋。其中,初效過濾器的濾袋為過濾棉材質(zhì),過濾粒徑≥5μm。中效過濾器的濾袋為無紡布材質(zhì),過濾粒徑為1~5μm。高效過濾器的濾袋為玻璃纖維材質(zhì),過濾粒徑為0.1~1μm。干式過濾箱的輸入口、任意兩個過濾器之間和輸出口均引出壓差表。

      [0019] 作為優(yōu)選,廢氣引風(fēng)機與干式過濾箱之間設(shè)置有第一三通閥。第一三通閥的第一通氣口連接;第一三通閥的第二通氣口與干式過濾箱的輸入口連接。第一三通閥的第三通氣口與煙囪連接。在發(fā)生故障時通過切換第一三通閥對OCs廢氣進(jìn)行排空處理。[0020] 作為優(yōu)選,三個復(fù)合處理裝置的廢氣進(jìn)口、脫附進(jìn)口、冷卻進(jìn)口和臭氧進(jìn)口處均設(shè)置有翻板閥。[0021] 該基于催化氧化的OCs復(fù)合處理系統(tǒng)的具體處理過程按以下步驟進(jìn)行:[0022] 步驟一、將三個復(fù)合處理裝置分別定義為第一復(fù)合處理裝置、第二復(fù)合處理裝置和第三復(fù)合處理裝置的。第一復(fù)合處理裝置的廢氣進(jìn)口和凈化出氣口開啟,進(jìn)入吸附狀態(tài),第一復(fù)合處理裝置的吸附單元對輸入的OCs廢氣中的有機污染物進(jìn)行吸附濃縮。[0023] 步驟二、當(dāng)?shù)谝粡?fù)合處理裝置內(nèi)的的吸附單元吸附飽和后,第一復(fù)合處理裝置進(jìn)入脫附分解狀態(tài)。加熱器加熱得到的加熱器從第一復(fù)合處理裝置的脫附進(jìn)口進(jìn)入到第一復(fù)合處理裝置的吸附單元,使得第一復(fù)合處理裝置內(nèi)吸附的有機物脫附并隨氣流進(jìn)入到臭氧催化氧化單元。臭氧發(fā)生器產(chǎn)生的臭氧進(jìn)入第一復(fù)合處理裝置的臭氧催化氧化單元中;臭氧催化氧化單元對有機污染物進(jìn)行催化氧化。同時,第二復(fù)合處理裝置進(jìn)入吸附狀態(tài)。[0024] 步驟三、當(dāng)?shù)诙?fù)合處理裝置內(nèi)的吸附單元吸附飽和后,第二復(fù)合處理裝置進(jìn)入脫附分解狀態(tài)。第三復(fù)合處理裝置進(jìn)入吸附狀態(tài)。第一復(fù)合處理裝置進(jìn)入冷卻狀態(tài),冷卻引風(fēng)機從外界環(huán)境中引入冷氣流到第一復(fù)合處理裝置的吸附單元中,使得第一復(fù)合處理裝置內(nèi)的溫度降低,恢復(fù)原有的吸附能力。第一復(fù)合處理裝置輸出的溫度升高的氣流匯入到處于脫附分解狀態(tài)的第二復(fù)合處理裝置中,以此來降低能耗。[0025] 步驟四、第一復(fù)合處理裝置、第二復(fù)合處理裝置和第三復(fù)合處理裝置在吸附狀態(tài)、脫附分解狀態(tài)和冷卻狀態(tài)之間循環(huán)切換,使得任意時刻下均有一個復(fù)合處理裝置處于吸附狀態(tài)。[0026] 本發(fā)明具有的有益效果是:[0027] 1、本發(fā)明OCs凈化效率高。本發(fā)明使用的是一套“復(fù)合式”O(jiān)Cs處理裝置,采用的吸附劑為分子篩,分子篩吸附、脫附效率高,可以將大部分OCs吸附濃縮,再通過臭氧催化氧化處理,臭氧催化氧化單元將OCs氣體降解為二氧化碳和水,達(dá)標(biāo)則排放,不達(dá)標(biāo)將循環(huán)處理。綜合來說,本發(fā)明的裝置對于OCs的凈化效果顯著。臭氧催化氧化裝置中的節(jié)能型高溫變換催化劑是分別由α、β、γ晶型催化劑混合而成,發(fā)揮最大的熱穩(wěn)定性和高催化活性,不易燒結(jié)。[0028] 2、本發(fā)明節(jié)能環(huán)保,無二次污染物。本發(fā)明燃燒后的尾氣小部分進(jìn)入大氣,大部分被送往吸附單元冷卻區(qū),用于分子篩轉(zhuǎn)輪再利用,這樣既可以滿足催化氧化和吸附所需熱能,也達(dá)到節(jié)能的目的。此外,分子篩轉(zhuǎn)輪吸附OCs所產(chǎn)生的壓降極低,可大大減少電力能耗。臭氧催化氧化將OCs降解為二氧化碳和水,尾氣通過檢測達(dá)標(biāo)才通往大氣排放,無其他副產(chǎn)物,無二次污染。[0029] 3、本發(fā)明處理工藝簡單,穩(wěn)定易控制,安全可靠。本發(fā)明工藝只包括過濾、吸附單元和臭氧催化氧化單元,處理工藝簡單,設(shè)備運行簡單,通過PLC控制,穩(wěn)定方便易管理。廢氣經(jīng)過干式過濾器進(jìn)行預(yù)處理,將廢氣中混有的顆粒物去除后進(jìn)行后續(xù)的工藝,安全可靠,產(chǎn)生臭氧的臭氧發(fā)生器及其電控設(shè)備均可遠(yuǎn)端放置,不與廢氣直接接觸。此外,本發(fā)明采用模組化設(shè)計,具備了最小的空間需求,且提供了持續(xù)性及無人化的操控模式。并且,本發(fā)明采用PLC自控技術(shù),系統(tǒng)自動化控制,單鍵啟動,操作簡單,并可搭配人機界面監(jiān)控重要操作數(shù)據(jù),對整個處理工藝進(jìn)行靈活、準(zhǔn)確控制,提高整個工藝的穩(wěn)定性和可控性.[0030] 4、投資和運行費用低,適用范圍廣。本發(fā)明針對濃度低、風(fēng)量大、成分復(fù)雜的工業(yè)排放廢氣的處理,選用分子篩轉(zhuǎn)輪使原本高風(fēng)量、低濃度的OCs廢氣,轉(zhuǎn)換成低風(fēng)量、高濃度的廢氣,濃縮倍數(shù)達(dá)到5?20倍,大大縮小后處理設(shè)備的規(guī)格,運行成本更低,適用于噴涂、印刷、涂料生產(chǎn)等大部分OCs排放行業(yè),極其適用于中、小型工業(yè)污染企業(yè),本發(fā)明工藝處理中不會產(chǎn)生二次污染,對于無污水處理設(shè)施及環(huán)保投資有限的企業(yè)尤其適合,設(shè)備和運行成本低,后期維護(hù)簡單、可控。[0031] 5、本發(fā)明采用過濾技術(shù),利用干式過濾箱高效凈化廢氣中的顆粒物,保證后續(xù)設(shè)備的穩(wěn)定、高效運行。附圖說明[0032] 圖1為本發(fā)明的廢氣處理工藝流程圖;[0033] 圖2為具體實例中烘干尾氣和本發(fā)明對OCs廢氣處理結(jié)果的對比譜圖。具體實施方式[0034] 以下結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。[0035] 如圖1所示,一種基于催化氧化的OCs復(fù)合處理系統(tǒng),能夠?qū)]發(fā)性有機物進(jìn)行吸脫附?臭氧催化氧化復(fù)合處理,其包括廢氣引風(fēng)機1?1、主排風(fēng)機1?2、脫附主風(fēng)機1?3、冷卻引風(fēng)機1?4、阻燃器3、干式過濾器4、第一三通閥5?1、第二三通閥5?1、閥門組、質(zhì)量流量計6、加熱器11、第一復(fù)合處理裝置8、第二復(fù)合處理裝置9和第三復(fù)合處理裝置10。第一復(fù)合處理裝置8、第二復(fù)合處理裝置9和第三復(fù)合處理裝置10能夠?qū)]發(fā)性有機物進(jìn)行吸脫附與臭氧催化氧化復(fù)合處理。[0036] 第一復(fù)合處理裝置8、第二復(fù)合處理裝置9和第三復(fù)合處理裝置10結(jié)構(gòu)相同,均為吸脫附?臭氧催化氧化復(fù)合裝置。吸脫附?臭氧催化氧化復(fù)合裝置包括吸附單元和臭氧催化氧化單元。吸附單元的輸出口與臭氧催化氧化單元的輸入口連接。吸附材料采用活性炭、分子篩、黏土、沸石或金屬有機骨架材料。本實施例中,吸附單元優(yōu)選分子篩轉(zhuǎn)輪。分子篩轉(zhuǎn)輪分為處理區(qū)、再生區(qū)和冷卻區(qū)。分子篩轉(zhuǎn)輪的轉(zhuǎn)輪直徑為2000~3000mm,厚度為500~600mm。

      [0037] 臭氧催化氧化單元在工作過程中的臭氧濃度應(yīng)為1500~2000mg/m3;OCs廢氣與臭氧的比例為1:15~1:10。臭氧催化氧化單元中的采用節(jié)能型高溫變換的非貴金屬負(fù)載型催化劑。貴金屬雜原子多,在較高溫度下易燒結(jié),因升華而導(dǎo)致活性組分流失,使活性降低,而且價格昂貴,無法大規(guī)模使用。非貴金屬催化劑的活性已足以應(yīng)用于工業(yè)方面,用于構(gòu)建非貴金屬電催化劑的過渡金屬元素,包括鐵(Fe)、鈷(Co)、鎳(Ni)、銅(Cu)、鉬(Mo)和鎢(W)。催化劑的載體為三氧化二鋁、二氧化硅、二氧化鈦、沸石或分子篩。

      [0038] 作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案所述的催化劑選用以α?A1203、β?A1203、γ?A1203三種不同晶型顆粒為載體,采用過飽和浸漬法制備的MnOx?CeOx?LaOx催化劑。載體由三種不同晶型的氧化物混合而成,三種晶型分別為α、β、γ晶型。使得催化劑發(fā)揮最大的熱穩(wěn)定性和高催化活性,不易燒結(jié)。不同催化劑初始的晶型將對還原后的催化劑性質(zhì)有較大影響,為了達(dá)到最好的催化活性,該發(fā)明所使用催化劑的混合比例分別為30%、40%、30%。[0039] 吸脫附?臭氧催化氧化復(fù)合裝置具有五個通氣口,分別為廢氣進(jìn)口、脫附進(jìn)口、冷卻進(jìn)口、臭氧進(jìn)口和凈化出氣口。廢氣進(jìn)口、脫附進(jìn)口和冷卻進(jìn)口均連接到吸附單元的輸入口;臭氧進(jìn)口連接到臭氧催化氧化單元的臭氧供給口;臭氧催化氧化單元的輸出口連接到凈化出氣口。[0040] 吸脫附?臭氧催化氧化復(fù)合裝置具有三種工作狀態(tài),分別為吸附狀態(tài)、脫附分解狀態(tài)和冷卻狀態(tài)。吸附狀態(tài)下,OCs廢氣從廢氣進(jìn)口輸入,在吸附單元中被脫除有機污染物后從凈化出氣口輸出。脫附分解狀態(tài)下,熱氣流從脫附進(jìn)口輸入,使得吸附單元中有機污染物脫出,實現(xiàn)OCs廢氣的濃縮;濃縮后的OCs廢氣進(jìn)入臭氧催化氧化單元;臭氧從臭氧進(jìn)口輸入到臭氧催化氧化單元,臭氧催化氧化單元在臭氧和催化劑的作用下對OCs廢氣進(jìn)行催化氧化分解。冷卻狀態(tài)下,冷氣流從冷卻進(jìn)口輸入,使得吸附單元的溫度降低,直到吸附單元能夠再次吸附OCs廢氣。[0041] 廢氣引風(fēng)機1?1的輸入口與廢氣輸送管道連接,輸出口與第一三通閥5?1的第一通氣口連接;第一三通閥5?1的第二通氣口與干式過濾箱4的輸入口連接。第一三通閥5?1的第三通氣口與煙囪連接,用于在故障時應(yīng)急排空廢氣。第一三通閥5?1的第三通氣口與煙囪連接,用于在故障時應(yīng)急排空廢氣。閥門組包括第一翻板閥2?1、第二翻板閥2?2、第三翻板閥2?3、第四翻板閥2?4、第五翻板閥2?5、第六翻板閥2?6、第七翻板閥2?7、第八翻板閥2?8、第九翻板閥2?9、第十翻板閥2?10、第十一翻板閥2?11、第十二翻板閥2?12、第十三翻板閥2?

      13、第十四翻板閥2?14、第十五翻板閥2?15、第十六翻板閥2?16、第十七翻板閥2?17、第十八翻板閥2?18和第十九翻板閥2?19。干式過濾箱4的輸出口與第二翻板閥2?2、第四翻板閥2?

      4、第六翻板閥2?6的一端連接。第二翻板閥2?2、第四翻板閥2?4、第六翻板閥2?6的另一端與第一復(fù)合處理裝置8、第二復(fù)合處理裝置9、第三復(fù)合處理裝置10的廢氣進(jìn)口分別連接。

      [0042] 冷卻引風(fēng)機1?4的進(jìn)風(fēng)口與外界環(huán)境連接;冷卻引風(fēng)機1?4的出風(fēng)口與第十五翻板閥2?15、第十六翻板閥2?16和第十七翻板閥2?17的一端連接。第十五翻板閥2?15、第十六翻板閥2?16和第十七翻板閥2?17的另一端與第一復(fù)合處理裝置8、第二復(fù)合處理裝置9、第三復(fù)合處理裝置10的冷卻進(jìn)口分別連接。第一復(fù)合處理裝置8、第二復(fù)合處理裝置9、第三復(fù)合處理裝置10的凈化出氣口與第八翻板閥2?8、第十翻板閥2?10、第十二翻板閥2?12的一端分別連接。第八翻板閥2?8、第十翻板閥2?10、第十二翻板閥2?12的另一端均連接到主排風(fēng)機1?2的進(jìn)風(fēng)口。主排風(fēng)機1?2的出風(fēng)口與用于向外排放的煙囪連通。第十四翻板閥2?14、第十八翻板閥2?18、第十九翻板閥2?19的一端與第一復(fù)合處理裝置8、第二復(fù)合處理裝置9、第三復(fù)合處理裝置10的凈化出氣口分別連接。第十四翻板閥2?14、第十八翻板閥2?18、第十九翻板閥2?19的另一端均與脫附主風(fēng)機1?3的進(jìn)風(fēng)口連接。脫附主風(fēng)機1?3的出風(fēng)口與阻燃器3的輸入口通過第十三翻板閥2?13連接。阻燃器3的輸出口與加熱器11的輸入口連接;加熱器

      11的輸出口通過質(zhì)量流量計6連接到第二三通閥5?2的第一通氣口。加熱器11能夠?qū)?jīng)過自身的氣體進(jìn)行加熱,形成熱氣流。第二三通閥5?2的第二通氣口與第一翻板閥2?1、第三翻板閥2?3、第五翻板閥2?5的一端及干式過濾箱4的輸出口連接。第二三通閥5?2的第三通氣口與廢氣引風(fēng)機1?1的進(jìn)風(fēng)口連接。第一翻板閥2?1、第三翻板閥2?3、第五翻板閥2?5的另一端與第一復(fù)合處理裝置8、第二復(fù)合處理裝置9、第三復(fù)合處理裝置10的脫附進(jìn)氣口分別連接。

      臭氧發(fā)生器7的臭氧出口與第七翻板閥2?7、第九翻板閥2?9、第十一翻板閥2?11的一端連接。第七翻板閥2?7、第九翻板閥2?9、第十一翻板閥2?11的另一端與第一復(fù)合處理裝置8、第二復(fù)合處理裝置9、第三復(fù)合處理裝置10的臭氧進(jìn)口分別連接。

      [0043] 質(zhì)量流量計6對被降解之后的尾氣進(jìn)行監(jiān)測。若達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn),通過第二三通閥5?2、第十四翻板閥2?14排放到煙囪,或通過第二三通閥5?2、第一翻板閥2?1、第三翻板閥2?3、第五翻板閥2?5進(jìn)入第一復(fù)合處理裝置8、第二復(fù)合處理裝置9和第三復(fù)合處理裝置10的分子篩轉(zhuǎn)輪再次利用。煙囪與外界環(huán)境連接,用于輸出凈化后的氣體。若尾氣未達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn),則將尾氣通過第二翻板閥2?2、第四翻板閥2?4、第六翻板閥2?6分別進(jìn)入第一復(fù)合處理裝置、第二復(fù)合處理裝置、第三復(fù)合處理裝置再次進(jìn)行吸附濃縮,循環(huán)處理,直至尾氣達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。

      [0044] 本發(fā)明采用三氣路管線,當(dāng)分子篩再生區(qū)工作時,熱氣流分別從第一翻板閥、第三翻板閥、第五翻板閥進(jìn)入到第一復(fù)合處理裝置、第二復(fù)合處理裝置、第三復(fù)合處理裝置。當(dāng)分子篩冷卻區(qū)工作時,冷氣流分別從第一翻板閥、第三翻板閥、第五翻板閥進(jìn)入到第一復(fù)合處理裝置、第二復(fù)合處理裝置、第三復(fù)合處理裝置。[0045] 干式過濾箱4內(nèi)設(shè)置有依次排列的初效過濾器、中效過濾器和高效過濾器。初效過濾器、中效過濾器和高效過濾器均采用快拆式鋁框濾袋,重量輕易更換。其中,初效過濾器的濾袋為過濾棉材質(zhì),過濾粒徑≥5μm。中效過濾器的濾袋為無紡布材質(zhì),過濾粒徑為1~5μm。高效過濾器的濾袋為玻璃纖維材質(zhì),過濾粒徑為0.1~1μm。干式過濾箱的輸入口、任意兩個過濾器之間和輸出口均引出壓差表,以便監(jiān)測過濾兩端壓差情況,提醒操作人員更換過過濾器。各濾袋過濾速度為1~1.5m/s,箱體空塔流速為2~3m/s。[0046] 各壓差表的信號輸出線、閥門組內(nèi)的各個翻板閥均與控制器連接;廢氣引風(fēng)機1?1、主排風(fēng)機1?2、脫附主風(fēng)機1?3內(nèi)的電機均與控制器通過電機驅(qū)動器連接??刂破鞑捎肞LC。由此使得整個處理工藝通過PLC自控系統(tǒng)控制,所述的PLC自控系統(tǒng)由編程系統(tǒng)、電控柜(含觸摸屏)、電動翻板閥和壓力傳感器組成。運行過程中通過對廢氣進(jìn)出管道電動翻板閥進(jìn)行控制,三個完全相同的復(fù)合處理裝置實現(xiàn)交替進(jìn)行,24小時循環(huán)交替工作,高效凈化廢氣中OCs,最后處理后氣體通過煙囪達(dá)標(biāo)排放??刂茀?shù)吸附時間為1~2h,脫附時間由進(jìn)氣濃度和脫附風(fēng)量決定,一般大于0.5h。

      [0047] 該揮發(fā)性有機物復(fù)合處理裝置的具體處理過程按以下步驟進(jìn)行:[0048] 步驟一、通過PLC自動控制,引風(fēng)機啟動,有機廢氣進(jìn)入到處理系統(tǒng)中,并通過引風(fēng)機進(jìn)入到干式過濾器4,將顆粒物去除掉。[0049] 步驟二、第二翻板閥和第八翻板閥開啟,第一復(fù)合處理裝置進(jìn)入吸附狀態(tài),從干式過濾器4輸出的有機廢氣經(jīng)過第二翻板閥進(jìn)入到第一復(fù)合處理裝置,第一復(fù)合處理裝置的吸附單元對OCs廢氣中的有機污染物進(jìn)行吸附濃縮。有機污染物被吸附后的尾氣復(fù)合排放標(biāo)準(zhǔn),經(jīng)主排風(fēng)機1?2和煙囪排出。整個吸附濃縮過程控制在1~2h。[0050] 步驟三、當(dāng)?shù)谝粡?fù)合處理裝置內(nèi)的的吸附單元吸附飽和后(即經(jīng)過1~2h之后),通過PLC自動控制,第一翻板閥、第七翻板閥、第十四翻板閥開啟,第二翻板閥關(guān)閉,脫附風(fēng)機1?3和臭氧發(fā)生器7開啟,第一復(fù)合處理裝置進(jìn)入脫附分解狀態(tài)。在脫附主風(fēng)機1?3產(chǎn)生的吸力下,形成經(jīng)第十三翻板閥、阻燃器3、加熱器11,質(zhì)量流量計6、第一翻板閥2?1進(jìn)入到第一復(fù)合處理裝置的吸附單元的再生區(qū)的氣流;該氣流經(jīng)過加熱器11加熱后將有機物從吸附單元上脫附下隨氣流進(jìn)入到臭氧催化氧化單元,使得OCs廢氣被濃縮到5?20倍的程度。臭氧發(fā)生器7產(chǎn)生的臭氧進(jìn)入第一復(fù)合處理裝置的臭氧催化氧化單元中;臭氧催化氧化單元對有機污染物進(jìn)行催化氧化,使得有機污染物被降解成二氧化碳和水蒸氣。經(jīng)過吸附濃縮的尾氣在臭氧催化氧化單元內(nèi)的停留時間應(yīng)為10?15s。臭氧催化氧化單元的空氣流速設(shè)為

      4L/min。臭氧催化氧化單元輸出的尾氣經(jīng)過脫附主風(fēng)機1?3和質(zhì)量流量計6;質(zhì)量流量計6對經(jīng)過催化氧化的尾氣進(jìn)行檢測,若尾氣達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)則將其通過第八翻板閥2?8排出到煙囪;否則,將尾氣通過第一翻板閥2?1重新輸入第一復(fù)合處理裝置,或通過第一三通閥5?1輸送到廢氣引風(fēng)機1?1的輸入口。

      [0051] 同時,第四翻板閥、第十翻板閥和第十八翻板閥(提供熱氣流的氣源)開啟,第二復(fù)合處理裝置進(jìn)入吸附狀態(tài),對干式過濾器4輸出的OCs廢氣進(jìn)行吸附。[0052] 步驟四、當(dāng)?shù)诙?fù)合處理裝置內(nèi)的吸附單元吸附飽和后(即經(jīng)過1~2h之后),通過PLC自動控制,第三翻板閥和第九翻板閥開啟,第四翻板閥關(guān)閉,第二復(fù)合處理裝置進(jìn)入脫附分解狀態(tài),對第二復(fù)合處理裝置中吸附的有機污染物進(jìn)行催化氧化。[0053] 同時,第六翻板閥和第十二翻板閥開啟,第三復(fù)合處理裝置進(jìn)入吸附狀態(tài),對干式過濾器4輸出的OCs廢氣進(jìn)行吸附。第十五翻板閥和第十四翻板閥開啟,第一翻板閥、第七翻板閥和第八翻板閥關(guān)閉,第一復(fù)合處理裝置進(jìn)入冷卻狀態(tài),冷卻引風(fēng)機1?4啟動,從外界環(huán)境中引入冷氣流到第一復(fù)合處理裝置的吸附單元,使得第一復(fù)合處理裝置內(nèi)的溫度降低;第一復(fù)合處理裝置輸出的溫度升高的氣流通過匯入到脫附風(fēng)機1?3的進(jìn)風(fēng)口,以此來降低能耗;經(jīng)過0.5h的冷卻,第一復(fù)合處理裝置恢復(fù)原有的吸附能力。[0054] 步驟五、PLC控制第一復(fù)合處理裝置、第二復(fù)合處理裝置和第三復(fù)合處理裝置在吸附狀態(tài)、脫附分解狀態(tài)和冷卻狀態(tài)之間循環(huán)切換,使得任意時刻下均有一個復(fù)合處理裝置處于吸附狀態(tài),實現(xiàn)對OCs廢氣的24小時持續(xù)處理。整個復(fù)合裝置的溫度控制在0℃?100℃,系統(tǒng)自動化控制,單鍵啟動,操作簡單,并可搭配人機界面調(diào)結(jié)各個單元的溫度,其OCs的處理效果能達(dá)到95%以上。[0055] 此外,整個工藝具備運行保護(hù)措施:1、當(dāng)后續(xù)裝置不能正常運行時,能通過手動切換第一三通閥5?1,對廢氣進(jìn)行排空處理,從而保證車間廢氣能順利排出,避免造成車間OCs積聚,濃度過高影響工人身體健康。2、干式過濾箱和吸附裝置中都裝有壓差計,防止濾袋或吸附/催化劑發(fā)生堵塞影響整個工藝的正常運行。[0056] 以下通過實驗對本發(fā)明的OCs廢氣處理效果進(jìn)行說明:[0057] 浙江某醫(yī)藥生產(chǎn)企業(yè),烘干尾氣,即使經(jīng)過三級堿噴淋,仍然惡臭異味明顯。采用本發(fā)明進(jìn)行現(xiàn)場實驗;實驗結(jié)果證明,本發(fā)明對OCs廢氣的異味去除明顯,在實驗裝置的排放口基本嗅不到異味,經(jīng)三方檢測,惡臭無量綱數(shù)值小于300。[0058] 使用島津GCMS?TQ8050氣質(zhì)聯(lián)用儀和手動固相微萃取對送檢的樣品進(jìn)行測定,利用NIST14標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜庫進(jìn)行譜庫檢索定性分析。分析結(jié)果如圖2所示。圖2中,A曲線對應(yīng)僅烘干尾氣的情況,B曲線對應(yīng)經(jīng)過本發(fā)明記載的技術(shù)方案處理后的情況。從圖2可以看出,烘干尾氣的主要物質(zhì)是甲苯、間溴甲苯和對溴甲苯、3?溴?2,2?二甲基?1?丙醇、萘和2,4?二甲基苯甲醛等。經(jīng)吸附?臭氧催化氧化復(fù)合裝置處理后的尾氣主要物質(zhì)是甲苯、間溴甲苯和對溴甲苯等。說明OCs廢氣經(jīng)本發(fā)明處理后經(jīng)干燥后甲苯、間溴甲苯、對溴甲苯、3?溴?2,2?二甲基?1?丙醇和2,4?二甲基苯甲醛等組分色譜峰明顯減小。



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      “基于催化氧化的VOCs復(fù)合處理系統(tǒng)及方法” 該技術(shù)專利(論文)所有權(quán)利歸屬于技術(shù)(論文)所有人。僅供學(xué)習(xí)研究,如用于商業(yè)用途,請聯(lián)系該技術(shù)所有人。
      我是此專利(論文)的發(fā)明人(作者)
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