CN101791506B - 工业有机废气活性炭床等离子体集成净化技术及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种活性炭吸附与等离子体有机废气集成净化技术及装置，属于低温等离子体、活性炭吸附和环境保护领域。所述装置主体包括活性炭吸附罐（1、3）及低温等离子体装置（2），活性炭吸附罐（1、3）用于吸附工业有机废气中的有机成分，吸附饱和后的活性炭吸附罐（1、3）通过阀门（4、5、6）切换与低温等离子体（2）构成脱附再生循环系统，活性炭得到原位再生。本发明装置集成度高，净化效率高，运行费用低，运行阻力小，工艺适应性强，特别适用于大流量、低浓度、不稳定有机工业废气的净化。

Description

工业有机废气活性炭床等离子体集成净化技术及装置

技术领域

本发明涉及一种废气净化技术与装置，尤其是涉及采用活性炭与低温等离子体处理工业有机废气的集成技术与装置。

背景技术

工业有机废气种类繁多、组成复杂，浓度波动大且变化无规律，其治理具有较大难度。目前国内外用于有机废气的处理方法有催化燃烧法、活性炭吸附法、等离子体氧化法、冷凝法以及吸收法等。催化燃烧法工艺简单、净化效率高，其缺点是能耗大、存在安全隐患，特别是不适应于大风量、低浓度、不稳定有机废气的治理；吸附法效果稳定、可回收溶剂，但缺点是吸附剂的容量有限而且设备庞大，吸附剂再生及溶剂回收等后处理工艺复杂；冷凝法、吸收法等应用范围更为有限。等离子体技术已开始应用于有机废气的治理，并具有能耗低、处理流程短、操作简单等显著优点；但其缺点是净化后的尾气富含臭氧等气体，存在二次污染问题，而且处理大风量有机废气时，气体在等离子体作用区域停留时间短暂，导致净化效率降低。因此，经济、高效的大风量低浓度有机废气治理技术仍然在不断探索中，本发明即是主要针对大风量低浓度有机废气净化的一种技术和装置。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种活性炭吸附床和等离子体的集成技术与装置，以及上述集成技术与装置在工业有机废气净化中的应用。此集成技术与装置利用活性炭及等离子体技术的集成实现有机废气高效净化；利用等离子体对活性炭吸附剂进行原位再生，避免吸附剂再生系统结构的复杂性，并大大降低吸附剂填装量从而大幅度减小吸附设备体积；此外，本发明可以避免等离子体单独用于净化有机废气时排放臭氧等气体造成二次污染及处理大风量废气净化效率不高等问题。

实现目的的技术方案：一种有机废气活性炭床等离子体集成净化技术与装置，其特征在于：本装置主要由活性炭床和等离子体系统构成，并包括相应连接管道、阀门和控制单元；生产连续运行时，本装置由两个活性炭床及一个等离子体系统构成；允许间歇运行时，本装置可由一个活性炭床及一个等离子体系统构成。连续运行时，首先利用其中一个活性炭床吸附截留工业废气有机成分，吸附饱和后的活性炭床通过阀门切换与等离子体系统连通，构成一个独立的脱附再生循环系统，再生后的活性炭床通过切换重新进入废气处理系统。具体过程阐述如下：

1)废气中的有机成分首先被一个活性炭吸附床高效截留，活性炭床吸附饱和后，有机废气切换进入另外一个活性炭床吸附净化，工业废气达标排放。

2)吸附饱和后的活性炭床通过阀门切换与等离子体及再生风机构成独立循环再生系统，通过再生风机抽吸，在吸附饱和的活性炭床区域形成负压使活性炭脱附，脱附出来的有机成分进入低温等离子体系统，利用等离子体对有机物碳链的破坏作用及产生的臭氧等高氧化性物质的氧化作用，将有机成分转化为二氧化碳及水等无机产物。

3)等离子体系统排出的气体含有大量活性极强的自由基和氧化性极强的臭氧，通过管道引入脱附中的活性炭床构成循环系统，在活性炭床中发生一系列反应，使活性炭得到再生活化，恢复吸附性能。

本发明的技术效果：

1)本发明将活性炭和等离子体有机结合，充分利用了活性炭对有机气体的高效吸附性能及等离子体处理有机气体能耗低、运行操作简单等优点。

2)本发明避免了传统活性炭吸附工艺中活性炭填装量大、饱和活性炭脱附再生需要一系列辅助设备等问题，具有活性炭填装量小、再生过程操作简单等优点。

3)本发明提高了等离子体处理有机废气时的净化效率，先通过活性炭床吸附浓缩废气中的有机成分，然后再脱附出来利用等离子体进行净化。由于在再生过程中等离子体与活性炭床利用小风量风机组成循环系统，极大延长了有机成分与等离子体的接触时间，克服了目前等离子体应用于有机废气治理中由于气量大、流速高、接触时间短导致的单级净化效率不高，需要多级串联使用才能保证去除效率的问题，同时避免了等离子体用于净化有机废气时排放的尾气含有大量臭氧等造成的二次污染问题，尾气中的臭氧循环进入活性炭床再生活化活性炭，从而使臭氧得到有效利用。

4)本发明中的低温等离子在采用管式反应器时，可以同时作为换热器，加热循环再生气流，以加快活性炭再生时的脱附过程。

附图说明

图1及图2为实施例所述活性炭床与低温等离子体集成装置示意图，其中图1为连续式净化，图2为间歇式净化，设备可以为立式也可为卧式。

1、3为活性炭吸附罐，2为低温等离子体，4、5、6为三通阀门，7、8为逆止风门，9为高压电源，10为风机。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明作具体的说明，但本发明的保护范围并不限于此。

实施例1

参照图1，一种工业有机废气净化装置，包括活性炭吸附罐1、3和平板式低温等离子体2，所述的活性炭吸附罐1、3通过三通阀门5切换交替使用，填装活性炭作为吸附剂，填装正常生产2-3天产生的有机废气净化所需要的活性炭量，吸附罐1、3吸附饱和后通过三通阀门4、6切换与等离子体2构成脱附再生循环系统，通过风机10抽吸作用使活性炭脱附，脱附出来的浓缩气体送入等离子体净化，等离子体出来的富含臭氧的尾气再通入再生中的活性炭罐，利用臭氧对活性炭进行再生活化。其中逆止风门7在吸附时处于开启状态，脱附时处于封闭状态。

实施例2

参照图1，应用于自行车喷漆烤漆房油漆废气净化工艺设备，包括活性炭吸附罐1、3和低温等离子体2，低温等离子体2为圆筒式，并设计成为管式换热器，高温烤漆废气首先进入换热式低温等离子体2，加热脱附循环系统中的气体以加快饱和活性炭床的脱附，降温后的烤漆废气再送入另外一个活性炭床吸附净化，所述的活性炭吸附罐1、3交替使用，填装活性炭作为吸附剂，操作过程参照实施例1。

实施例3

参照图2，应用于允许间歇运行生产场合的有机废气净化装置，系统由一个活性炭床1及一个低温等离子体2串联构成，活性炭床1填充2～3天正常生产时的有机废气吸附所需要的活性炭量。活性炭床1吸附净化过程中逆止风门7处于开启状态，逆止风门8处于封闭状态。在脱附时，开启风机10，由于风机的抽吸作用，逆止风门7处于封闭状态，逆止风门8开启，等离子体2空间成为一个密闭负压区，活性炭床1负压脱附，脱附的废气在等离子体2区域被净化，富含臭氧的尾气通过风机10送入活性炭床1再生活化活性炭。

Claims (5)

1.一种工业有机废气的净化方法，其特征在于：由两个活性炭吸附罐和一个平板式低温等离子体构成连续式净化装置，所述的活性炭吸附罐填装活性炭作为吸附剂，所述的活性炭吸附罐设置有逆止风门，两个活性炭吸附罐通过三通阀门切换交替使用，两个活性炭吸附罐与所述的平板式低温等离子体之间设有脱附风机，并通过管道和三通阀门连接，两个活性炭吸附罐通过三通阀门切换分别与所述的平板式低温等离子体构成脱附再生循环系统，具体过程如下：

1)废气首先进入一个活性炭吸附罐，此时该活性炭吸附罐上的逆止风门处于开启状态，废气中的有机成分被该活性炭吸附罐中的活性炭截留，活性炭吸附饱和后，有机废气通过三通阀门切换进入另外一个活性炭吸附罐，工业废气达标排放；

2)吸附饱和后的活性炭吸附罐通过三通阀门切换与平板式低温等离子体及所述的脱附风机构成独立循环再生系统，此时该活性炭吸附罐上的逆止风门处于封闭状态，通过脱附风机抽吸，在吸附饱和的活性炭区域形成负压使活性炭脱附，脱附出来的有机成分进入所述的平板式低温等离子体，利用平板式低温等离子体对有机物碳链的破坏作用及产生的臭氧的氧化作用，将有机成分转化为二氧化碳及水；

3)所述的平板式低温等离子体排出富含臭氧的尾气再通过管道通入脱附中的活性炭吸附罐，在活性炭中发生一系列反应，使活性炭得到再生活化，恢复吸附性能。

2.如权利要求1所述的一种工业有机废气的净化方法，其特征在于：所述的平板式低温等离子体是采用介质阻挡放电、脉冲电晕或直流辉光放电。

3.如权利要求1所述的一种工业有机废气的净化方法，其特征在于：所述的平板式低温等离子体是采用脉冲电晕。

4.如权利要求1所述的一种工业有机废气的净化方法，其特征在于：所述的平板式低温等离子体使用电压为20KV-100KV。

5.一种工业有机废气的净化方法，其特征在于：由一个活性炭床和一个等离子体串联构成间歇式净化装置，所述的净化装置的出口设置有第一逆止风门，所述的净化装置上并联设置有由风机和第二逆止风门构成的脱附通路，具体过程如下：在所述的活性炭床吸附净化过程中所述的第一逆止风门处于开启状态，所述的第二逆止风门处于封闭状态；在脱附时，开启所述的风机，由于所述的风机的抽吸作用，所述的第一逆止风门处于封闭状态，所述的第二逆止风门开启，所述的等离子体空间成为一个密闭负压区，所述的活性炭床负压脱附，脱附的废气在所述的等离子体区域被净化，富含臭氧的尾气通过所述的风机送入所述的活性炭床再生活化活性炭。

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