CN105351949A - 一种低浓度有机废气处理系统及其处理工艺 - Google Patents

一种低浓度有机废气处理系统及其处理工艺 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种低浓度有机废气处理系统，包括依次连接的送入废气的吸气风机、膜分离区和催化燃烧区；膜分离区包括膜分离器和真空泵，催化燃烧区包括空气加热器和催化燃烧器，吸气风机出口连接膜分离器入口，膜分离器出口连接真空泵，真空泵出口连接空气加热器入口。该低浓度有机废气处理系统将膜分离技术和催化燃烧方法联合运用，减少了催化燃烧装置占地面积，降低能耗；废气中VOC被彻底分解，不污染环境；同时，利用催化燃烧后的气体余热对有机废气进行预热，节约了能量。

Description

一种低浓度有机废气处理系统及其处理工艺
技术领域
本发明属于废气处理技术领域，具体涉及一种低浓度有机废气处理系统及其处理工艺，适用于大风量、低浓度的有机废气的处理。
背景技术
大气污染是我国目前最突出的环境问题之一，工业废气是大气污染物的重要来源。挥发性有机化合物(VolatileOrganicCompound，以下简称VOC)是大气的主要污染物之一，包括烃类、芳烃类、醇类、醛类、酮类、酯类、胺类、有机酸等。多数挥发性有机化合物具有毒性，其中部分具有致癌作用，因此，挥发性有机废气对人体健康和环境都构成极大危害。
目前，所采用的挥发性有机废气的回收方法主要有吸附法、冷凝法、催化燃烧法和膜分离法。吸附法多采用活性炭对VOC进行吸附，该技术最为成熟，但也具有处理设备容量有限、吸附剂需要再生等问题；冷凝法适用于高沸点、高浓度VOC气体的处理回收，对低沸点有机物效果不佳，需要低温和高压，使得设备费用和操作费用很高；催化燃烧法是指在较低温度下，在催化剂的作用下使废气中的可燃组分彻底氧化分解，生成无毒的CO2和H2O，从而使废气得到净化处理的方法，然而，催化燃烧法只适合于有机物浓度较高、组分复杂且没有回收价值的有机废气的净化处理；膜分离技术是一种新型的分离技术，膜分离技术的基础就是使用对有机物具有渗透选择性的聚合物复合膜，该膜对有机气体较空气更易于渗透10～100倍，当废气与膜材料表面接触时，有机物可以透过膜从废气中分离出来。
现有的有机废气净化回收处理方法各有其特点和适用性，然而对于大风量、低浓度的有机废气来说，以上各独立的方法均不能很好的适用，因此，考虑一种联合的处理方法更有必要。
发明内容
本发明的目的是克服现有单一的有机废气净化方法不能很好适用于大风量、低浓度的有机废气的处理的问题。
为此，本发明提供了一种低浓度有机废气处理系统，包括依次连接的送入废气的吸气风机、膜分离区和催化燃烧区；所述膜分离区包括膜分离器和真空泵，催化燃烧区包括空气加热器和催化燃烧器，所述吸气风机出口连接膜分离器入口，膜分离器出口连接真空泵，真空泵出口连接空气加热器入口。
进一步地，上述吸气风机和膜分离器之间连接有气体缓冲罐。
进一步地，上述真空泵和空气加热器之间连接有换热器。
进一步地，上述燃烧器的出口端与换热器进口端相连接。
进一步地，上述膜分离器内布置有对有机物具有渗透选择性的聚合物复合膜。
进一步地，上述催化燃烧器内设置有多层催化剂层。
另外，本发明还提供的该低浓度有机废气处理系统的处理工艺，首先，用吸气风机将低浓度的VOC废气送入膜分离器中对有机物进行分离，得到高度浓缩了有机物的渗透气；然后，将渗透气送入空气加热器中加热至200～400℃；最后，将被加热的渗透气送入催化燃烧器中进行催化燃烧，将有机气体消解为无毒的CO2和H2O。
进一步地，上述膜分离器中分离得到的渗透气先经过换热器预热后再进入空气加热器中。
进一步地，将上述催化燃烧后得到的CO2和H2O送入换热器中。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
(1)本发明提供的这种低浓度有机废气处理系统采用膜分离将低浓度有机废气中的VOC浓缩，然后送入催化燃烧，可减小催化装置占地面积，降低能耗，克服了现有催化燃烧装置对废气的处理效率低、占地面积大的问题。
(2)本发明提供的这种低浓度有机废气处理系统的处理工艺将废气中VOC被彻底分解，不污染环境，同时，还可将催化燃烧后的气体余热对有机废气进行了预热，节约能量。
以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。
附图说明
图1是本发明低浓度有机废气处理系统的结构示意图。
附图标记说明：1、膜分离区；2、催化燃烧区；3、吸气风机；4、气体缓冲罐；5、换热器；11、膜分离器；12、真空泵；21、空气加热器；22、催化燃烧器。
具体实施方式
实施例1：
为了克服现有的催化燃烧装置对废气的处理效率低、占地面积大，不适合于对大风量、低浓度的有机废气处理的问题，本实施例提供了一种如图1所示的低浓度有机废气处理系统，包括依次连接的送入废气的吸气风机3、膜分离区1和催化燃烧区2；所述膜分离区1包括膜分离器11和真空泵12，催化燃烧区2包括空气加热器21和催化燃烧器22，所述吸气风机3出口连接膜分离器11入口，膜分离器11出口连接真空泵12，真空泵12出口连接空气加热器21入口。
其中，膜分离器11内布置有对有机物具有渗透选择性的聚合物复合膜，有机废气与聚合物复合膜材料表面接触时，有机物可以透过膜，从废气中分离出来，从而将低浓度有机废气进行浓缩。所述催化燃烧器22内设置有多层催化剂层，对进入催化燃烧器22的有机废气进行充分催化燃烧，使得废气中VOC彻底分解。
另外，作为一种优选的实施方式，吸气风机3和膜分离器11之间连接有气体缓冲罐4。有机废气通过吸气风机3进入气体缓冲罐4进行缓冲，气体缓冲罐4可用于对进入膜分离器11的有机废气进行控制。
利用该低浓度有机废气处理系统处理低浓度有机废气的工艺方法，具体过程如下：
首先，用吸气风机3将低浓度的VOC废气送入膜分离器11中对有机物进行分离，真空泵12抽真空使膜分离器11内膜的两侧形成压力差，达到膜渗透所需的推动力，从而达到对有机物进行分离的目的，有机物可以透过膜成为高度浓缩了有机物的渗透气，不能透过膜的气体成为渗余气从膜分离器11排出。
然后，将渗透气送入空气加热器21中加热至200～400℃，使渗透气达到燃烧温度。
最后，将被加热的渗透气送入催化燃烧器22中进行催化燃烧，将有机气体消解为无毒的CO2和H2O。其中，真空泵12和空气加热器21之间可以连接换热器5，将燃烧器22的出口端与换热器5进口端相连接。催化燃烧器22产生的高温CO2和H2O气体送入换热器5中，与真空泵12出口的渗透气进行换热，渗透气在换热器5中先进行预热再进入空气加热器21，充分利用余热，节约能量，CO2和H2O气体降温后从换热器5排入大气。
综上所述，本发明提供的这种低浓度有机废气处理系统将膜分离技术和催化燃烧方法联合运用，减少了催化燃烧装置占地面积，降低能耗；废气中VOC被彻底分解，不污染环境；同时，利用催化燃烧后的气体余热对有机废气进行预热，节约了能量。
以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种低浓度有机废气处理系统，其特征在于：包括依次连接的送入废气的吸气风机(3)、膜分离区(1)和催化燃烧区(2)；所述膜分离区(1)包括膜分离器(11)和真空泵(12)，催化燃烧区(2)包括空气加热器(21)和催化燃烧器(22)，所述吸气风机(3)出口连接膜分离器(11)入口，膜分离器(11)出口连接真空泵(12)，真空泵(12)出口连接空气加热器(21)入口。
2.如权利要求1所述的低浓度有机废气处理系统，其特征在于：所述吸气风机(3)和膜分离器(11)之间连接有气体缓冲罐(4)。
3.如权利要求1所述的低浓度有机废气处理系统，其特征在于：所述真空泵(12)和空气加热器(21)之间连接有换热器(5)。
4.如权利要求3所述的低浓度有机废气处理系统，其特征在于：所述燃烧器(22)的出口端与换热器(5)进口端相连接。
5.如权利要求1～4任一项所述的低浓度有机废气处理系统，其特征在于：所述膜分离器(11)内布置有对有机物具有渗透选择性的聚合物复合膜。
6.如权利要求1所述的低浓度有机废气处理系统，其特征在于：所述催化燃烧器(22)内设置有多层催化剂层。
7.如权利要求1～6任一项所述的低浓度有机废气处理系统的处理工艺，其特征在于：首先，用吸气风机(3)将低浓度的VOC废气送入膜分离器(11)中对有机物进行分离，得到高度浓缩了有机物的渗透气；然后，将渗透气送入空气加热器(21)中加热至200～400℃；最后，将被加热的渗透气送入催化燃烧器(22)中进行催化燃烧，将有机气体消解为无毒的CO2和H2O。
8.如权利要求7所述的低浓度有机废气处理系统的处理工艺，其特征在于：所述膜分离器(11)中分离得到的渗透气先经过换热器(5)预热后再进入空气加热器(21)中。
9.如权利要求8所述的低浓度有机废气处理系统的处理工艺，其特征在于：所述催化燃烧后得到的CO2和H2O送入换热器(5)中。
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