CN106582263A - 一种转轮吸附浓缩-催化氧化装置及工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种转轮吸附浓缩-催化氧化装置及工艺，该装置包括具有吸附区、预冷区和脱附区的转轮吸附床、催化氧化单元、第一加热单元和换热器，预冷区进气口与低浓度有机废气进气管相连，吸附区进气口与预冷区出气口或低浓度有机废气进气管相连；或吸附区进气口与低浓度有机废气进气管相连，预冷区进气口与吸附区出气口相连；预冷区出气口通过换热器和第一加热单元与脱附区进气口相连，脱附区出气口与催化氧化单元相连，催化氧化单元排出的净化气体进入换热器。该装置余热利用率高，直接采用低浓度有机废气或吸附后的低浓度有机废气作为冷却气，运行成本低，结构紧凑，避免了直接排空造成的有机污染物泄漏，提高了有机废气的净化效率。

Description

一种转轮吸附浓缩-催化氧化装置及工艺

技术领域

本发明属于环保技术领域，涉及一种有机废气净化处理装置，特别涉及一种低浓度有机废气的转轮吸附浓缩-催化氧化装置及工艺。

背景技术

随着我国经济的发展，工业固定源的挥发性有机物(VOCs)对我国重点城市群和重点区域大气污染的影响日益凸现。VOCs所涉及的行业众多，包括涂装工艺、石油石化、包装印刷、医药化工等。2010年5月，国务院办公厅提出了加强挥发性有机物污染防治工作的要求，2015年6月19日，根据《中华人民共和国大气污染防治法》、《排污费征收使用管理条例》、《国务院关于印发大气污染防治行动计划的通知》等规定，财政部、发改委及环保部三部委联合印发《挥发性有机物排污收费试点办法》，也体现了国家对有机污染物治理的高度重视。

目前，有机废气净化处理技术可分为回收技术与销毁技术两大类。回收技术是通过物理方法采用选择性吸附或选择性渗透实现富集分离有机污染物，包括吸附、吸收、冷凝及膜分离等。销毁技术是通过氧化反应，将有机污染物氧化为二氧化碳和水等无害小分子的方法，包括催化燃烧、催化氧化、生物氧化、低温等离子体和光催化氧化等。常用的蓄热式催化氧化净化技术更适用于有机污染物浓度大于1.0g/m³的情况，处理低浓度有机废气时需要外加热源将有机废气加热至催化氧化反应适宜的温度，能耗较高。然而，低浓度、大风量的有机废气排放在目前我国的有机废气污染中占了较大比重，转轮吸附浓缩-蓄热式催化氧化复合技术成为低浓度有机废气净化中最为经济有效的技术途径。

CN 104096450A公开了一种高效转轮吸附废气处理装置，转轮吸附床被划分为吸附、预热、脱附、预冷四个操作区间，脱附区排出气进入催化燃烧反应器，反应后进入预热区对转轮预热，预热区排出气的一部分与预冷区排出气混合，进入脱附区进行脱附，实现了转轮吸附过程与燃烧反应器的耦合设计，流程简单，能源利用率高。但是，由于催化燃烧后的净化气体温度较高，该装置用催化燃烧后的反应气体对转轮预热，部分预热气体直接排空，不可避免的会造成预热区吸附的部分有机物脱附泄漏。此外，预冷操作通过吸入新鲜空气实现，为了延长转轮吸附床的使用寿命，必然需要采用净化设备对进入预冷区的空气进行除湿、除尘处理，增加了设备投资。

CN 103353118A公开了一种低浓度有机废气处理装置，转轮吸附床被划分为处理区、再生区和冷却区，在冷却区流通管路上设有冷却风机、空气冷却器，在再生区流通管路上设有再生风机、空气加热器，转轮吸附床上的吸附材料可以完全再生，经过再生处理后的吸附材料在冷却区可以被充分冷却。但是，该装置吸附材料的再生和冷却完全依赖于附加的加热及冷却设备，能耗较高。

CN 103394270A公开了一种可移动一体式有机废气处理装置，包括吸附单元、催化反应单元和控制系统，集成设计在可移动的行走支架上，吸附单元为连续旋转转轮式结构，有机废气经转轮吸附床吸附后排空，利用电加热预热新鲜空气对转轮吸附床进行脱附再生，脱附后的有机废气经加热和换热后进入催化燃烧床反应生成二氧化碳和水，装置具有可移动性，可用于环境污染突发事故的应急处理。但是，该装置小型化的特点不适用于工业级有机污染物的净化处理，采用外加热源的方法使装置的能耗较高，采用新鲜空气作为脱附气体，受周边空气质量影响较大，此外，缺乏对脱附区的冷却处理限制了该装置的连续工作时间。

CN 103216838A公开了一种无泄漏蓄热式催化燃烧装置，包括四个催化氧化装置及五个换向阀，换向阀为升降式三通截止阀，其中每两个催化氧化装置及两个换向阀组成一个工作单元，两个工作单元的两个进气升降式三通截止阀分别与第五个换向阀的两个管口连通，催化氧化装置内装有蓄热材料和催化剂，工作单元内，进气与出气升降式三通截止阀分别通过管道连接在两个催化氧化装置的底部，每个工作单元内换向操作是在不工作的状态下进行。该装置通过一个升降式三通截止阀连接两个两体蓄热式催化燃烧装置，每个工作单元内换向操作是在不工作的状态下进行。但是，该装置设备利用率低，且没有从根本上解决部分待处理废气的泄漏问题。

综上所述，转轮吸附浓缩-蓄热式催化氧化复合技术在工业有机废气净化中的推广仍亟需在提高有机废气净化效率、热量利用效率及装置集成度等方向上进一步发展。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种转轮吸附浓缩-催化氧化装置及工艺，所述装置对有机废气的净化效率高，处理有机废气的过程中热量利用率高并且无污染物泄漏。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种转轮吸附浓缩-催化氧化装置，包括具有吸附区、预冷区和脱附区的转轮吸附床、催化氧化单元、第一加热单元和换热器，吸附区、预冷区及脱附区分别设有进气口与出气口，脱附区出气口与催化氧化单元相连，预冷区进气口与低浓度有机废气进气管相连，吸附区进气口与预冷区出气口或低浓度有机废气进气管相连；或吸附区进气口与低浓度有机废气进气管相连，预冷区进气口与吸附区出气口相连；预冷区出气口通过换热器和第一加热单元与脱附区进气口相连，催化氧化单元排出的净化气体进入换热器。

所述低浓度有机废气是指有机污染物浓度小于1.0g/m³的气体。

所述吸附区使用的吸附剂为疏水型蜂窝分子筛。

优选地，所述吸附区的温度为20～30℃。

优选地，所述脱附区的温度为120～150℃。

优选地，所述转轮吸附床与间歇工作的旋转电机相连。

优选地，所述旋转电机每工作一次吸附区的旋转角度等于脱附区的旋转角度。

所述第一加热单元与脱附区进气口之间设置第一温度传感器，所述第一加热单元和第一温度传感器与控制系统相连。

优选地，所述第一加热单元为电加热器。

所述催化氧化单元为至少三个催化氧化装置，所述催化氧化装置包括箱体以及设置在箱体中的蓄热层和催化剂层，箱体上设有有机废气进气口、净化气体出气口和清扫气体进气口；有机废气进气口通过阀门与脱附区出气口相连，净化气体出气口通过阀门与换热器相连，清扫气体进气口通过阀门与清扫气体进气管相连；所述至少三个催化氧化装置之间通过连通装置相互连通。

优选地，所述箱体中还设置有第二温度传感器。

所述连通装置为连接箱体或连接管道。

优选地，所述连通装置中设有第二加热单元。

优选地，所述第二加热单元和第二温度传感器均与控制系统相连。

优选地，所述第二加热单元为电热管。

优选地，所述电热管外侧安装有罩壳。

所述有机废气进气口、净化气体出气口和清扫气体进气口均设置于催化氧化装置的箱体的下部。

优选地，催化氧化装置的箱体上还设有泄爆阀和排污口。

所述清扫气体进气管通过风机与净化气体出气口相连。

所述催化氧化装置的箱体及连通装置的内表面自内向外覆盖有耐火材料层和保温层。

优选地，所述第二温度传感器位于耐火材料层和保温层之间。

所述蓄热层位于催化剂层的下部。

优选地，所述蓄热层中的蓄热材料为鞍环蓄热陶瓷和/或蜂窝蓄热陶瓷。

优选地，催化氧化单元正常工作时，蓄热层的温度为350～400℃。

优选地，所述催化剂层中的催化剂为蜂窝型贵金属催化剂。

优选地，所述催化剂为Pt和/或Pd。

优选地，所述催化剂层进行催化氧化的温度为250～500℃，优选为300℃。

本发明还提供了利用如上所述的装置降解低浓度有机废气的工艺，所述工艺包括如下步骤：

(1)低浓度有机废气进入预冷区，与预冷区的吸附剂进行热量交换，使其温度达到20～30℃，从预冷区排出的气体一部分进入吸附区，其余进入换热器，从吸附区排出的气体排空；

(2)低浓度有机废气一部分进入预冷区，使预冷区的温度达到20～30℃，其余进入吸附区，吸附区排出的气体排空，预冷区排出的气体进入换热器；

(3)低浓度有机废气进入吸附区，从吸附区排出的气体一部分进入预冷区，使预冷区的温度达到20～30℃，其余部分排空，预冷区排出的气体进入换热器；

(4)步骤(1)～(3)之一的预冷区排出气经换热器换热后，经加热单元，温度达到120～150℃，再进入脱附区，脱附区排出的气体进入催化氧化单元，催化氧化后的净化气体进入换热器后排空。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明提供的转轮吸附浓缩-催化氧化装置中的预冷区与脱附区或吸附区连通，有机污染物能够随同冷却气体进入脱附区或吸附区，避免了直接排空造成的有机污染物泄漏，提高了有机废气的净化效率；脱附区进气通过换热器与催化氧化后的高温净化气体换热，催化氧化后的净化气体温度约为300℃，通过热交换，可直接将脱附区进气加热至脱附区所需的120℃～150℃，无需外加热源，充分利用了催化氧化反应余热，提高了热量利用效率，装置运行成本低；直接采用低浓度有机废气或吸附后的低浓度有机废气作为冷却气，避免了采用新鲜空气作为冷却气所必需的空气净化设备，装置结构紧凑、设备投资低。

本发明提供的转轮吸附浓缩-催化氧化装置中的催化氧化单元中任意两个催化氧化装置构成一个工作回路，采用部分净化后的气体吹扫空闲的催化氧化装置，能够避免有机污染物泄漏；催化氧化单元热效率高，无需额外加热，运行成本低：所述催化氧化装置中安装有蓄热材料，能够将有机废气催化氧化过程中放出的热量储存起来，用于预热待处理废气，使其达到适宜的氧化温度(约为300℃)，并在催化剂作用下发生氧化反应；催化氧化单元设有泄爆阀，提高了装置的安全性。

附图说明

图1是转轮吸附床的结构示意图。

图2是实施例1提供的转轮吸附浓缩-催化氧化装置处理低浓度有机废气的流程图。

图3是实施例2提供的转轮吸附浓缩-催化氧化装置处理低浓度有机废气的流程图。

图4是实施例3提供的转轮吸附浓缩-催化氧化装置处理低浓度有机废气的流程图。

图5是实施例1提供的催化氧化单元的结构示意图。

其中：1，第一催化氧化装置；2，第二催化氧化装置；3，第三催化氧化装置；1-1，第一进气阀门；1-2，第一出气阀门；1-3，第一清扫气阀门；2-1，第二进气阀门；2-2，第二出气阀门；2-3，第二清扫气阀门；3-1，第三进气阀门；3-2，第三出气阀门；3-3，第三清扫气阀门；4，风机；20，待处理废气进气管；21，净化气体出气管；22，清扫气体进气管。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

一种转轮吸附浓缩-催化氧化装置，包括具有吸附区、预冷区和脱附区的转轮吸附床、催化氧化单元、第一加热单元和换热器，吸附区、预冷区及脱附区分别设有进气口与出气口，脱附区出气口与催化氧化单元相连，预冷区进气口与低浓度有机废气进气管相连，吸附区进气口与预冷区出气口或低浓度有机废气进气管相连；或吸附区进气口与低浓度有机废气进气管相连，预冷区进气口与吸附区出气口相连；预冷区出气口通过换热器和第一加热单元与脱附区进气口相连，催化氧化单元排出的净化气体进入换热器。

本发明提供的转轮吸附浓缩-催化氧化装置中的预冷区与脱附区或吸附区连通，避免了直接排空造成的有机污染物泄漏，提高了有机废气的净化效率；脱附区进气通过换热器与催化氧化后的高温净化气体换热，可直接将脱附区进气加热至脱附区所需的120℃～150℃，无需外加热源，充分利用了催化氧化反应余热，提高了热量利用效率，装置运行成本低；并且该装置直接采用低浓度有机废气或吸附后的低浓度有机废气作为冷却气，避免了采用新鲜空气作为冷却气所必需的空气净化设备，装置结构紧凑、设备投资低。

转轮吸附床上设置的吸附区、预冷区和脱附区的面积大小本领域的技术人员可根据管路气体流通量而定：若吸附区通入全部或大部分的有机废气，保证气体停留时间和吸附效果，需要面积较大，一般情况下，通过预冷区的气体提温后会进入脱附区，所以预冷区和脱附区面积可以相当。

所述吸附区中使用的吸附剂为疏水型蜂窝分子筛。

优选地，所述吸附区的温度为20～30℃，如21℃、22℃、24℃、25℃、26℃、28℃或29℃等。

优选地，所述脱附区的温度为120～150℃，如123℃、125℃、130℃、135℃、140℃或145℃等。

优选地，所述转轮吸附床与间歇工作的旋转电机相连。

优选地，所述旋转电机每工作一次吸附区的旋转角度等于脱附区的旋转角度。

所述第一加热单元与脱附区进气口之间设置有第一温度传感器，所述第一加热单元和第一温度传感器与控制系统相连。

优选地，所述第一加热单元为电加热器。

所述装置启动时，由于没有高温净化气体，因此预冷区出气口排出的气体达不到脱附所需的温度，此时需要加热单元对预冷区出气进行加热，温度传感器能够测量气体的温度，从而将测量信号传递给控制系统，控制加热单元的开启与关闭。

所述催化氧化单元包括至少三个催化氧化装置，所述催化氧化装置包括箱体以及设置在箱体中的蓄热层和催化剂层，箱体上设有有机废气进气口、净化气体出气口和清扫气体进气口；有机废气进气口通过阀门与脱附区出气口相连，净化气体出气口通过阀门与换热器相连，清扫气体进气口通过阀门与清扫气体进气管相连；所述至少三个催化氧化装置之间通过连通装置相互连通。

优选地，所述箱体中还设置有第二温度传感器，所述温度传感器有利于催化氧化装置中温度的监控。

所述催化氧化单元中的任意两个催化氧化装置与连通装置构成一个工作回路，采用部分净化后的气体吹扫空闲的催化氧化装置，能够避免有机污染物泄漏；催化氧化单元热效率高，运行成本低：所述催化氧化装置中安装有蓄热材料，能够将有机废气催化氧化过程中放出的热量储存起来，用于预热待处理废气，使其达到适宜的氧化温度(约为300℃)，并在催化剂作用下发生氧化反应。

所述连通装置只要能够达到使催化氧化装置相互连通的目的即可，其具体的形式不作限定，所述催化氧化装置优选为连接箱体或连接管道。

优选地，所述连通装置中设有第二加热单元。

优选地，所述第二加热单元和第二温度传感器均与控制系统相连。

催化氧化单元启动时，蓄热层的温度达不到350～400℃，不能保证有机废气在催化剂层有效的降解，因此，需要通过加热单元将蓄热层的温度加热到350～400℃。加热单元与温度传感器均与控制系统相连有利于催化氧化单元的自动控制，从而节约人力。

优选地，所述第二加热单元为电热管。

优选地，所述电热管外侧安装有罩壳。

所述有机废气进气口、净化气体出气口和清扫气体进气口均设置于催化氧化装置的箱体的下部。

优选地，催化氧化装置的箱体上还设有泄爆阀和排污口，提高了装置的安全性。

所述清扫气体进气管通过风机与净化气体出气口相连。由于净化气体的温度约为300℃，利用净化气体吹扫催化氧化装置，避免了装置内蓄热层温度的降低，从而能够保证有机废气在催化剂层顺利地进行催化氧化。

所述催化氧化装置的箱体及连通装置的内表面自内向外覆盖有耐火材料层和保温层，从而减少下箱体中热量的散失，起到隔热保温的作用。

优选地，所述第二温度传感器位于耐火材料层和保温层之间。所述温度传感器主要是监测蓄热层的温度，并将信号传递给控制系统，当蓄热层的温度达到350～400℃时，控制系统能够自动控制各个阀门的开启与关闭以及加热单元的工作与否，从而控制下箱体的工作状态、空闲状态及清扫状态的转换。

所述蓄热层位于催化剂层的下部。

优选地，所述蓄热层中的蓄热材料为鞍环蓄热陶瓷和/或蜂窝蓄热陶瓷。有机废气被氧化为二氧化碳和水等无害小分子，氧化过程产生的热量通过蓄热介质储存起来用于待处理废气的预热，所述蓄热材料用于本发明提供的装置中蓄热效果好。

优选地，催化氧化单元正常工作时，蓄热层的温度为350～400℃，蓄热层需达到这一温度，其所在的下箱体才能用于工作单元。所述蓄热层的温度可为360℃、370℃、380℃、385℃、390℃或395℃等。

优选地，所述催化剂层中的催化剂为蜂窝型贵金属催化剂。

优选地，所述催化剂为Pt和/或Pd。所述催化剂用于有机废气的催化氧化降解效率高。

优选地，所述催化剂层进行催化氧化的温度为250～500℃，如300℃、350℃、400℃、450℃或480℃等，优选为300℃。

所述催化氧化装置的理论使用温度范围为200～650℃，如220℃、280℃、300℃、320℃、350℃、380℃、400℃、450℃、500℃、550℃或600℃等。

所述蓄热层下部还设置有栅板，用于支撑所述蓄热层和催化剂层。所述有机废气进气口、净化气体出气口、清扫气体进气口、泄爆阀和排污口均位于所述栅板之下。

本发明还提供了利用如上所述的装置降解低浓度有机废气的工艺，所工艺包括如下步骤：

(1)低浓度有机废气进入预冷区，与预冷区的吸附剂进行热量交换，使其温度达到20～30℃，从预冷区排出的气体一部分进入吸附区，其余进入换热器，从吸附区排出的气体排空；

(2)低浓度有机废气一部分进入预冷区，使预冷区的温度达到20～30℃，其余进入吸附区，吸附区排出的气体排空，预冷区排出的气体进入换热器；

(3)低浓度有机废气进入吸附区，从吸附区排出的气体一部分进入预冷区，使预冷区的温度达到20～30℃，其余部分排空，预冷区排出的气体进入换热器；

(4)步骤(1)～(3)之一的预冷区排出气经换热器换热后，经加热单元，温度达到120～150℃，再进入脱附区，脱附区排出的气体进入催化氧化单元，催化氧化后的净化气体进入换热器后排空。

实施例1

一种低浓度有机废气的转轮吸附浓缩-催化氧化装置，所述装置的结构连接示意图如图2所示。所述装置包括具有吸附区、预冷区和脱附区的转轮吸附床、催化氧化单元、第一加热单元、第一温度传感器、控制系统和换热器，吸附区、预冷区及脱附区分别设有进气口与出气口；预冷区进气口与低浓度有机废气进气管相连，吸附区进气口与预冷区出气口相连，脱附区进气口通过换热器和第一加热单元与预冷区出气口相连，第一加热单元与脱附区进气口之间连接有第一温度传感器，脱附区的出气口与催化氧化单元相连，催化氧化单元排出的净化气体进入换热器；第一加热单元和第一温度传感器均与控制系统相连，第一加热单元为电加热器。

转轮吸附床结构如图1所示，转轮吸附床旋转方向为顺时针旋转，吸附区使用的吸附剂为疏水型蜂窝分子筛。转轮吸附床与间歇工作的旋转电机相连，旋转电机每工作一次吸附区的旋转角度等于脱附区的旋转角度。

催化氧化单元包括三个通过连通装置相互连通的催化氧化装置；所述催化氧化装置包括箱体、设置于箱体内的第二温度传感器、蓄热陶瓷层和催化剂层，箱体下部安装有排污口、泄爆阀、待处理废气进气口、净化气体出气口和清扫气体进气口；待处理废气进气口与净化气体出气口分置于箱体两侧，清扫气体进气口通过风机与净化气体出气口相连，待处理废气进气口通过电动阀门与脱附区出气口相连，净化气体出气口通过电动阀门与换热器相连；连通装置为连接箱体，连接箱体内安装有电加热器，连接箱体及催化氧化装置的箱体内表面自外向内覆盖有保温层与耐火材料层，第二温度传感器设置于保温层和耐火材料层之间，第二温度传感器、电加热器及各个电动阀门均与控制系统相连。

催化氧化单元的管路连接示意图如图5所示，所述连接管路包括：待处理废气进气管20、净化气体出气管21、清扫气体进气管22及通过连接箱体相互连通的第一催化氧化装置1、第二催化氧化装置2和第三催化氧化装置3，连接箱体中设置有电加热器；第一催化氧化装置1、第二催化氧化装置2和第三催化氧化装置3的待处理有机废气进气口分别通过第一进气阀门1-1、第二进气阀门2-1和第三进气阀门3-1与待处理废气进气管20相连；第一催化氧化装置1、第二催化氧化装置2和第三催化氧化装置3的净化气体出气口分别通过第一出气阀门1-2、第二出气阀门2-2和第三出气阀门3-2与净化气体出气管21相连；第一催化氧化装置1、第二催化氧化装置2和第三催化氧化装置3的清扫气体进气口分别通过第一清扫气阀门1-3、第二清扫气阀门2-3和第三清扫气阀门3-3与清扫气体进气管22相连，所述清扫气体进气管22通过风机4与净化气体出气管21连通；待处理有机废气进气管20与脱附区出气口相连，净化气体出气管21与换热器相连；所述各个阀门及电加热器均与控制系统相连。

催化氧化单元开始运行时，首先通过待处理废气进气管20通入新鲜空气对催化氧化装置进行预热，控制系统自动检测后开启第一进气阀门1-1、第二出气阀门2-2及第一催化氧化装置与第二催化氧化装置之间的电热管，其余阀门及风机4关闭，新鲜空气经第一催化氧化装置1底部的待处理废气进气口16进入第一催化氧化装置1，并依次通过其内部设置的蓄热陶瓷层以及催化剂层进入连通区，通过电热管将新鲜空气加热，加热后的新鲜空气进入第二催化氧化装置2，并通过第二催化氧化装置2内部设置的催化剂层，在蓄热陶瓷层与蓄热介质发生热交换，待蓄热介质温度达到350～400℃后，控制系统接收信号后，结束预热过程并使控制装置进入工作状态。

装置进入工作状态后，待处理废气进气管20进气切换为有机废气，控制系统自动关闭第一进气阀门1-1和第二出气阀门2-2，开启第二进气阀门2-1和第三出气阀门3-2，有机废气经待处理废气进气口进入第二催化氧化装置2，有机废气通过第二催化氧化装置2内部设置的蓄热陶瓷层14，并与蓄热陶瓷层发生热交换被加热至约300℃，然后经催化剂层和连通区进入第三催化氧化装置3，并通过第三催化氧化装置3中设置的催化剂层，有机废气在第二催化氧化装置2和第三催化氧化装置3中的催化剂层发生催化氧化反应，生成二氧化碳和水等无害小分子并释放热量，反应后的净化气体通过第三催化氧化装置3的蓄热陶瓷层与蓄热介质发生热交换，后经第三催化氧化装置3的净化气出气口进入换热器，待第三催化氧化装置3中的蓄热陶瓷层温度达到350～400℃后，控制系统自动控制装置进入下一工作循环。

装置进行工作循环切换，控制系统自动关闭第二进气阀门2-1和第三出气阀门3-2，开启第三进气阀门3-1和第一出气阀门1-2，并开启风机4和第三清扫气阀门3-3，有机废气依次经过第三催化氧化装置3、连通区和第一催化氧化装置1，从第一催化氧化装置1的第一出气阀门1-2流出至净化气体出气管21，有机废气在第三催化氧化装置3的蓄热陶瓷层与蓄热介质发生热交换被加热至约300℃，在第三催化氧化装置3和第一催化氧化装置1的催化剂层发生催化氧化反应，生成二氧化碳和水等无害小分子并释放热量，反应后的净化气体与第一催化氧化装置1的蓄热陶瓷层发生热交换，然后自第一催化氧化装置1的净化气出气口进入换热器，其中部分净化气体经过清扫气体进气管22、清扫气体进气口进入第二催化氧化装置2，吹扫上一工作循环结束后第二催化氧化装置2空腔中残留的有机废气，残留的有机废气依次经过第二催化氧化装置2、连通区进入第一催化氧化装置1，残留的有机废气在第二催化氧化装置2和第一催化氧化装置1的催化剂层发生氧化反应，从而解决了有机废气泄漏问题；待下第一箱体1的蓄热陶瓷层温度达到350～400℃后，装置进入下一工作循环。

工作循环的切换通过蓄热陶瓷层的温度进行控制，以避免过高的温度影响催化剂寿命，当有机废气浓度变化不大的情况下，也可以设定每一个工作循环的时间，根据时间进行工作循环的切换。

转轮吸附浓缩-催化氧化装置处理有机废气的流程如下：经过除尘、除湿预处理的低浓度有机废气首先进入转轮吸附床预冷区，大风量、高风速的低浓度有机废气使预冷区吸附介质迅速冷却至适宜的吸附温度(20℃～30℃)，经过预冷区的大部分气体进入吸附区，经吸附介质净化后排空，小部分气体通过换热器与催化氧化单元排出的高温净化气体进行热量交换，被加热至脱附区所需的120℃～150℃，进入脱附区，通过高温气体脱附吸附介质中的有机污染物，经脱附浓缩后的高浓度有机废气进入催化氧化单元，有机污染物被氧化为二氧化碳和水等无害小分子，经净化后的高温气体通过换热器预热脱附区进气后进入排放管路排空。

在装置开始运行时，由于催化氧化单元没有产生高温净化气体产物，因此，需要采用第一加热单元预热脱附区进气，待装置运行平稳后，通过控制系统，关闭电加热器，由于有机污染物催化氧化过程持续放热，装置运行平稳后无需外加热源，能耗更低。

实施例2

一种低浓度有机废气的转轮吸附浓缩-催化氧化装置，所述装置的结构连接示意图如图2所示。所述装置包括具有吸附区、预冷区和脱附区的转轮吸附床、催化氧化单元、第一加热单元、第一温度传感器、控制系统和换热器，吸附区、预冷区及脱附区分别设有进气口与出气口；有机废气进气管与预冷区进气口和吸附区进气口相连，吸附区出气口排出的净化气体排空，预冷区出气口通过换热器和第一加热单元与脱附区进气口相连，第一加热单元与脱附区进气口之间连接有第一温度传感器，脱附区出气口与催化氧化单元相连，催化氧化单元排出的净化气体进入换热器；第一加热单元和第一温度传感器均与控制系统相连，第一加热单元为电加热器。

转轮吸附床结构与实施例1中的转轮吸附床结构相同，转轮吸附床为顺时针旋转。

催化氧化单元的结构与实施例1中的催化氧化单元的结构相同。

转轮吸附浓缩-催化氧化装置处理有机废气的流程如下：经过除尘、除湿预处理的低浓度有机废气部分直接进入转轮吸附床区，经吸附介质净化后排空，另一部分有机废气进入转轮吸附床预冷区，通过低温气体使预冷区的吸附介质迅速冷却至适宜的吸附温度(20℃～30℃)，经过预冷区的气体通过换热器与催化氧化后的高温净化气体换热，被加热至脱附区所需的120℃～150℃，进入脱附区，通过高温气体脱附吸附介质中的有机污染物，经脱附浓缩后的高浓度有机废气进入催化氧化单元，有机污染物被氧化为二氧化碳和水等无害小分子，经净化后的高温气体通过换热器预热脱附区进气后进入排放管路排空。

在装置开始运行时，由于催化氧化单元没有产生高温净化气体产物，因此，需要采用第一加热单元预热脱附区进气，待装置运行平稳后，通过控制系统，关闭电加热器，由于有机污染物催化氧化过程持续放热，装置运行平稳后无需外加热源，能耗更低。

实施例3

一种低浓度有机废气的转轮吸附浓缩-催化氧化装置，所述装置的结构连接示意图如图2所示。所述装置包括具有吸附区、预冷区和脱附区的转轮吸附床、催化氧化单元、第一加热单元、第一温度传感器、控制系统和换热器，吸附区、预冷区及脱附区分别设有进气口与出气口；吸附区进气口与有机废气进气管相连，吸附区出气口与预冷区进气口相连，预冷区出气口通过换热器和第一加热单元与脱附区进气口相连，第一加热单元与脱附区进气口之间连接有第一温度传感器，脱附区出气口与催化氧化单元相连，催化氧化单元排出的净化气体进入换热器；第一加热单元和第一温度传感器均与控制系统相连，第一加热单元为电热管。

转轮吸附床结构与实施例1中的转轮吸附床结构相同，转轮吸附床顺时针旋转。

催化氧化单元的结构与实施例1中的催化氧化单元的结构相同。

转轮吸附浓缩-催化氧化装置处理有机废气的流程如下：经过除尘、除湿预处理的低浓度有机废气直接进入转轮吸附床区，经吸附介质净化后大部分直接排空，另一部分进入转轮吸附床预冷区，通过低温气体使预冷区吸附介质迅速冷却至适宜的吸附温度(20℃～30℃)，经过预冷区的气体通过换热器与催化氧化后的高温净化气体换热，被加热至脱附区所需的120℃～150℃，进入脱附区，通过高温气体脱附吸附介质中的有机污染物，经脱附浓缩后的高浓度有机废气进入催化氧化单元，有机污染物被氧化为二氧化碳和水等无害小分子，经净化后的高温气体通过换热器预热脱附区进气后进入排放管路排空。

在装置开始运行时，由于催化氧化单元没有产生高温净化气体产物，因此，需要采用第一加热单元预热脱附区进气，待装置运行平稳后，通过控制系统，关闭电加热器，由于有机污染物催化氧化过程持续放热，装置运行平稳后无需外加热源，能耗更低。

实施例4

利用实施例1所述的装置进行低浓度有机废气处理，其中，低浓度有机废气中含有的有机物包括苯、甲苯、二甲苯、二异丙胺、甲酸乙酯、四氢呋喃、乙醇、异丁酸异丁酯、苯乙烯、1,3-溴氯丙烷、二氯甲烷和甲醇；低浓度有机废气中有机污染物的体积百分含量最低为3％，最高为15％；处理流程如下：

经过水洗及碱洗预处理的低浓度有机废气首先进入转轮吸附床预冷区，大风量、高风速的低浓度有机废气使预冷区吸附介质迅速冷却至适宜的吸附温度(20℃～30℃)，经过预冷区的60～95％的气体进入吸附区，经吸附介质净化后排空，剩余气体通过换热器与催化氧化单元排出的高温净化气体进行热量交换，被加热至脱附区所需的120℃～150℃，进入脱附区，使吸附介质中的有机污染物脱附，脱附出的有机废气浓度为1000mg/m³～5000mg/m³，脱附出的有机废气进入催化氧化单元，催化氧化单元包含三个催化氧化装置，催化氧化单元的运行过程与实施例1中所述的运行方式相同，运行过程中催化氧化装置的箱体温度最低为350℃，最高为550℃，有机污染物在催化氧化装置中被氧化为二氧化碳和水等无害小分子，排出的净化气体通过换热器预热脱附区进气后进入排放管路排空。

处理过程中对催化氧化单元的第一进气阀门1-1进口、第一出气阀门1-2内部、第二进气阀门2-1进口、第二出气阀门2-2出口、第三进气阀门3-1内部及第三出气阀门出口的气体进行有机污染物含量检测，结果如表1所示。

表1

注：表中所述1-1表示第一进气阀门；1-2表示第一出气阀门；2-1表示第二进气阀门；2-2表示第二出气阀门；3-1表示第三进气阀门；3-2表示第三出气阀门；催化燃烧(RCO)处理率＝＝一个工作单元中(有机污染物进气口浓度-有机污染物出气口浓度)/有机污染物进气口浓度；所述催化燃烧(RCO)处理率为本次催化氧化过程中的最大降解率。表1中3-2出口苯的浓度、2-2出口甲醇的浓度及3-2出口甲醇的浓度为工作流程中下箱体截留有机污染物造成的测试误差所致。

从表1可以看出，实施例1提供的转轮吸附浓缩-催化氧化装置能够有效降解低浓度有机废气中的有机污染物。

申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种转轮吸附浓缩-催化氧化装置，包括具有吸附区、预冷区和脱附区的转轮吸附床、催化氧化单元、第一加热单元和换热器，吸附区、预冷区及脱附区分别设有进气口与出气口，脱附区出气口与催化氧化单元相连，其特征在于，预冷区进气口与低浓度有机废气进气管相连，吸附区进气口与预冷区出气口或低浓度有机废气进气管相连；或吸附区进气口与低浓度有机废气进气管相连，预冷区进气口与吸附区出气口相连；预冷区出气口通过换热器和第一加热单元与脱附区进气口相连，催化氧化单元排出的净化气体进入换热器。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述吸附区使用的吸附剂为疏水型蜂窝分子筛；

优选地，所述吸附区的温度为20～30℃；

优选地，所述脱附区的温度为120～150℃；

优选地，所述转轮吸附床与间歇工作的旋转电机相连；

优选地，所述旋转电机每工作一次吸附区的旋转角度等于脱附区的旋转角度。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述第一加热单元与脱附区进气口之间设置第一温度传感器，所述第一加热单元和第一温度传感器与控制系统相连；

优选地，所述第一加热单元为电加热器。

4.根据权利要求1-3之一所述的装置，其特征在于，所述催化氧化单元为至少三个催化氧化装置，所述催化氧化装置包括箱体以及设置在箱体中的蓄热层和催化剂层，箱体上设有有机废气进气口、净化气体出气口和清扫气体进气口；有机废气进气口通过阀门与脱附区出气口相连，净化气体出气口通过阀门与换热器相连，清扫气体进气口通过阀门与清扫气体进气管相连；所述至少三个催化氧化装置之间通过连通装置相互连通；

优选地，所述箱体中还设置有第二温度传感器。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述连通装置为连接箱体或连接管道；

优选地，所述连通装置中设有第二加热单元；

优选地，所述第二加热单元和第二温度传感器均与控制系统相连；

优选地，所述第二加热单元为电热管；

优选地，所述电热管外侧安装有罩壳。

6.根据权利要求4或5所述的装置，其特征在于，所述有机废气进气口、净化气体出气口和清扫气体进气口均设置于催化氧化装置的箱体的下部；

优选地，催化氧化装置的箱体上还设有泄爆阀和排污口。

7.根据权利要求4-6之一所述的装置，其特征在于，所述清扫气体进气管通过风机与净化气体出气口相连。

8.根据权利要求4-7之一所述的装置，其特征在于，所述催化氧化装置的箱体及连通装置的内表面自内向外覆盖有耐火材料层和保温层；

优选地，所述第二温度传感器位于耐火材料层和保温层之间。

9.根据权利要求4-8之一所述的装置，其特征在于，所述蓄热层位于催化剂层的下部；

优选地，所述蓄热层中的蓄热材料为鞍环蓄热陶瓷和/或蜂窝蓄热陶瓷；

优选地，催化氧化单元正常工作时，蓄热层的温度为350～400℃；

优选地，所述催化剂层中的催化剂为蜂窝型贵金属催化剂；

优选地，所述催化剂为Pt和/或Pd；

优选地，所述催化剂层进行催化氧化的温度为250～500℃，优选为300℃。

10.利用权利要求1-9之一所述的装置降解低浓度有机废气的工艺，其特征在于，所述工艺包括如下步骤：

(1)低浓度有机废气进入预冷区，与预冷区的吸附剂进行热量交换，使其温度达到20～30℃，从预冷区排出的气体一部分进入吸附区，其余进入换热器，从吸附区排出的气体排空；

(2)低浓度有机废气一部分进入预冷区，使预冷区的温度达到20～30℃，其余进入吸附区，吸附区排出的气体排空，预冷区排出的气体进入换热器；

(3)低浓度有机废气进入吸附区，从吸附区排出的气体一部分进入预冷区，使预冷区的温度达到20～30℃，其余部分排空，预冷区排出的气体进入换热器；

(4)步骤(1)～(3)之一的预冷区排出气经换热器换热后，经加热单元，温度达到120～150℃，再进入脱附区，脱附区排出的气体进入催化氧化单元，催化氧化后的净化气体进入换热器后排空。