CN108096994A - 一种含VOCs废气净化工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种含VOCs废气净化工艺，废气中的VOCs吸附和催化臭氧氧化分离开来，臭氧不直接与废气接触，无论多大风量废气，均不会稀释臭氧浓度，保证了催化臭氧氧化的顺利进行；该工艺避免了为达到完全处理VOCs催化剂所需求的空速比下催化剂填装量过大的问题，仅需考虑快速吸附所需的催化剂填装量，达到了降低投资成本的目的；该工艺实现了根据VOCs总量来计算还原催化剂所需臭氧量，避免了传统工艺需提供过量臭氧来实现VOCs完全反应所造成的能源浪费。

Description

一种含VOCs废气净化工艺
技术领域
本发明涉及工业废气净化工艺技术领域，具体是一种含VOCs废气净化工艺。
背景技术
挥发性有机物（VOCs）作为大气中较活跃的组分，它不仅直接危害人体健康，还可在大气中形成光化学烟雾及有机气溶胶等二次污染物，成为PM2.5和臭氧的重要前体物。据测算，2015年我国VOCs人为源排放总量达3000万吨，其中工业源VOCs排放占人为源排放总量55.5%。2016年7月，工信部和财政部印发《重点行业挥发性有机物削减行动计划》，到2018年工业源VOCs在2015年基础上消减330万吨。因此，研究开发VOCs的净化技术，减少VOCs的排放有助于改善环境空气质量和保障人体健康，也是社会经济可持续发展的迫切需求。
目前，对工业废气中的VOCs可采用吸附、燃烧或催化燃烧、光催化氧化、等离子体分解、生物处理及催化臭氧氧化等技术净化处理，特别是针对低浓度VOCs，采用催化臭氧氧化处理被认为是比较有前景的净化技术。
目前的催化臭氧氧化技术主要有两种工艺：（1）采用臭氧发生器提供臭氧，与待处理废气充分混合后进入催化剂，在催化剂作用下催化臭氧氧化VOCs为CO2和H2O；（2）采用真空紫外灯，含VOCs废气通过真空紫外灯初步分解，同时真空紫外灯产生臭氧，与含VOCs废气充分混合进入催化剂，在催化剂作用下催化臭氧氧化VOCs为CO2和H2O。以上两种催化臭氧氧化工艺中的氧化剂为臭氧，要想达到理想的氧化效果，必需使废气中的臭氧达到足够浓度。比如为使1万m3/h的废气中臭氧浓度达到100mg/m3，采用臭氧发生器则需要1kg/h的臭氧产量，不仅臭氧发生器的投资高，运行能耗也高。若采用真空紫外灯达到相同臭氧量，投资成本有所下降，但运行成本和臭氧发生器相当。
为降低催化臭氧氧化处理含VOCs的投资成本和运行成本，本发明提出针对排放的VOCs先采用催化剂进行快速、大量吸附过程，再通过真空紫外灯光解分解以及紫外灯产生的臭氧对已经吸附的VOCs进行催化氧化，从而分解成CO2和H2O，进而使催化剂原位还原的新型工艺。
发明内容
本发明的目的在于提供一种含VOCs废气净化工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种含VOCs废气净化工艺，包括除尘过滤系统、与除尘过滤系统相接通的VOCs吸附催化反应集成系统、与VOCs吸附催化反应集成系统的另一端相接通的废气引风系统、与VOCs吸附催化反应集成系统的侧端相接通的臭氧供给系统和与废气引风系统相接通的臭氧引风系统；
所述的VOCs吸附催化反应集成系统设置有若干的吸附反应区和再生体系，吸附反应区进行吸附完成后，再生体系对吸附反应区进行分区净化，再生体系为由所述臭氧供给系统提供臭氧，在所述的臭氧引风系统作用下产生低风速、高浓度臭氧，进入处于需再生的吸附反应区，在催化剂作用下，通过催化臭氧氧化将所述的VOCs吸附催化反应集成系统中的已经被吸附的VOCs降解为CO2和H2O。
作为本发明进一步的方案：所述吸附反应区至少为两个以上。
作为本发明再进一步的方案：所述的VOCs吸附催化反应集成系统的吸附和再生之间的切换的实现方法为：设置时间序列，吸附和再生定期切换。
作为本发明再进一步的方案：所述的VOCs吸附催化反应集成系统的吸附和再生之间的切换的实现方法为：当VOCs吸附催化反应集成系统处于吸附时，设置其出口目标浓度，当达到目标浓度即切换至再生状态。
作为本发明再进一步的方案：所述的VOCs吸附催化反应集成系统的吸附和再生状态切换采用气体手动换向阀或气体自动换向阀。
作为本发明再进一步的方案：所述除尘过滤系统为袋式除尘器、静电除尘器、旋风除尘器、干式过滤器、洗涤式除尘器的一种或组合几种。
作为本发明再进一步的方案：所述催化剂为活性炭基、氧化铝基、天然沸石基、人工分子筛基催化剂的一种或组合几种。
作为本发明再进一步的方案：所述臭氧供给系统包括波长小于nm的紫外灯和臭氧发生器。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、废气中的VOCs吸附和催化臭氧氧化分离开来，臭氧不直接与废气接触，无论多大风量废气，均不会稀释臭氧浓度，保证了催化臭氧氧化的顺利进行；
2、该工艺避免了为达到完全处理VOCs催化剂所需求的空速比下催化剂填装量过大的问题，仅需考虑快速吸附所需的催化剂填装量，达到了降低投资成本的目的；
3、该工艺实现了根据VOCs总量来计算还原催化剂所需臭氧量，避免了传统工艺需提供过量臭氧来实现VOCs完全反应所造成的能源浪费。
附图说明
图1为一种含VOCs废气净化工艺的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
请参阅图1，一种含VOCs废气净化工艺，包括除尘过滤系统1、与除尘过滤系统1相接通的VOCs吸附催化反应集成系统2、与VOCs吸附催化反应集成系统2的另一端相接通的废气引风系统3、与VOCs吸附催化反应集成系统2的侧端相接通的臭氧供给系统4和与废气引风系统3相接通的臭氧引风系统5；
所述的VOCs吸附催化反应集成系统2设置有若干的吸附反应区和再生体系，吸附反应区进行吸附完成后，再生体系对吸附反应区进行分区净化，再生体系为由所述臭氧供给系统4提供臭氧，在所述的臭氧引风系统5作用下产生低风速、高浓度臭氧，进入处于需再生的吸附反应区，在催化剂作用下，通过催化臭氧氧化将所述的VOCs吸附催化反应集成系统2中的已经被吸附的VOCs降解为CO2和H2O。
所述吸附反应区至少为两个以上。
所述的VOCs吸附催化反应集成系统2的吸附和再生之间的切换的实现方法为：设置时间序列，吸附和再生定期切换。
所述的VOCs吸附催化反应集成系统2的吸附和再生之间的切换的实现方法为：当VOCs吸附催化反应集成系统2处于吸附时，设置其出口目标浓度，当达到目标浓度即切换至再生状态。
所述的VOCs吸附催化反应集成系统2的吸附和再生状态切换采用气体手动换向阀或气体自动换向阀6。
所述除尘过滤系统1为袋式除尘器、静电除尘器、旋风除尘器、干式过滤器、洗涤式除尘器的一种或组合几种。
所述催化剂为活性炭基、氧化铝基、天然沸石基、人工分子筛基催化剂的一种或组合几种。
所述臭氧供给系统4包括波长小于185nm的紫外灯和臭氧发生器。
催化臭氧氧化必需要求臭氧达到一定浓度，本发明的新颖之处在于，废气中的VOCs吸附和催化臭氧氧化分离开来，臭氧不直接与废气接触，无论多大风量废气，均不会稀释臭氧浓度，保证了催化臭氧氧化的顺利进行；
该工艺避免了为达到完全处理VOCs催化剂所需求的空速比下催化剂填装量过大的问题，仅需考虑快速吸附所需的催化剂填装量，达到了降低投资成本的目的；
该工艺同时实现了根据VOCs总量来计算还原催化剂所需臭氧量，避免了传统工艺需提供过量臭氧来实现VOCs完全反应所造成的能源浪费。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”及“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (8)

1.一种含VOCs废气净化工艺，其特征在于，包括除尘过滤系统（1）、与除尘过滤系统（1）相接通的VOCs吸附催化反应集成系统（2）、与VOCs吸附催化反应集成系统（2）的另一端相接通的废气引风系统（3）、与VOCs吸附催化反应集成系统（2）的侧端相接通的臭氧供给系统（4）和与废气引风系统（3）相接通的臭氧引风系统（5）；
所述的VOCs吸附催化反应集成系统（2）设置有若干的吸附反应区和再生体系，吸附反应区进行吸附完成后，再生体系对吸附反应区进行分区净化，再生体系为由所述臭氧供给系统（4）提供臭氧，在所述的臭氧引风系统（5）作用下产生低风速、高浓度臭氧，进入处于需再生的吸附反应区，在催化剂作用下，通过催化臭氧氧化将所述的VOCs吸附催化反应集成系统（2）中的已经被吸附的VOCs降解为CO2和H2O。
2.根据权利要求1所述的含VOCs废气净化工艺，其特征在于，所述吸附反应区至少为两个以上。
3.根据权利要求1所述的含VOCs废气净化工艺，其特征在于，所述的VOCs吸附催化反应集成系统（2）的吸附和再生之间的切换的实现方法为：设置时间序列，吸附和再生定期切换。
4.根据权利要求1所述的含VOCs废气净化工艺，其特征在于，所述的VOCs吸附催化反应集成系统（2）的吸附和再生之间的切换的实现方法为：当VOCs吸附催化反应集成系统（2）处于吸附时，设置其出口目标浓度，当达到目标浓度即切换至再生状态。
5.根据权利要求3或4所述的含VOCs废气净化工艺，其特征在于，所述的VOCs吸附催化反应集成系统（2）的吸附和再生状态切换采用气体手动换向阀或气体自动换向阀(6)。
6.根据权利要求1所述的含VOCs废气净化工艺，其特征在于，所述除尘过滤系统（1）为袋式除尘器、静电除尘器、旋风除尘器、干式过滤器、洗涤式除尘器的一种或组合几种。
7.根据权利要求1所述的含VOCs废气净化工艺，其特征在于，所述催化剂为活性炭基、氧化铝基、天然沸石基、人工分子筛基催化剂的一种或组合几种。
8.根据权利要求1所述的含VOCs废气净化工艺，其特征在于，所述臭氧供给系统（4）包括波长小于185nm的紫外灯和臭氧发生器。
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