CN113209793A - 一种含氯挥发性有机物的净化系统及其净化工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种含氯挥发性有机物的净化系统及其净化工艺，该净化系统由收集装置、预处理系统、反应器、热交换器、焚烧炉和补风机；所述收集装置直接与预处理系统的输入口连接，预处理系统的输出口通过管路与反应器的输入口连接，反应器的输出口通过管路与热交换器的输入口连接，热交换器的输出口通过管路与焚烧炉的输入口连接，焚烧炉的输出口通过管路与热交换器的另一个输入口连接，热交换器的另一个输出口与排出管道连接，补风机通过管路与预处理系统单独连接。该净化系统通过将高浓度含氯挥发性有机物通过吸附器将低浓度含氯挥发性有机物吸附分离，能有效解决现工艺不能处理含氯挥发性有机物的弊端，提高高浓度含氯挥发性有机物末端治理效率。
Description
技术领域
本发明涉及环境工程技术领域，尤其涉及一种含氯挥发性有机物的净化系统及其净化工艺。
背景技术
目前在世界范围研发的含氯挥发性有机物的净化方法主要集中分为两部分，传统的例如吸附法、高级氧化法、电化学法、金属法和光催化法等能去除低浓度的有机废气，但是运营成本高，二次污染严重和工艺复杂限制了其在工艺上的推广。催化燃烧法、高级氧化法和电化学法等新兴方法能去除有机废气中过量的含氯挥发性有机物，有效减少二次污染和运营成本。通过现有的净化方法排列组合成一套完整的净化工艺是有效治理含氯挥发性有机物的思路。
现有含氯挥发性有机物的净化工艺对含氯挥发性有机物去除能力有限，在去除含氯挥发性有机物的过程中甚至生成毒性更大的污染物。国内外相关含氯挥发性有机物净化工艺包括，推广最早的吸附工艺，通过活性炭的吸附净化达到分离污染物的目的的方法。该工艺能耗低，净化效率高并能回收部分含氯挥发性有机物，但只改变了污染物的存在形式而并未完全去除，存在二次污染等问题。生物处理工艺是利用微生物的生理特点和过程，使含氯挥发性有机物中的有毒有害物质完全转化为无机物。该工艺优点在于设备简单，易操作，不易生成二次污染，运行过程中很少有材料损耗且费用低，但设备体积大、占地面积大，仅能处理低浓度的含氯挥发性有机物，无法满足目前工业生产排放。目前具有较好的发展前景是氧化燃烧工艺和催化燃烧工艺，其中又以蓄热式热氧化技术和蓄热式催化燃烧技术运用较广，治理效果较高，运行稳定，但对含氯挥发性有机物进行处理时，除产生氯化氢之外还会产生如六氯苯、氟化氢和二噁英等毒性更大的污染物，不能针对含氯挥发性有机物进行专门处理，从而实现二次“零排放”。现有的与含氯挥发性有机物的净化工艺相关专利主要集中在机械工程子项目燃烧设备中体现。
例如专利号为201110032214.3，名称为一种挥发性有机废气锅炉热力焚烧净化系统及工艺的专利，其主要从有机废气锅炉热力焚烧净化系统入手，挥发性有废气先进行预处理，然后进行锅炉焚烧再进入脱硫除尘装置进行脱硫和除尘处理。例如专利号为201710268244.1，名称为一种吸附VOCs废气固体废弃物蓄热沸腾燃烧沉降净化装置，其设计了两级净化方式，提高了HCl、SO2、重金属和颗粒物的净化效率。但是以上专利均未提出如何有效净化含氯挥发性有机物。
发明内容
解决的技术问题：针对现有技术存在的缺点，本发明提供一种含氯挥发性有机物的净化系统及其净化工艺，通过将工业产生的高浓度含氯挥发性有机物通过吸附器将低浓度含氯挥发性有机物吸附分离，其余不含氯的高浓度挥发性有机物进入焚烧炉进行燃烧处理，低浓度含氯挥发性有机物则进入解析器解析后进行集中处理，能有效解决现工艺不能处理含氯挥发性有机物的弊端，提高高浓度含氯挥发性有机物末端治理效率。
技术方案：一种含氯挥发性有机物的净化系统，所述净化系统由收集装置、预处理系统、反应器、热交换器、焚烧炉和补风机；所述收集装置直接与预处理系统的输入口连接，预处理系统的输出口通过管路与反应器的输入口连接，反应器的输出口通过管路与热交换器的输入口连接，热交换器的输出口通过管路与焚烧炉的输入口连接，焚烧炉的输出口通过管路与热交换器的另一个输入口连接，热交换器的另一个输出口与排出管道连接，补风机通过管路与预处理系统单独连接。所述装置均为常规装置，不需要改造。
上述所述的热交换器，是气气热交换器，也就是冷激气就是一路气，是反应器里出来的那路气体，热交换气是一路气，是热焚烧炉里的一路气，两个气体温差300℃以上，具有节能的作用。
上述所述的反应器的个数不少于3个，且它们之间并联使用。通过多个反应器同时反映，增大反映面积，提高效率。
上述所述的焚烧炉为蓄热式催化焚烧炉，炉内温度维持在300-450℃。
上述所述的含氯挥发性有机物的净化系统的净化工艺，步骤如下：
步骤一：首先利用收集装置收集含氯挥发性有机物的工业废气，废气可以为外部罩自主收集而来，也可以是某些化工过程反应器的管道直接连接；
步骤二：预处理系统对步骤一收集到的工业废气的浓度进行调节，使其符合反应器中的催化剂的适用浓度范围；
步骤三：反应器对步骤二中预处理后的工业废气进行催化反应至工业废气中不含有含氯挥发性有机物，剩余工业废气进入热交换器；
步骤四：经过热交换器后的工业废气进入焚烧炉焚烧处理后再进入热交换器，热交换器将最终处理后的气体降温处理后排出。
上述所述的步骤二中对工业废气的浓度进行调节的方法为对工业废气进行稀释或浓缩，使其浓度在300-5000ppm的范围内。此处的预处理系统是一个浓度调节装置，浓度过高的含氯挥发性有机气体是难于一次性吸附后清除的，所以尽管稀释后增加了气体量，吸附剂仍然可以通过一定的停留时间达到选择吸附的目的，因此预处理系统就是一个混气箱，补风机定量计量进气量，达到合适的浓度进行吸附。
上述所述的稀释的方法为通过补风机通入空气。
上述所述的步骤二中的催化剂为Ce0.5Zr0.5O2。
上述所述的步骤三中反应至工业废气中不含有含氯挥发性有机物的方法是检测工业废气中含氯气体的浓度，达到GC-MS的检出限以下即可。
有益效果：本发明提供的一种含氯挥发性有机物的净化系统及其净化工艺，具有以下有益效果：本发明通过将工业产生的高浓度含氯挥发性有机物通过吸附器将低浓度含氯挥发性有机物吸附分离，其余不含氯的高浓度挥发性有机物进入焚烧炉进行燃烧处理，低浓度含氯挥发性有机物则进入解析器解析后进行集中处理，能有效解决现工艺不能处理含氯挥发性有机物的弊端，提高高浓度含氯挥发性有机物末端治理效率。
附图说明
图1为本发明的含氯挥发性有机物的净化系统的结构示意图。
图中：1、收集装置；2、预处理系统；3、反应器；4、热交换器；5、焚烧炉；6、补风机。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步描述。应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等效形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
以下实施例提供一种含氯挥发性有机物的净化系统，结构如图1所示，所述净化系统由收集装置1、预处理系统2、反应器3、热交换器4、焚烧炉5和补风机6；所述收集装置1直接与预处理系统2的输入口连接，预处理系统2的输出口通过管路与反应器3的输入口连接，反应器3的输出口通过管路与热交换器4的输入口连接，热交换器4的输出口通过管路与焚烧炉5的输入口连接，焚烧炉5的输出口通过管路与热交换器4的另一个输入口连接，热交换器4的另一个输出口与排出管道连接，补风机6通过管路与预处理系统2单独连接。
上述所述的废气收集装置1为伞形外部罩，反应器3采用绝热固定床反应器，反应压力为常压，反应器3中装填的催化剂为Ce0.5Zr0.5O2，催化剂制备采用程序升温取代法制备，催化剂2-4mm，目标气体中含有二氯甲烷，反应温度为300℃，空速为2.0m3/kg·h。
上述所述的催化反应失活后催化剂通过再生器，将催化剂进行再生；不能再生的催化剂集中处理或处置。
实施例1
采用本发明的净化系统对实验室配气进行净化吸附。
采用如图1的结构，废气为实验室配气，用空气对大豆油墨进行鼓泡挥发，控制大豆油墨挥发物为25％，并添加2％二氯甲烷，反应器3采用绝热固定床反应器，反应压力为常压，反应器3中装填的催化剂为Ce0.5Zr0.5O2，催化剂制备采用程序升温取代法制备，催化剂2mm，目标气体中含有二氯甲烷，反应温度为300℃，空速为2.0m3/kg·h。
经过热交换的含二氯甲烷废气通过反应器3，进气温度200℃，Ce0.5Zr0.5O2催化剂对含氯挥发性有机物进行选择性催化反应，催化床保持280℃进行反应，催化反应完成后的剩余高浓度挥发性有机物(不含氯)则进入热交换器4；进过热交换的高温高浓度挥发性有机物(不含氯)进入辅热焚烧炉5处理达标后排出；催化反应失活后催化剂通过再生器，将催化剂进行再生；不能再生的催化剂集中处理或处置。处理后二氯甲烷浓度为未检出，大豆油墨挥发物以非甲烷总烃计，10小时内出口浓度稳定在40mg/m3以下。
实施例2
采用本发明的净化系统对实验室配气进行净化吸附。
采用如图1的结构，废气为实验室配气，用空气对大豆油墨进行鼓泡挥发，控制大豆油墨挥发物为20％，并添加2％二氯甲烷，反应器3采用绝热固定床反应器，反应压力为常压，反应器中装填的催化剂为Ce0.5Zr0.5O2，催化剂制备采用程序升温取代法制备，催化剂3mm，目标气体中含有二氯甲烷，反应温度为350℃，空速为1.5m3/kg·h。
经过热交换的含二氯甲烷废气通过反应器，进气温度200℃，Ce0.5Zr0.5O2催化剂对含氯挥发性有机物进行选择性催化反应，催化床保持280℃进行反应，催化反应完成后的剩余高浓度挥发性有机物(不含氯)则进入热交换器4；进过热交换的高温高浓度挥发性有机物(不含氯)进入辅热焚烧炉5处理达标后排出；催化反应失活后催化剂通过再生器，将催化剂进行再生；不能再生的催化剂集中处理或处置。处理后二氯甲烷浓度为未检出，大豆油墨挥发物以非甲烷总烃计，15小时内出口浓度稳定在40mg/m3以下。
上述实施例对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。以上所述仅为本发明较佳可行的实施例而已，并非因此局限本发明的权利范围，凡运用本发明说明书内容所作的等效结构变化，均包含于本发明的权利范围之内。
Claims (8)
1.一种含氯挥发性有机物的净化系统，其特征在于：所述净化系统由收集装置（1）、预处理系统（2）、反应器（3）、热交换器（4）、焚烧炉（5）和补风机（6）；所述收集装置（1）直接与预处理系统（2）的输入口连接，预处理系统（2）的输出口通过管路与反应器（3）的输入口连接，反应器（3）的输出口通过管路与热交换器（4）的输入口连接，热交换器（4）的输出口通过管路与焚烧炉（5）的输入口连接，焚烧炉（5）的输出口通过管路与热交换器（4）的另一个输入口连接，热交换器（4）的另一个输出口与排出管道连接，补风机（6）通过管路与预处理系统（2）单独连接。
2.根据权利要求1所述的一种含氯挥发性有机物的净化系统，其特征在于：所述反应器（3）的个数不少于3个，且它们之间并联使用。
3.根据权利要求1所述的一种含氯挥发性有机物的净化系统，其特征在于：所述焚烧炉（5）为蓄热式催化焚烧炉，炉内温度维持在300-450℃。
4.一种如权利要求1所述的含氯挥发性有机物的净化系统的净化工艺，其特征在于步骤如下：
步骤一：首先利用收集装置（1）收集含氯挥发性有机物的工业废气；
步骤二：预处理系统（2）对步骤一收集到的工业废气的浓度进行调节，使其符合反应器（3）中的催化剂的适用浓度范围；
步骤三：反应器（3）对步骤二中预处理后的工业废气进行催化反应至工业废气中不含有含氯挥发性有机物，剩余工业废气进入热交换器（4）；
步骤四：经过热交换器（4）后的工业废气进入焚烧炉（5）焚烧处理后再进入热交换器（4），热交换器（4）将最终处理后的气体降温处理后排出。
5.根据权利要求4所述的含氯挥发性有机物的净化系统的净化工艺，其特征在于：所述步骤二中对工业废气的浓度进行调节的方法为对工业废气进行稀释或浓缩，使其浓度在300-5000ppm的范围内。
6.根据权利要求5所述的含氯挥发性有机物的净化系统的净化工艺，其特征在于：所述稀释的方法为通过补风机（6）通入空气。
7.根据权利要求4所述的含氯挥发性有机物的净化系统的净化工艺，其特征在于：所述步骤二中的催化剂为Ce0.5Zr0.5O2。
8.根据权利要求4所述的含氯挥发性有机物的净化系统的净化工艺，其特征在于：所述步骤三中反应至工业废气中不含有含氯挥发性有机物的方法是检测工业废气中含氯气体的浓度，达到GC-MS的检出限以下即可。
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