CN207287139U - 用于净化低浓度挥发性有机物的常温催化反应装置 - Google Patents
用于净化低浓度挥发性有机物的常温催化反应装置 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型公开了一种用于净化低浓度挥发性有机物的常温催化反应装置，其包括反应装置主体，所述反应装置主体两端分别设置有与反应装置主体内腔相连通的气体入口和气体出口，所述气体入口与废气管道相连通，气体出口与外界空气相连通，所述反应装置主体的内腔中具有沿气体流动方向依次设置的等离子体发生器和催化剂模块，所述催化剂模块水平设置，所述气体入口与等离子体发生器之间设置有气流分布板，其至少用于对自气体入口进入反应装置主体内的废气进行气体分布，使废气绕过气流分布板后再经反应装置主体的内部管道依次进入等离子体发生器和催化剂模块并进行反应。本实用新型降低了反应器的总体压降，同时实现了挥发性有机物的高效净化。
Description
技术领域
本实用新型涉及废气净化技术领域，具体涉及一种低阻力的用于净化含有低浓度挥发性有机物废气的常温催化反应装置，可用于含有低浓度的挥发性有机物的废气的净化。
背景技术
随着经济的迅猛发展，许多工业生产过程会产生大量挥发性有机物(VOCs)，如油漆喷涂、油墨生产、化工、石油等行业。这些挥发性有机物多具有腐蚀性，经呼吸道进入人体可造成急性中毒。危害气体对机体的毒作用的共同特点，是对眼、呼吸道粘膜及皮肤都具有不同程度的刺激性。某些有机物虽然自身为固体，但在废水中会随着水的蒸发而挥发出来，如喹啉和吲哚等，是造成工业企业空气异味的主要原因。因此，研究开发车间废气净化技术，清除车间空气中VOCs有助于改善车间环境和工人身体健康。
目前，含有低浓度机物废气净化装置种类繁多，但多数净化装置产品存在一定的缺陷，比如：活性炭吸附技术吸附周期比较短，需定期更换活性炭，产生二次污染；催化燃烧技术日常维护量和成本大，对于低浓度的含有机物气体不能有效的处理。紫外光解技术和常规等离子体技术净化含低浓度有机物废气的效率偏低，仅为30～50％。
实用新型内容
本实用新型的主要目的在于提供一种用于净化低浓度挥发性有机物的常温催化反应装置，含有挥发性有机物的废气经过该装置后得到净化，同时该装置具有阻力低，净化效率高的特点，以克服现有技术中的不足。
为实现前述目的，本实用新型采用的技术方案包括：
本实用新型实施例提供了一种用于净化低浓度挥发性有机物的常温催化反应装置，用于净化含有低浓度的挥发性有机物的废气，其包括反应装置主体，所述反应装置为卧式固定床反应器，所述反应装置主体两端分别设置有与所述反应装置主体内腔相连通的气体入口和气体出口，所述气体入口与废气管道相连通，所述气体出口与外界空气相连通，所述反应装置主体的内腔中具有沿气体流动方向依次设置的一个以上等离子体发生器和一个以上催化剂模块，所述催化剂模块水平设置，所述气体入口与一个以上等离子体发生器之间设置有气流分布板，所述气流分布板至少用于对自所述气体入口进入反应装置主体内的所述废气进行气体分布，使所述废气绕过所述气流分布板后再经所述反应装置主体的内部管道依次进入所述的一个以上等离子体发生器和催化剂模块并进行反应。
作为优选实施方案之一，所述反应装置主体包括长方体壳体，所述壳体前端通过扩散管与废气管道相连通，所述壳体后端通过收缩管与排风管道相连通。
作为优选实施方案之一，所述等离子体发生器包括板式放电体，所述等离子体发生器设置于靠近气体入口一端，至少用以使绕过所述气流分布板后经所述反应装置主体的内部管道进入所述等离子体发生器的废气与等离子体接触并混合。
作为优选实施方案之一，所述催化剂模块包括沿竖直方向间隔分布的复数个水平催化剂床层，相邻两个催化剂床层之间设置有可供所述废气通过的通道，进入催化剂模块的所述废气流经所述通道并分别与通道两侧的催化剂床层进行反应。
更优选的，沿从上向下的方向，第一个催化剂床层的前端与所述反应装置主体的顶部密闭连接，第一个催化剂床层的后端与第二个催化剂床层的后端密闭连接，第二个催化剂床层的前端与第三个催化剂床层的前端密闭连接或与所述反应装置主体的底部密闭连接，依次类推，在n为大于或等于2的偶数的情况下，第(n+1)个催化剂床层的前端与第n个催化剂床层的前端密闭连接或与所述反应装置主体的底部密闭连接，第(n+1)个催化剂床层的后端与第(n+2)个催化剂床层的后端密闭连接，且最后一个催化剂床层的前端与所述反应装置主体的底部密闭连接。
进一步的，所述催化剂床层的数量为2～8，优选为2、4、6或8，尤其优选为4。
进一步的，所述催化剂床层的厚度为20～100mm，优选为100mm。
进一步的，所述催化剂床层包括催化剂以及用以负载所述催化剂的筛板。
进一步的，所述催化剂是颗粒状的或者具有蜂窝状结构。具体的，所述催化剂包括负载贵金属铂或钯、过渡金属铜或钴或铁、稀土铈或镧中的任意一种或两种以上的组合的颗粒状或蜂窝状催化剂。
作为优选实施方案之一，所述气流分布板垂直设置，且所述气流分布板的上端与所述反应装置主体的顶部之间、所述气流分布板的下端与所述反应装置主体的底部之间均留有设定间距。
与现有技术相比，本实用新型的优点包括：
本实用新型结构设计合理，在常温下即可高效净化挥发性有机物，含有低浓度的挥发性有机物的废气经过气流分布板和内部管道将气体均匀分布，首先与等离子体发生器发生出的等离子体接触并混合，之后向上或向下穿过催化剂床层，在催化剂的作用下，等离子体中的氢氧自由基与有机物反应生成水和二氧化碳，废气最终达标排放进入大气，避免了所述废气穿过较厚的催化剂层，从而降低了流通阻力，降低了反应器的总体压降，同时实现挥发性有机物的高效净化，具有流通阻力小、净化效率高的特点。
附图说明
图1是本实用新型优选实施例中一种用于净化低浓度挥发性有机物的常温催化反应装置的结构示意图。
附图标记说明：1-壳体；2-气流分布板；3-等离子体发生器；4-催化剂模块；A-气流方向。
具体实施方式
下面将结合附图及一些典型实施案例对本实用新型的技术方案进行清楚、完整的描述。
请参阅图1所示，为本实施例的一种用于净化低浓度挥发性有机物的常温催化反应装置，用于净化含有低浓度的挥发性有机物的废气，其包括反应装置主体，所述反应装置为卧式固定床反应器，所述反应装置主体两端分别设置有与所述反应装置主体内腔相连通的气体入口和气体出口，所述气体入口与废气管道相连通，所述气体出口与外界空气相连通。所述反应装置主体包括一不锈钢长方体壳体1，所述壳体前端通过扩散管与废气管道相连通，所述壳体后端通过收缩管与排风管道相连通，所述排风管道与后续换热装置连通。
其中，所述的反应装置主体内腔中具有沿气体流动方向依次设置的一个以上等离子体发生器3和一个以上催化剂模块3，所述催化剂模块4水平设置。所述气体入口与催化剂模块4之间设置有气流分布板2，所述气流分布板至少用于对自所述气体入口进入反应装置主体内的所述废气进行气体分布，使所述废气绕过所述气流分布板2后再经所述反应装置主体的内部管道依次进入所述的一个以上等离子体发生器3和催化剂模块4并进行反应。所述气流分布板2(亦可以称为挡板)垂直设置，且所述气流分布板2的上端与所述反应装置主体的顶部之间、所述气流分布板的下端与所述反应装置主体的底部之间均留有设定间距，供所述废气通过。所述废气进入反应装置后绕过挡板，经内部管道通过等离子体发生器，与所发生的等离子体混合均匀后，进入催化剂床层进行反应。
含有挥发性有机物(例如醇类、醚类、酯类、丙烯腈、苯乙烯等)的废气进入反应装置，首先经挡板进行气体分布，之后通过反应装置内部管道与等离子体发生器发生出的等离子体接触并混合，之后向上或向下穿过催化剂床层进行反应，在催化剂的作用下，等离子体中的氢氧自由基与有机物反应生成水和二氧化碳，废气最终达标排放进入大气。
所述等离子体发生器3包括板式放电体，所述等离子体发生器3设置于靠近气体入口一端，更具体的设置于所述气流分布板2与催化剂模块4之间的内部管道中，至少用以使绕过所述气流分布板2后经所述反应装置主体的内部管道进入所述等离子体发生器3的废气与等离子体接触并混合。
所述催化剂模块4包括复数个水平设置的催化剂床层，相邻两催化剂床层之间设置有可供所述废气通过的通道，进入催化剂模块的所述废气流经所述通道并分别向上和向下与通道两侧的催化剂床层进行反应。具体的，沿从上向下的方向，第一个催化剂床层的前端与所述反应装置主体的顶部密闭连接，第一个催化剂床层的后端与第二个催化剂床层的后端密闭连接，第二个催化剂床层的前端与第三个催化剂床层的前端密闭连接或与所述反应装置主体的底部密闭连接，依次类推，在n为大于或等于2的偶数的情况下，第(n+1)个催化剂床层的前端与第n个催化剂床层的前端密闭连接或与所述反应装置主体的底部密闭连接，第(n+1)个催化剂床层的后端与第(n+2)个催化剂床层的后端密闭连接，且最后一个催化剂床层的前端与所述反应装置主体的底部密闭连接。进一步的，所述的反应装置优选装有水平放置的四组催化剂床层，经过等离子体发生器的气体经反应装置内管道进入催化剂床层，分别向上和向下经过催化剂床层进行反应，反应后的气体汇集到反应装置尾端收缩管中，经出口排放至外界空气。每个所述催化剂床层的厚度为100mm，进一步的，所述催化剂床层包括催化剂以及用以负载所述催化剂的筛板。其中，所述催化剂包括负载贵金属铂或钯、过渡金属铜或钴或铁、稀土铈或镧中的任意一种或两种以上的组合的颗粒状或蜂窝状催化剂，但不限于此。
本实用新型的用于净化低浓度挥发性有机物的常温催化反应装置，催化剂为水平放置，通过内部管道将气体均匀分布，使其在经过等离子体发生器后再分别通过厚度为100mm的催化剂床层，从而降低了反应器的总体压降，同时实现挥发性有机物的高效净化。
以下通过若干实施例并结合附图进一步详细说明本实用新型的技术方案。然而，所选的实施例仅用于说明本实用新型，而不限制本实用新型的范围。
实施例1：含有喹啉的废水池挥发废气净化
含100mg/m3喹啉的有机废气以10000m3/h的流速，在反应器内空塔气速为0.5m/s，在经过送风管道进入常温催化反应装置，经过扩张管道，绕过挡板2，经过等离子体发生器3，与等离子体混合后，通过反应内部管道一分为二，向上或向下分别通过水平放置的催化剂模块4的催化剂床层，在催化剂上，喹啉分子与等离子体中的氢氧自由基反应，喹啉被氧化成二氧化碳和水，使得废气中的喹啉浓度下降到1mg/m3以下，最后合并经反应装置出口排放。在此条件下，反应器床层压降小于400Pa，而采用4层100mm催化剂垂直放置的压降超过1200Pa。
实施例2：含有吲哚的废水池废气净化
含100mg/m3吲哚的有机废气以10000m3/h的流速，在反应器内空塔气速为0.5m/s，在经过送风管道进入常温催化反应装置，经过扩张管道，绕过挡板2，经过等离子体发生器3，与等离子体混合后，通过反应内部管道一分为二，向上或向下分别通过水平放置的催化剂模块4的催化剂床层，在催化剂上，吲哚分子与等离子体中的氢氧自由基反应，吲哚被氧化成二氧化碳和水，使得废气中的吲哚浓度下降到1mg/m3以下，最后合并经反应器出口排放。在此条件下，反应器床层压降小于400Pa。
实施例3：某焦化厂废水处理池有机废气净化
焦化厂废水处理产生的有机废气成份复杂，主要以苯、甲苯、二甲苯、喹啉、吲哚类为主，非甲烷总烃浓度为120mg/m3，有明显臭味，该有机废气以15000m3/h的流速，在反应器内空塔气速为0.8m/s，在经过送风管道进入常温催化反应装置，经过扩张管道，绕过挡板2，经过等离子体发生器3，与等离子体混合后，通过反应内部管道一分为二，向上或向下分别通过水平放置的催化剂模块4的催化剂床层，在催化剂上，有机物分子与等离子体中的氢氧自由基反应，有机物氧化成二氧化碳和水，使得废气中的非甲烷总烃浓度下降到5mg/m3以下，其中苯的浓度下降到1mg/m3以下，最后合并经反应器出口排放，废气无臭味。在此条件下，反应器床层压降小于500Pa。
实施例4：某丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)生产装置废气
ABS生产装置的废气主要含有丙烯腈、苯乙烯，废气中非甲烷总烃浓度为150mg/m3，有明显异味，该有机废气以20000m3/h的流速，在反应器内空塔气速为1.0m/s，在经过送风管道进入常温催化反应装置，经过扩张管道，绕过挡板2，经过等离子体发生器3，与等离子体混合后，通过反应内部管道一分为二，向上或向下分别通过水平放置的催化剂模块4的催化剂床层，在催化剂上，有机物分子与等离子体中的氢氧自由基反应，有机物氧化成二氧化碳和水，使得废气中的非甲烷总烃浓度下降到5mg/m3以下，其中丙烯腈的浓度下降到0.5mg/m3以下，最后合并经反应器出口排放，废气无臭味。在此条件下，反应器床层压降小于600Pa。
实施例5：某印刷装置废气
印刷装置废气主要含有乙酸乙酯、乙酸丁酯和异丙醇等挥发性有机物，废气中非甲烷总烃浓度为300mg/m3，该有机废气以30000m3/h的流速，在反应器内空塔气速为1.5m/s，在经过送风管道进入常温催化反应装置，经过扩张管道，绕过挡板2，经过等离子体发生器3，与等离子体混合后，通过反应内部管道一分为二，向上或向下分别通过水平放置的催化剂模块的催化剂床层，在催化剂上，有机物分子与等离子体中的氢氧自由基反应，有机物氧化成二氧化碳和水，使得废气中的非甲烷总烃浓度下降到15mg/m3以下，最后合并经反应器出口排放，废气无臭味。在此条件下，反应器床层压降小于800Pa。
实施例6：某橡胶高分子加工装置废气
橡胶加工装置废气主要含有己烷、戊烷挥发性有机物，废气中非甲烷总烃浓度为200mg/m3，该有机废气以20000m3/h的流速，在反应器内空塔气速为1.0m/s，在经过送风管道进入常温催化反应装置，经过扩张管道，绕过挡板2，经过等离子体发生器3，与等离子体混合后，通过反应内部管道一分为二，向上或向下分别通过水平放置的催化剂模块4的催化剂床层，在催化剂上，有机物分子与等离子体中的氢氧自由基反应，有机物氧化成二氧化碳和水，使得废气中的非甲烷总烃浓度下降到15mg/m3以下，最后合并经反应器出口排放。在此条件下，反应器床层压降小于600Pa。
实施例7：某油漆涂装装置废气
油漆涂装装置废气主要含有二甲苯、乙酸乙酯挥发性有机物，废气中非甲烷总烃浓度为200mg/m3，该有机废气以20000m3/h的流速，在反应器内空塔气速为1.0m/s，在经过送风管道进入常温催化反应装置，经过扩张管道，绕过挡板2，经过等离子体发生器3，与等离子体混合后，通过反应内部管道一分为二，向上或向下分别通过水平放置的催化剂模块4的催化剂床层，在催化剂上，有机物分子与等离子体中的氢氧自由基反应，有机物氧化成二氧化碳和水，使得废气中的非甲烷总烃浓度下降到20mg/m3以下，最后合并经反应器出口排放。在此条件下，反应器床层压降小于600Pa。
藉由上述技术方案，本实用新型的常温催化反应装置在常温下即可高效净化挥发性有机物，含有低浓度的挥发性有机物的废气经过气流分布板和内部管道将气体均匀分布，首先与等离子体发生器发生出的等离子体接触并混合，之后向上或向下穿过催化剂床层，在催化剂的作用下，等离子体中的氢氧自由基与有机物反应生成水和二氧化碳，废气最终达标排放进入大气，避免了所述废气穿过较厚的催化剂层，从而降低了流通阻力，降低了反应器的总体压降，同时实现挥发性有机物的高效净化，具有流通阻力小、净化效率高的特点。
本实用新型的技术内容及技术特征已揭示如上，然而熟悉本领域的技术人员仍可能基于本实用新型的教示及揭示而作种种不背离本实用新型精神的替换及修饰，因此，本实用新型保护范围应不限于实施例所揭示的内容，而应包括各种不背离本实用新型的替换及修饰，并为本专利申请权利要求所涵盖。
Claims (10)
1.一种用于净化低浓度挥发性有机物的常温催化反应装置，用于净化含有低浓度的挥发性有机物的废气，其包括反应装置主体，其特征在于，所述反应装置为卧式固定床反应器，所述反应装置主体两端分别设置有与所述反应装置主体内腔相连通的气体入口和气体出口，所述气体入口与废气管道相连通，所述气体出口与外界空气相连通，所述反应装置主体的内腔中具有沿气体流动方向依次设置的一个以上等离子体发生器和一个以上催化剂模块，所述催化剂模块水平设置，所述气体入口与一个以上等离子体发生器之间设置有气流分布板，所述气流分布板至少用于对自所述气体入口进入反应装置主体内的所述废气进行气体分布，使所述废气绕过所述气流分布板后再经所述反应装置主体的内部管道依次进入所述的一个以上等离子体发生器和催化剂模块并进行反应。
2.根据权利要求1所述的用于净化低浓度挥发性有机物的常温催化反应装置，其特征在于：所述反应装置主体包括长方体壳体，所述壳体前端通过扩散管与废气管道相连通，所述壳体后端通过收缩管与排风管道相连通。
3.根据权利要求1所述的用于净化低浓度挥发性有机物的常温催化反应装置，其特征在于：所述等离子体发生器包括板式放电体，所述等离子体发生器设置于靠近气体入口一端，至少用以使绕过所述气流分布板后经所述反应装置主体的内部管道进入所述等离子体发生器的废气与等离子体接触并混合。
4.根据权利要求1所述的用于净化低浓度挥发性有机物的常温催化反应装置，其特征在于：所述催化剂模块包括沿竖直方向间隔分布的复数个水平催化剂床层，相邻两个催化剂床层之间设置有可供所述废气通过的通道，进入催化剂模块的所述废气流经所述通道并分别与通道两侧的催化剂床层进行反应。
5.根据权利要求4所述的用于净化低浓度挥发性有机物的常温催化反应装置，其特征在于：沿从上向下的方向，第一个催化剂床层的前端与所述反应装置主体的顶部密闭连接，第一个催化剂床层的后端与第二个催化剂床层的后端密闭连接，第二个催化剂床层的前端与第三个催化剂床层的前端密闭连接或与所述反应装置主体的底部密闭连接，依次类推，在n为大于或等于2的偶数的情况下，第(n+1)个催化剂床层的前端与第n个催化剂床层的前端密闭连接或与所述反应装置主体的底部密闭连接，第(n+1)个催化剂床层的后端与第(n+2)个催化剂床层的后端密闭连接，且最后一个催化剂床层的前端与所述反应装置主体的底部密闭连接。
6.根据权利要求5所述的用于净化低浓度挥发性有机物的常温催化反应装置，其特征在于：所述催化剂床层的数量为2～8。
7.根据权利要求5所述的用于净化低浓度挥发性有机物的常温催化反应装置，其特征在于：所述催化剂床层的厚度为20～100mm。
8.根据权利要求4-7中任一项所述的用于净化低浓度挥发性有机物的常温催化反应装置其特征在于：所述催化剂床层包括催化剂以及用以负载所述催化剂的筛板。
9.根据权利要求8所述的用于净化低浓度挥发性有机物的常温催化反应装置，其特征在于：所述催化剂是颗粒状的或者具有蜂窝状结构。
10.根据权利要求1-7、9中任一项所述的用于净化低浓度挥发性有机物的常温催化反应装置，其特征在于：所述气流分布板垂直设置，且所述气流分布板的上端与所述反应装置主体的顶部之间、所述气流分布板的下端与所述反应装置主体的底部之间均留有设定间距。
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Address after: 215000 No. 3688, Chengyang Road, Weitang Town, Xiangcheng District, Suzhou City, Jiangsu Province Patentee after: SUZHOU (XIANGCHENG) Research Institute BUCT Patentee after: TIANJIN ZHUNDA ENVIRONMENTAL PROTECTION TECHNOLOGY CO.,LTD. Patentee after: Suzhou Zhongmai New Energy Technology Co.,Ltd. Patentee after: SUZHOU HUANSHENLI ENERGY SAVING ENVIRONMENTAL PROTECTION TECHNOLOGY CO.,LTD. Address before: 215000 No. 3688, Chengyang Road, Weitang Town, Xiangcheng District, Suzhou City, Jiangsu Province Patentee before: SUZHOU (XIANGCHENG) Research Institute BUCT Patentee before: TIANJIN ZHUNDA ENVIRONMENTAL PROTECTION TECHNOLOGY CO.,LTD. Patentee before: SUZHOU MOEWE ENVIRONMENTAL ENGINEERING Co.,Ltd. Patentee before: SUZHOU HUANSHENLI ENERGY SAVING ENVIRONMENTAL PROTECTION TECHNOLOGY CO.,LTD. |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20180501 |