CN209138341U - 一种新型VOCs吸附活化脱附低温催化处理装置 - Google Patents

Abstract

一种新型VOCs吸附活化脱附低温催化处理装置，其特征在于包括废气进气管道、与废气进气管道连接的至少一个活性炭吸脱附装置、低温催化过滤室、排气管道、排气管道上的排出风机和与排气管道连接的出风囱，活性炭吸脱附装置包括罐体、罐体内的活性炭吸附层、罐体上与废气进气管道连接废气进口、与排气管道连接的废气出口、设置于罐体近废气进口侧的脱附循环出口、设置于罐体近废气出口侧的脱附循环进口，脱附循环出口与脱附循环进口通过脱附循环管道连通，脱附循环管道上顺次设置有循环风机、低温催化过滤室，低温催化过滤室外或内设置有加热装置。

Description

一种新型VOCs吸附活化脱附低温催化处理装置

技术领域

本实用新型涉及VOCs废气处理领域，尤其涉及处理VOCs的喷漆、烤漆、稀释剂挥发产生的苯、甲苯、二甲苯等工艺产生的挥发性气体。

背景技术

有机废气处理特点：有机废气一般都存在易燃易爆、有毒有害、不溶于水、溶于有机溶剂、处理难度大的特点。在有机废气处理时普通采用的是水喷淋法、冷凝法、吸收法、燃烧法、催化法、吸附法。

（1）高效洗涤塔：其原理是通过将水喷洒废气，将废气中的水溶性或大颗粒成分沉降下来，达到污染物与洁净气体分离的目的。其优点是水资源易得，同时经过过滤、沉淀后可回用，最大限度降低水资源的浪费，水喷淋在处理大颗粒成分上有着相当高的效率，常作为废气处理的预处理。

（2）冷凝回收法：将废气直接冷凝或吸附浓缩后冷凝，冷凝液经分离回收有价值的有机物。该法用于浓度高、温度低、风量小的废气处理。但此法投资大、能耗高、运行费用大，因此无特殊需要，一般不采用此法。

（3）吸收法：可分为化学吸收和物理吸收，但“三苯”废气化学活性低，一般不采用化学吸收。物理吸收是选用具有较小的挥发性的液体吸收剂，与它被吸收组分有较高的亲和力，吸收饱和后经加热解析冷却后重新使用。该法用于大气量、温度低、浓度低的废气。装置复杂、投资大，吸收液的选用比较困难，存在二次污染。

（4）直接燃烧法：利用燃气或燃油等辅助燃料燃烧放出的热量将混合气体加热到一定温度（700~800℃），驻留一定的时间，使可燃的有害气体燃烧。该法工艺简单、设备投资少，但能耗大、运行成本高。

（5）高温催化燃烧法：将废气加热到350℃左右经过催化床燃烧，达到净化目的。由于活性炭的脱附温度高于150℃，影响活性炭的活性，并且活性炭耗损大，需要增加换热器，该法能耗较高、净化率高、无二次污染、工艺简单操作方便。

（6）光解氧化法：利用特种紫外线波段（C波段），在特种催化剂的作用下，将废气分子破碎并进一步氧化还原的一种特殊处理方式。废气分子先经过特殊波段高能紫外光破碎有机分子，打断分子链；同时，通过分解空气中的氧和水，得到高浓度臭氧，臭氧进一步吸收能量，形成氧化性能更高的自由羟基，氧化废气分子，从而达到对废气进行净化的目的。在光解氧化反应过程中无任何添加剂，不会发生二次污染，不适用于与强氧化剂有强烈反应的有机废气，会引起燃烧、爆炸的可能。

（7）高能离子除臭技术是一种高新空气净化技术，它采用当今世界上最先进的高能离子技术，模拟自然界空气自净过程的氧离子发生器产生高能粒子，不添加任何化学物质就能彻底、全面消除空气中的各种异味，杀灭空气中的细菌，去除可吸入颗粒物等有害物质，处理效率低，且安全、可靠，无二次污染。

（8）吸附法：利用各种具有很高孔隙率和比表面积较大的材料（活性炭颗粒、蜂窝状活性炭、活性炭纤维毡等）作为吸附剂，拦截吸附有机废气，净化气相中的有害成分。此法投资少，运行费用低，操作维修方便，吸附效率高，但吸附饱和后须发送到危废处置站处理，运行费用高。

中国专利公开号CN107670411A 一种活性炭吸附工艺，其工艺流程包括以下步骤：1）废气预处理、2）废气吸附、3）氮气解吸脱附和4）冷凝回收有机溶剂，通过对活性炭中充高流速和高温度氮气使活性炭脱附再生，氮气高流速对吸附质分子冲击力较大，利于把吸附质带出活性炭，氮气高温度使吸附质动能增大，同样利于吸附质脱离活性炭，此种脱附再生处理方法可对任何类型溶剂进行脱附，弥补了水蒸汽解吸方式无法对水溶性强和高沸点的溶剂进行脱附的不足；通过多个不受束缚的活性炭球对废气进行吸附，活性炭球的运动在单位时间内可增加其与废气的接触，废气与活性炭接触充分，提高活性炭利用率以提高吸附效果。

其利用活性炭吸附后高温氮气进行吹脱，然后冷凝回收有机溶剂，导致后续溶剂处理难度大，去除效率低，有待改进。

中国专利公开号CN102029148B 一种有机废气活性炭吸附的干法脱附装置，包括填充有活性炭的吸附罐、废气输送通道、净气输送通道、蒸汽发生装置、溶剂回收装置，吸附罐内设置有用于流经有机废气的废气管、用于流经脱附蒸汽的蒸汽管，蒸汽管设置在废气管内，活性炭填充在废气管内、蒸汽管外，回收装置还设置有真空泵，当脱附部分工作前，真空泵将回收装置抽至真空。本实用新型通过在同一吸附罐中将吸附和脱附通过两路实现，活性炭不与水蒸汽直接相接触，保持其干燥，避免了原先直接通过水蒸汽对活性炭进行脱附使活性炭吸收水分而造成的吸附能力下降以及在脱附过程中水蒸汽和溶剂结合后排放而造成的二次污染。其优点如下：节约能源；避免污染；降低成本。

实用新型内容

本实用新型针对现有不足，提供了一种新型VOCs吸附活化脱附低温催化处理方法及其处理装置,利用吸附、脱附、低温催化反应原理,也是一种体内热量循环高效节能安全环保处理方式。主要创新在于用低温催化反应，而且气体温度在100℃工况内循环使用，达到挥发性有机物活化脱附作用，又确保活性炭在温度条件下不自燃、不降低点值，可往返重复使用，达到吸附、活化循环脱附、低温催化氧化反应体净化效果，保证 VOCs及二恶英等同步治理、增加了节能催化结合除尘一体功效，目前喷涂废气治理效果最好的技术之一，装置能够稳定运行；所用的治理工艺符合低能耗和节能要求，处理效率达到98%以上。

为实现本实用新型目的，提供了以下技术方案：一种新型VOCs吸附活化脱附低温催化处理方法，包括先将VOCs挥发性有害废气进行活性炭吸附，吸附后净化的气体排放；然后将吸附饱和后的活性炭进行脱附，最后将脱附下来的高浓缩有机废气进行催化氧化反应，催化反应后转化为无害的CO2和H2O排出，其特征在于用热气流100℃热量对活性炭进行活化脱附，脱附时间大约2小时～3小时，使热气流将有机物从活性炭上脱附分解零，使活性炭再生，高浓缩有机废气加热至90～100℃进行催化氧化反应，催化氧化反应采用低温催化滤芯，并在滤芯上嵌入有催化剂。

作为优选，催化剂为高比表面的纳米级氧化物。

作为优选，活性炭为多孔形蜂窝状。具有孔隙结构发达，比表面积大，高表面活性，高吸附容量等优点，其风阻系数更小，吸附容积更大，设备能耗更低，解吸脱附更容易，以高效、廉价和简便易行在冶理工业废气，适用于不同程度去除污染物，如；苯、二曱苯、乙醇、甲醇、苯乙烯、汽油等恶臭物质等净化空气的优质产品，壳体为Q235材质，外部保温。

为实现本实用新型目的，提供一种新型VOCs吸附活化脱附低温催化处理装置，其特征在于包括废气进气管道、与废气进气管道连接的至少一个活性炭吸脱附装置、低温催化过滤室、排气管道、排气管道上的排出风机和与排气管道连接的出风囱，活性炭吸脱附装置包括罐体、罐体内的活性炭吸附层、罐体上与废气进气管道连接废气进口、与排气管道连接的废气出口、设置于罐体近废气进口侧的脱附循环出口、设置于罐体近废气出口侧的脱附循环进口，脱附循环出口与脱附循环进口通过脱附循环管道连通，脱附循环管道上顺次设置有循环风机、低温催化过滤室，低温催化过滤室外或内设置有加热装置。

作为优选，低温催化过滤室另设第二排气管道连接排气管道，第二排气管道上设置有第一控制阀。

作为优选，废气进气管道与活性炭吸脱附装置的废气进口上设置有第二控制阀，排气管道与活性炭吸脱附装置的废气出口上设置有第三控制阀。

作为优选，脱附循环管道与脱附循环出口与脱附循环进口的连接处均设置有第四、第五控制阀。

作为优选，低温催化过滤室包括壳体，壳体上部为圆筒状，下部为锥形集灰斗，壳体内设置固定板将壳体分成上洁净区和下烟尘区，固定板上设置有若干根均布分布的管式滤芯，管式滤芯为一端开口另一端封闭的空心管体，开口端插设固接于固定板上且与上洁净区连通，封闭端位于下烟尘区内，锥形集灰斗底端设置有阀门，壳体顶端设置有排放口，下烟尘区侧壁上设置有废气进口。

作为优选，低温催化滤芯是针对（专用汽车喷漆烤漆行业），它专脱苯类、甲苯之类催化滤芯（ABLE-B-100），应用催化剂嵌入到滤芯里，属于低温选择性催化裂解滤芯，利用滤芯的微孔的极大比表面积，及催化剂大孔道结构和大表面积，其对除苯类、甲类具有极强的选择性吸附催化裂解作用，具有优越的稳定性。

作为优选，另设置有反吹系统，反吹系统包括反吹管道、设置于反吹管道上与管式滤芯开口端相对的喷嘴、与反吹管道连接的设置于壳体外的脉冲系统以及与脉冲系统连接分布器。

本实用新型利用滤芯的微孔的极大比表面积，及催化剂大孔道结构和大表面积，并具有过渡金属催化技术对苯系列物进行高效吸附和分解。活性大，催化作用强，寿命长。

反应方程式：2C₆H₆+15O₂—→12CO₂+6H₂O。

本实用新型有益效果：采用新型的活性炭吸附材料，高效蜂窝状活性炭，比表面积（吸附面积）高达500-1500m²/g。比表面积大，因而具有很高的表面活性和吸附能力。排出的低浓度有机气体被吸附在它的活性表面上，达到净化的目的。

低温催化滤芯是针对（专用汽车喷漆烤漆行业），它专脱苯类、甲苯之类催化滤芯（ABLE-B-100），应用催化剂嵌入到滤芯里，属于低温选择性催化裂解滤芯，利用滤芯的微孔的极大比表面积，及催化剂大孔道结构和大表面积，其对除苯类、甲类具有极强的选择性吸附催化裂解作用，具有优越的稳定性。

物化参数：氧化铝、氧化硅、二氧化钛＞90%；透气率＞86m³/h.m²；效率＞95%；工作温度90-120℃；热稳定性＞170℃。

用低温催化反应，而且气体温度在100℃工况内循环使用，达到挥发性有机物活化脱附作用，又确保活性炭在温度条件下不自燃、不气爆、不降低点值，可往返重复使用，达到吸附、活化循环脱附、低温催化氧化反应一体净化效果。

附图说明

图1为实施例2的结构示意图。

图2为实施例3的结构示意图。

图3为实施例4的结构示意图。

具体实施方式

实施例1：一种新型VOCs吸附活化脱附低温催化处理方法，包括先将VOCs挥发性有害废气进行活性炭吸附，然后将吸附饱和后的活性炭进行脱附，最后将脱附下来的高浓缩有机废气进行催化氧化反应，催化反应后转化为无害的CO₂和H₂O排出，用热气流100℃热量对活性炭进行活化脱附，脱附时间大约2小时～3小时，使热气流将有机物从活性炭上脱附分解零，使活性炭再生，高浓缩有机废气加热至90～100℃进行催化氧化反应，催化氧化反应采用低温催化滤芯，并在滤芯上嵌入有催化剂。

催化剂为高比表面的纳米级氧化物。

活性炭为多孔形蜂窝状。

实施例2：一种新型VOCs吸附活化脱附低温催化处理装置，包括废气进气管道1、与废气进气管道1连接的一个活性炭吸脱附装置2、低温催化过滤室3、排气管道4、排气管道4上的排出风机5和与排气管道4连接的出风囱6，活性炭吸脱附装置2包括罐体、罐体内的活性炭吸附层2.1、罐体上与废气进气管道连接废气进口2.2、与排气管道4连接的废气出口2.3、设置于罐体近废气进口2.2侧的脱附循环出口2.4、设置于罐体近废气出口2.3侧的脱附循环进口2.5，脱附循环出口2.4与脱附循环进口2.5通过脱附循环管道7连通，脱附循环管道7上顺次设置有循环风机8、低温催化过滤室3，低温催化过滤室3外或内设置有加热装置10。低温催化过滤室3另设第二排气管道11连接排气管道4，第二排气管道11上设置有第一控制阀12。废气进气管道1与活性炭吸脱附装置2的废气进口2.2上设置有第二控制阀13，排气管道4与活性炭吸脱附装置2的废气出口2.3上设置有第三控制阀14。脱附循环管道7与脱附循环出口2.4与脱附循环进口2.5的连接处均设置有第四、第五控制阀（15、16）。

实施例3：参照实施例1，三苯有机废气进行净化，活性炭吸脱附装置设置为两个，分别为第一活性炭吸脱附装置2A和第二活性炭吸脱附装置2B，三苯有机废气通过废气进气管道1首先进入干式多效过滤器9进行过滤，打开第一活性炭吸脱附装置2A的第二控制阀13、第三控制阀14进行活性炭吸附，当第一活性炭吸脱附装置2A的活性炭饱和时，关闭第一活性炭吸脱附装置2A的第三控制阀14，打开第二活性炭吸脱附装置2B的第二控制阀13、第三控制阀14进行活性炭吸附，打开与第一活性炭吸脱附装置连接的第四控制阀15和第五控制阀16，使低温催化过滤室、循环风机进行工作，用热气流100℃热量活化脱附和低温催化再生，等第一活性炭吸脱附装置2A脱附完成后，打开第一活性炭吸脱附装置的第二控制阀13、第三控制阀14再次进行吸附，实现交换循环使用。

实施例4：参照实施例1，活性炭吸脱附装置设置为一个，采用单气路隙切运行操作：专为汽车行业烤漆房研制的专用一体机设备，釆用气路隙切运行，由活性炭吸脱附装置及一个低温催化过滤室3，设计成组合一体机。先将VOCs挥发性有害废气进入活性炭吸附室，当快达到饱和时停止烤漆房工作关闭第二控制阀13和第三控制阀14，开启第一、四、五控制阀门(12、15、16)，用热气流100℃热量活化脱附，将有机物从活性炭吸附上活化脱附下，使活性炭再生；脱附下来的有机物已被浓缩（浓度较原来提高几十倍）并送入催化室进行低温催化反应，在催化过滤室前设有加热器，使气体温度适合于90～100℃，通过循环风机进行循环催化氧化反应，催化反应后转化为无害的CO₂和H₂O排出，排出的热空气再进入吸附床用于活性炭的活化脱附，脱附室进行循环再生，脱附后的空气排入出风囱，这样能满足脱附所需热能，再生后的活性炭可往返循环吸附使用，达到节能回用的目的。针对以上的VOCs挥发性有害废气釆用活性炭吸附、脱附、催化氧化反应工艺，使再生后的活性炭可循环吸附，从而达到国家节能环保及 GB16287-1996 《大气污染物综合排放标准》。

低温催化过滤室9包括壳体，壳体上部为圆筒状，下部为锥形集灰斗，壳体内设置固定板将壳体分成上洁净区和下烟尘区，固定板上设置有若干根均布分布的管式滤芯，管式滤芯为一端开口另一端封闭的空心管体，开口端插设固接于固定板上且与上洁净区连通，封闭端位于下烟尘区内，锥形集灰斗底端设置有阀门，壳体顶端设置有排放口，下烟尘区侧壁上设置有废气进口。另设置有反吹系统，反吹系统包括反吹管道、设置于反吹管道上与管式滤芯开口端相对的喷嘴、与反吹管道连接的设置于壳体外的脉冲系统以及与脉冲系统连接分布器。

Claims (6)

1.一种新型VOCs吸附活化脱附低温催化处理装置，其特征在于包括废气进气管道、与废气进气管道连接的至少一个活性炭吸脱附装置、低温催化过滤室、排气管道、排气管道上的排出风机和与排气管道连接的出风囱，活性炭吸脱附装置包括罐体、罐体内的活性炭吸附层、罐体上与废气进气管道连接废气进口、与排气管道连接的废气出口、设置于罐体近废气进口侧的脱附循环出口、设置于罐体近废气出口侧的脱附循环进口，脱附循环出口与脱附循环进口通过脱附循环管道连通，脱附循环管道上顺次设置有循环风机、低温催化过滤室，低温催化过滤室外或内设置有加热装置。

2.根据权利要求1所述的一种新型VOCs吸附活化脱附低温催化处理装置，其特征在于低温催化过滤室另设第二排气管道连接排气管道，第二排气管道上设置有第一控制阀。

3.根据权利要求1所述的一种新型VOCs吸附活化脱附低温催化处理装置，其特征在于废气进气管道与活性炭吸脱附装置的废气进口上设置有第二控制阀，排气管道与活性炭吸脱附装置的废气出口上设置有第三控制阀。

4.根据权利要求1所述的一种新型VOCs吸附活化脱附低温催化处理装置，其特征在于脱附循环管道与脱附循环出口与脱附循环进口的连接处均设置有第四、第五控制阀。

5.根据权利要求1所述的一种新型VOCs吸附活化脱附低温催化处理装置，其特征在于低温催化过滤室包括壳体，壳体上部为圆筒状，下部为锥形集灰斗，壳体内设置固定板将壳体分成上洁净区和下烟尘区，固定板上设置有若干根均布分布的管式滤芯，管式滤芯为一端开口另一端封闭的空心管体，开口端插设固接于固定板上且与上洁净区连通，封闭端位于下烟尘区内，锥形集灰斗底端设置有阀门，壳体顶端设置有排放口，下烟尘区侧壁上设置有废气进口。

6.根据权利要求5所述的一种新型VOCs吸附活化脱附低温催化处理装置，其特征在于另设置有反吹系统，反吹系统包括反吹管道、设置于反吹管道上与管式滤芯开口端相对的喷嘴、与反吹管道连接的设置于壳体外的脉冲系统以及与脉冲系统连接分布器。