CN217248031U - 一种具有催化臭氧氧化功能的VOCs废气处理喷淋塔 - Google Patents

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杨凤林
王燕
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Abstract

本实用新型公开了一种具有催化臭氧氧化功能的VOCs废气处理喷淋塔，包括VOCs废气喷淋塔内部从上至下依次设有喷淋装置、布气装置、催化剂承托板和臭氧曝气盘，所述催化剂承托板用于承托催化臭氧氧化催化剂，其表面的布气装置以使得气体分布均匀，所述喷淋装置通过吸收液进料泵与吸收液循环池相连，该吸收液循环池通过吸收液循环泵连回至VOCs废气喷淋塔底部，所述VOCs废气喷淋塔底部一侧设有废气进气口、臭氧进气口，所述臭氧曝气盘底部的管路穿过臭氧进气口与臭氧发生器相连；所述VOCs废气喷淋塔顶部连接有臭氧尾气破坏器。VOCs废气处理喷淋塔占地小、降解效率高、操作简单、运行成本低、具有工程可操作性。

Description

一种具有催化臭氧氧化功能的VOCs废气处理喷淋塔
技术领域
本实用新型涉及废气处理技术领域，具体涉及一种具有催化臭氧氧化功能的VOCs废气处理喷淋塔。
背景技术
挥发性有机物(Volatile Organic Compounds,VOCs)通常是指在大气压(101.325kPa)下沸点低于250℃的易挥发有机化合物。大多数排放到大气中的VOCs都可以导致二次污染物的形成，例如对流层中的臭氧、过氧乙酰硝酸盐以及次生有机气溶胶。它们是大气中PM2.5和PM10形成的重要引物，同时本身也具有较强的毒性和致癌性，能够对人类健康产生严重的威胁。近几十年以来，人类社会得到了飞速发展，在全球高速城市化和工业化的同时，VOCs排放量逐年增长。从1980年到2010年的30年间中国的工业非甲烷总烃排放量增加了11.6倍，年均增长率超过了8.5％。2019年全国337个城市中重度污染达到了1666天，比2018年增加了88天。其中，以PM2.5和PM10为首要污染物的天数分别占重度及以上污染天数的78.8％和19.8％。因此，对VOCs污染进行有效的整治，关系到地球大气质量和全人类的健康。
吸收工艺是最为常用的VOCs废气处理工艺之一，以水或有机溶剂作为吸收液，利用相似相溶的原理将VOCs溶解于吸收液中从而达到去除废气中VOCs成分的目的。吸收工艺具有适应范围广、耐负荷能力强、设备操作简单以及投资运行成本低等特点。在工艺运行过程中，对吸收工艺的吸收能力影响最大的因素是吸收液的选择。吸收液的吸收机理同样存在物理吸收与化学吸收两种。其中，吸收能力只与被吸收物质的溶解度有关、不会发生化学反应的吸收液被称为物理型吸收液。而需要通过与被吸收物质发生化学反应来达到吸收目的的吸收液被称为化学型吸收液。相对于物理型吸收液来讲，化学型吸收液对被吸收物质具有较高的选择性，并且受温度、pH等反应条件影响较大。因此，实际的废气吸收工艺通常选择物理型吸收液来对VOCs进行吸收。吸收装置的选择也会较大程度的影响吸收工艺的运行效率，目前工业上常用的吸收装置主要有鼓泡塔、喷淋塔、填料塔等，它们都是以增大气-液两相之间接触面积的方式来提高吸收效率。虽然吸收工艺有着上述诸多优点，但其仍然存在着吸收液二次处理的问题。并且当吸收液吸收饱和后，常会有污染物质外泄的情况出现。因此，在实际应用中常需要与其他装置相结合来对吸收液进行进一步的处理，以实现吸收液的循环利用。
近年来，催化臭氧氧化装置在污水处理领域中得到了越来越广泛的应用。臭氧是标准氧化还原电势为2.07eV的强氧化剂，氧化能力略低于·OH(2.8eV)。臭氧本身是一种环境友好型氧化物质，其可依靠空气中氧气原位制得，并且反应后的分解产物也仅为氧气不会给环境带来后续负担。正因为上述优势，臭氧氧化装置广泛的应用于消毒、脱色等领域。在废水处理的过程中，催化剂可将臭氧大量吸附并与水结合分解成具有更强氧化能力的羟基自由基(·OH)等活性物质，从而更为有效降解水中的污染物。然而，在实际应用过程中喷淋塔等吸收设备与催化臭氧氧化装置常采用串联的方式，需要修建两个构筑物，极大的浪费了占地面积，也会一定程度上的造成吸收液中污染物质外泄。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种具有催化臭氧氧化功能的VOCs废气处理喷淋塔，该设备占地小、降解效率高、操作简单、运行成本低、具有工程可操作性。
为实现上述目的，本申请提出一种具有催化臭氧氧化功能的VOCs废气处理喷淋塔，包括臭氧发生器、VOCs废气喷淋塔和吸收液循环池，所述VOCs废气喷淋塔内部从上至下依次设有喷淋装置、布气装置、催化剂承托板和臭氧曝气盘，所述催化剂承托板用于承托催化臭氧氧化催化剂，其表面的布气装置以使得气体分布均匀，所述喷淋装置通过吸收液进料泵与吸收液循环池相连，该吸收液循环池通过吸收液循环泵连回至VOCs废气喷淋塔底部，所述VOCs废气喷淋塔底部一侧设有废气进气口、臭氧进气口，所述臭氧曝气盘底部的管路穿过臭氧进气口与臭氧发生器相连；所述VOCs废气喷淋塔顶部连接有臭氧尾气破坏器。
进一步的，所述废气进气口与废气源之间设有废气气体流量计，用于调节废气进气流量，从而调节反应的停留时间。
进一步的，所述臭氧进气口与臭氧发生器之间设有臭氧气体流量计，用于调节臭氧进气流量。
进一步的，所述臭氧曝气盘材质为金属钛，表面具有阵列排布的曝气孔。
进一步的，所述臭氧尾气破坏器内部装有催化材料，当排出气体通过时，催化材料会持续产生热量从而分解气体中的剩余臭氧。
进一步的，所述催化剂承托板的材质为不锈钢。
更进一步的，所述臭氧发生器的氧气源由液氧罐提供。
更进一步的，所述催化臭氧氧化催化剂的填充量为VOCs废气喷淋塔总体积的30％-60％。
更进一步的，所述VOCs废气喷淋塔内所填充的催化臭氧氧化催化剂为负载型催化剂，载体为γ-Al2O3、煤质柱状活性炭、天然斜发沸石中的一种或两种以上混合；负载物为过渡金属的氧化物或复合氧化物，所述过渡金属包括锰、铜、钴、铈、铁和铜，根据具体情况加以调整。
更进一步的，所述吸收液循环池内吸收液的成分为水，也可根据VOCs废气的理化性质更换为适合的有机溶剂。
更进一步的，所述吸收液通过可控制吸收液进料泵与吸收液循环泵的流量，使在VOCs废气喷淋塔中的液面与催化剂的堆积平面持平。
更进一步的，所述催化剂承托板表面固定有阵列排布的布气装置，该布气装置能够拆卸清理。
作为更进一步的，所述VOCs废气吸收反应的停留时间为20min～90min，根据具体的应用情况调整。
作为更进一步的，所述催化臭氧氧化反应的反应时间为30min～300min，根据具体的应用情况调整。
作为更进一步的，上述各流量计、泵均与配电柜相连，用于控制电动设备的启动和停止。
本实用新型采用的以上技术方案，与现有技术相比，具有的优点是：(1)本实用新型所提出的具有催化臭氧氧化功能的VOCs废气处理喷淋塔，将催化臭氧氧化设备与液相吸收设备有效的整合至同一反应器中，极大的节约了构筑物的占地面积，并且操作简单、运行成本低、具有工程可操作性。
(2)本实用新型所提出的具有催化臭氧氧化功能的VOCs废气处理喷淋塔中所投加的催化剂，可以较大程度的提高喷淋塔的吸收效率，能够显著减少污染物外泄的现象。
附图说明
图1为具有催化臭氧氧化功能的VOCs废气处理喷淋塔结构原理图；
图中序号说明：1配电柜；2液氧罐；3臭氧发生器；4臭氧气体流量计；5废气气体流量计；6 VOCs废气喷淋塔；7喷淋装置；8催化臭氧氧化催化剂；9布气装置；10废气进气口；11臭氧曝气盘；12臭氧进气口；13臭氧尾气破坏器；14吸收液进料泵；15催化剂承托板；16吸收液循环泵；17吸收液循环池。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请，即所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
实施例1
如图1所示，本实施例提供一种具有催化臭氧氧化功能的VOCs废气处理喷淋塔，主要包括臭氧发生器3、VOCs废气喷淋塔6、吸收液循环池17。
在装置运行过程中，待处理的VOCs废气经过废气气体流量计5后由废气进气口3进入到VOCs废气喷淋塔6中，再经过布气装置9均匀的进入到催化臭氧氧化催化剂8堆积的部分。臭氧发生器3可利用液氧罐2提供的氧气源，持续不断的产生臭氧气体，所述臭氧气体经过臭氧气体流量计4后从臭氧进气口12进入到VOCs废气喷淋塔6中，再经过布气装置9均匀的进入到催化臭氧氧化催化剂8堆积的部分。待处理的VOCs废气在催化臭氧氧化催化剂8堆积层中可以被吸收液和催化剂共同吸收，在此阶段未被吸收的废气可被喷淋下来的吸收液吸收。被固定在吸收液中废气成分，可在催化臭氧氧化催化剂8的协助下被臭氧充分降解。未被利用的臭氧气体会被VOCs废气喷淋塔6顶部的臭氧尾气破坏器13分解不会对外界环境造成影响。吸收液经过催化臭氧氧化处理之后流至VOCs废气喷淋塔6底部，再通过吸收液循环泵16回流至吸收液循环池17以实现吸收液的循环使用。
采用本实用新型的装置深度降解工业VOCs，具体实施例如下：
实施例1
某制药厂废气量为600000m3/d，利用常规的吸收法无法解决吸收液的污染和浪费问题。应用本实用新型所述装置，在对VOCs废气进行有效吸收后，具体排气指标如表1所示。
表1某制药厂废气处理前后对比
Figure BDA0003450378820000071
前述对本实用新型的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本实用新型限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本实用新型的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本实用新型的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本实用新型的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (10)

1.一种具有催化臭氧氧化功能的VOCs废气处理喷淋塔，其特征在于，包括臭氧发生器、VOCs废气喷淋塔和吸收液循环池，所述VOCs废气喷淋塔内部从上至下依次设有喷淋装置、布气装置、催化剂承托板和臭氧曝气盘，所述催化剂承托板用于承托催化臭氧氧化催化剂，其表面的布气装置以使得气体分布均匀，所述喷淋装置通过吸收液进料泵与吸收液循环池相连，该吸收液循环池通过吸收液循环泵连回至VOCs废气喷淋塔底部，所述VOCs废气喷淋塔底部一侧设有废气进气口、臭氧进气口，所述臭氧曝气盘底部的管路穿过臭氧进气口与臭氧发生器相连；所述VOCs废气喷淋塔顶部连接有臭氧尾气破坏器。
2.根据权利要求1所述一种具有催化臭氧氧化功能的VOCs废气处理喷淋塔，其特征在于，所述废气进气口与废气源之间设有废气气体流量计，用于调节废气进气流量，从而调节反应的停留时间。
3.根据权利要求1所述一种具有催化臭氧氧化功能的VOCs废气处理喷淋塔，其特征在于，所述臭氧进气口与臭氧发生器之间设有臭氧气体流量计，用于调节臭氧进气流量。
4.根据权利要求1所述一种具有催化臭氧氧化功能的VOCs废气处理喷淋塔，其特征在于，所述臭氧曝气盘材质为金属钛，表面具有阵列排布的曝气孔。
5.根据权利要求1所述一种具有催化臭氧氧化功能的VOCs废气处理喷淋塔，其特征在于，所述臭氧尾气破坏器内部装有催化材料，当排出气体通过时，催化材料会持续产生热量从而分解气体中的剩余臭氧。
6.根据权利要求1所述一种具有催化臭氧氧化功能的VOCs废气处理喷淋塔，其特征在于，所述催化剂承托板的材质为不锈钢。
7.根据权利要求1所述一种具有催化臭氧氧化功能的VOCs废气处理喷淋塔，其特征在于，所述臭氧发生器的氧气源由液氧罐提供。
8.根据权利要求1所述一种具有催化臭氧氧化功能的VOCs废气处理喷淋塔，其特征在于，所述催化臭氧氧化催化剂的填充量为VOCs废气喷淋塔总体积的30％-60％。
9.根据权利要求1所述一种具有催化臭氧氧化功能的VOCs废气处理喷淋塔，其特征在于，吸收液通过控制吸收液进料泵与吸收液循环泵的流量，使在VOCs废气喷淋塔中的液面与催化臭氧氧化催化剂的堆积平面持平。
10.根据权利要求1所述一种具有催化臭氧氧化功能的VOCs废气处理喷淋塔，其特征在于，所述催化剂承托板表面固定有阵列排布的布气装置。
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