CN217312628U - 一种针对多种挥发性有机物混合工况下的处理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种针对多种挥发性有机物混合工况下的处理系统，属于废气处理技术领域，包括预处理装置和催化氧化装置，还包括磁化裂解装置、输气管道以及用于联动各装置运行及控制的电气控制系统，预处理装置包括过滤装置、吸附装置以及脱附装置。本实用新型结构简单、安装便捷，大大减轻了系统运行成本的同时也提高了净化效率，炉体设计安全、合理，占地面积小，实现了一机多用、精准净化、高效节能的目的。

Description

一种针对多种挥发性有机物混合工况下的处理系统

技术领域

本实用新型属于废气处理技术领域，更具体地说，是涉及一种针对多种挥发性有机物混合工况下的处理系统。

背景技术

挥发性有机物，常用VOCs表示，它是Volatile Organic Compounds三个词第一个字母的缩写，通常分为非甲烷碳氢化合物(简称NMHCs)、含氧有机化合物、卤代烃、含氮有机化合物、含硫有机化合物等几大类。VOCs参与大气环境中臭氧和二次气溶胶的形成，其对区域性大气臭氧污染、PM2.5污染具有重要的影响。大多数VOCs具有令人不适的特殊气味，并具有毒性、刺激性、致畸性和致癌作用，特别是苯、甲苯及甲醛等对人体健康会造成很大的伤害。VOCs是导致城市灰霾和光化学烟雾的重要前体物，主要来源于煤化工、石油化工、燃料涂料制造、溶剂制造与使用等过程。

挥发性有机物按化学结构的不同，可以分为八类：烷类、芳烃类、烯类、卤代烃类、酯类、醛类、酮类和其他。最常见的有苯、甲苯、二甲苯、苯乙烯、三氯乙烯、三氯甲烷、三氯乙烷、二异氰酸酯、二异氰甲苯酯等。

现有技术中，市场上普遍采用活性炭吸附-催化燃烧技术针对单一品类，但是目前催化燃烧炉虽然使用电加热作为加热单元，可以实现温度的恒定和实时控温，但在一些工况条件下，例如同时存在苯类、酮类等的情况下，由于苯类起燃温度在500℃-562℃之间，而酮类的起燃温度在350℃-460℃之间，因此在催化剂的催化作用下反应温度也存在很大的差异，这就导致了在同一催化燃烧炉内无法提供多种VOCs混合处理所需的不同反应温度，同时由于多种气体的混合，极易在超起燃温度下发生催化剂中毒、炉内起火等安全质量隐患；而且混合后的多种挥发性有机物分离难度大，处理成本高，市场迫切需要一种能在宽温度区间下同时处理多种混合挥发性有机物的技术方法。

实用新型内容

本实用新型就是针对现有技术中存在的技术问题，提供一种针对多种挥发性有机物混合工况下的处理系统。

为解决上述技术问题，本实用新型提供的一种针对多种挥发性有机物混合工况下的处理系统，包括预处理装置和催化氧化装置，还包括磁化裂解装置、输气管道以及用于联动各装置运行及控制的电气控制系统，预处理装置包括过滤装置、吸附装置以及脱附装置。

优选的，处理系统还设置有引风装置，VOCs依次通过过滤装置、吸附装置、脱附装置、催化氧化装置、磁化裂解装置，最后通过引风装置及排空管道排出系统。

优选的，过滤装置包括干式过滤箱，吸附装置包括吸附箱，催化氧化装置包括催化燃烧炉，催化燃烧炉内设置有加热模块，磁化裂解装置包括低温磁化炉，引风装置包括引风机，引风机一端连接在排空管道上，引风机的另一端连接有烟囱。

优选的，吸附装置至少包括一个吸附箱，吸附箱内设置有吸附物质，吸附箱上设置有进气口和出口，进气口和出气口上均设置有截止阀，并且吸附箱上还设置有管道接口。

优选的，吸附箱内采用的吸附物质均为活性炭；过滤装置的一端设置有废气进口，过滤装置的另一端设置有废气出口，废气出口通过吸附管道与吸附箱的进气口相连接，吸附箱的出气口通过吸附管道与排空管道相连接。

优选的，吸附箱上设置有第一管道接口和第二管道接口，第一管道接口设置在吸附箱的下部侧边，第二管道接口设置在吸附箱的上部侧边。

优选的，第一管道接口通过连接管道与催化燃烧炉的进口相连接，催化燃烧炉的出口连接有第三管道和第四管道，第三管道的另一端与低温磁化炉的烟气进口相连接，第四管道的另一端与吸附箱的第二管道接口相连接，低温磁化炉的烟气出口通过连接管道与排空管道相连接，第三管道和第四管道上均设置有调节阀。

优选的，第四管道上连接有混风罐和补冷风机。

优选的，脱附装置还设置有脱附管道，脱附管道上设置有脱附风机。

与现有技术相比，本实用新型具备以下有益效果：

本实用新型所描述的活性炭吸附+催化燃烧+磁化裂解的VOCs组合处理系统，VOCs废气依次通过干式过滤箱、活性炭吸附箱、脱附风机、催化燃烧炉、低温磁化炉，最后通过引风机及排空管道排出系统；

本实用新型可以在同一套系统内同时净化多种VOCs，并能够根据不同成分的反应温度，合理调整相应温区温度，通过阶梯式温区的设置，涵盖了各类VOCs的裂解反应温度，实现了对不同品类VOCs的精准净化；同时处理系统将催化燃烧反应及磁化裂解反应产生的大量热能回收，利用催化燃烧炉和低温磁化炉保持炉温，采用磁化降低裂解反应温度及催化-裂解反应放热互换的方法，大大减轻了系统运行成本的同时也提高了净化效率，炉体设计安全、合理、简单，占地面积小、安装便捷，实现了一机多用、精准净化、高效节能的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型处理系统的结构示意图；

图2为本实用新型活性炭吸附箱的结构示意图；

图3为本实用新型图1中A处的局部放大结构示意图；

图4为本实用新型的原理框架示意图。

图中符号标记说明：

1.干式过滤箱；101.废气进口；102.废气出口；2.活性炭吸附箱；201.第一活性炭吸附箱；202.第二活性炭吸附箱；21.进气口；22.出气口；23.截止阀；24.第一管道接口；25.第二管道接口；3.排空管道；4.催化燃烧炉；51.第一脱附管道；52.第二脱附管道；61.第三管道；62.第四管道；63.调节阀；7.低温磁化炉；71.烟气进口；72.烟气出口；8.吸附管道；9.脱附风机；10.阻火器；11.混风罐；12.补冷风机；13.引风机；14.烟囱。

具体实施方式

为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，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仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

请参阅图1，本实用新型提供一种针对多种挥发性有机物混合工况下的处理系统，包括依次设置的过滤装置、吸附装置、脱附装置、催化氧化装置、磁化裂解装置、引风装置，以及用于连接各装置的输气管道和联动各装置运行的PLC控制系统。

过滤装置包括干式过滤箱1，干式过滤箱1可以进行颗粒物拦截；干式过滤箱1的一侧为废气进口101，另一侧为废气出口102，废气进口101由钢制管道制作而成，VOCs废气通过废气进口101进入处理系统，干式过滤箱1的废气出口102通过吸附管道8与吸附装置相连接。

如图1、图2所示，本实施例中，吸附装置设置有两个活性炭吸附箱2，分别为第一活性炭吸附箱201和第二活性炭吸附箱202，通过活性炭吸附箱2内的活性炭对VOCs废气进行吸附。

活性炭吸附箱2下端设置有进气口21，上端设置有出气口22，废气出口102通过吸附管道8与活性炭吸附箱2的进气口21相连接；VOCs废气通过进气口21进入活性炭吸附箱2内，吸附后的洁净气体通过出气口22排出，出气口22连接上端设置吸附管道8，而吸附管道8接入外端设置的排空管道3，洁净气体通过排空管道3直接排出；进气口21和出气口22均设置有截止阀23，截止阀23用于节流和控制气体流动路径。

更进一步的，本实施例中，活性炭吸附箱2的上部和下部侧边均设置有管道接口，且分别为第一管道接口24和第二管道接口25，第一管道接口24设置在活性炭吸附箱2的下部侧边，第二管道接口25设置在活性炭吸附箱2的上部侧边；第一管道接口24和第二管道接口25均作为脱附装置的管道接口，用于进行脱附过程，并且第一管道接口24和第二管道接口25上均设置有控制阀。

如图4所示，本实施例中，催化氧化装置包括催化燃烧炉4，催化燃烧炉4内设置有电加热模块，通过电加热模块对炉内气体进行预热；催化燃烧炉4上设置有进口和出口，活性炭吸附箱2上的第一管道接口24通过第一脱附管道51与催化燃烧炉4的进口相连接；催化燃烧炉4上的出口分为两路管道，分别为第三管道61和第四管道62，其中，第三管道61的另一端与磁化裂解装置相连接，第四管道62的另一端与活性炭吸附箱2第二管道接口25上连接的第二脱附管道52相连接。

本实施例中，第三管道61和第四管道62靠近催化燃烧炉4出口的一端上均设置有调节阀63，通过调节阀63进行分流。

更进一步的，磁化裂解装置包括低温磁化炉7，低温磁化炉7的上部设置有烟气进口71，低温磁化炉7的下部侧边设置有烟气出口72；烟气进口72与第三管道61相连接，烟气出口72通过管道连接至排空管道3直接排空。

本实施例中，活性炭吸附箱2、催化燃烧炉4、脱附管道及第四管道62共同组成了脱附装置，并且同步进行脱附过程。当脱附过程进行时，关闭活性炭吸附箱2进气口21和出气口22上的截止阀23，VOCs废气通过第一管道接口24及第一脱附管道51进入催化燃烧炉4，催化燃烧炉4进行炉内加热，待到达脱附温度后，活性炭吸附箱2内的VOCs开始脱下，而催化燃烧炉内4进行催化燃烧过程；通过催化反应后的VOCs一部分通过第四管道62及第二脱附管道52回到活性炭吸附箱2继续进行脱附过程，而另一部分进入低温磁化炉7进行磁化裂解过程。

更进一步的，如图3所示，作为本实用新型优选的实施例，第一脱附管道51上连接有脱附风机9，脱附风机9为脱附过程提供动力。

更进一步的，作为本实用新型优选的实施例，第一脱附管道51上还连接有阻火器10，防止气体火焰被引燃而传播整个管网，同时防止回火事故发生。

更进一步的，作为本实用新型优选的实施例，第四管道62上连接有混风罐11和补冷风机12，用于调节管道内的温度。

更进一步的，作为本实用新型优选的实施例，引风装置包括引风机13，引风机13的一端连接在排空管道3上，引风机13的另一端连接有烟囱14，引风机13可以根据系统风量进行选型，排空管道3内的气体在引风机13的作用下通过烟囱14直接进行高空达标排放。

本实用新型的工作原理和工作步骤为：

如图4所示，VOCs废气依次通过干式过滤箱1、活性炭吸附箱2、脱附风机9、催化燃烧炉4、低温磁化炉7，最后通过引风机13及排空管道3排出系统，同时依次进行初过滤、吸附过程、脱附过程、催化燃烧过程、磁化裂解过程，最后进行达标排放。

工作步骤具体包括：

初过滤：VOCs废气通过管道进入干式过滤箱1，干式过滤箱1进行颗粒物初步过滤拦截，将VOCs中的颗粒物通过干式过滤箱1过滤出气流。

吸附过程：经过干式过滤箱1的VOCs气流通过吸附管道8进入活性炭吸附箱2，通过利用活性炭对VOCs的吸附特性，将浓度较低的VOCs吸附浓缩，待活性炭吸附的浓度达到预设定值时，完全关闭活性炭吸附箱2上下端的截止阀23，接下来进入脱附过程；

而经过活性炭吸附箱2吸附后的洁净气体通过箱体上部的吸附管道8接入排空管道3直接进行排放。

脱附过程：当关闭活性炭吸附箱2进气口21和出气口22端设置的截止阀23，开始进行脱附过程，脱附风机9为脱附过程提供动力支持；通过催化燃烧炉4内的电加热模块进行炉内预热，活性炭吸附箱2提前设定好脱附温度，待到达脱附温度时，活性炭吸附箱2内高浓度的VOCs开始脱下；随着VOCs从活性炭上逐渐脱下，活性炭逐渐恢复活性，而脱下的高浓度VOCs通过第一脱附管道51进入催化燃烧炉4内，进行催化燃烧过程。

本实施例中，活性炭吸附箱2内设置的脱附温度为各种混合气体的最高脱附温度，从而保证各种VOCs全部脱下。

催化燃烧过程：

在化学反应过程中，利用催化剂降低燃烧温度，加速有毒有害气体完全氧化的方法，叫做催化燃烧法。由于催化剂的载体是由多孔材料制作的，具有较大的比表面积和合适的孔径，当加热到300-450℃的有机气体通过催化层时，氧和有机气体被吸附在多孔材料表层的催化剂上，增加了氧和有机气体接触碰撞的机会，提高了活性，使有机气体与氧产生剧烈的化学反应而生成CO₂和H₂O，同时产生热量，从而使得有机气体变成无毒无害气体。

本实施例中，催化燃烧炉4进行催化氧化燃烧，催化燃烧炉4内反应温度设置为维持混合气体中起燃温度最低的物质反应温度；

通过催化反应后的混合气体通过催化燃烧炉4出口设置的两套调节阀63进行分流，一部分通过第四管道62及第二脱附管道52返回活性炭吸附箱2，继续进行脱附过程，另一部分通过第三管道61进入低温磁化炉7，进行磁化裂解过程。

磁化裂解过程：

磁化裂解指的是有机物在缺氧或者绝氧的情况下加热使其分解的过程，由于有机物的热不稳定性，在缺氧或绝氧条件下加以高温，其内部的化学键会断裂并由大分子量的有机物转化为可燃气体或焦炭，而磁化的作用是使气体在通过磁场的过程中，气体分子由无序变为有序，并使氧分子的活化能增加；由此，在通入相同空气量的情况下，通过磁场的空气能够使更多的气体产生燃烧反应，并且燃烧的更加持久，有机物的裂解温度降低，使裂解反应更经济，节约能耗，降低运行成本。

同时，由于磁化的作用，VOCs中的可磁化物质被磁化，分子之间的内聚力减小，从而使裂解反应发生的温度由800℃左右减小到350℃左右，这能够在更低的温度下使VOCs中的有机物分解并产生对环境无害的小分子量的有机物或无机物。

本实施例中，低温磁化炉7内从上到下进行温度分区，并且温区自上而下温度逐渐升高，从而保证所有的VOCs能够完全反应，同时由于炉内反应区外侧的磁化效果，使各种VOCs的反应温度大大降低，并且由于反应气体前期经过了催化燃烧反应，气体还存在余温，所以低温磁化炉7内加热部分可以间歇式启动，甚至可以长时间关停低温区，依赖余温进行裂解反应。不仅保证了混合气体中的各类VOCs可以完全反应，通过也大大节约了运行成本，提高了反应效率，保证了系统整体处理能力及精度。

达标排放：最后经过处理后的洁净气体通过引风机12和排空管道3进行达标排放。

更进一步的，作为本实用新型优选的实施例，低温磁化炉7可以根据多种VOCs的不同裂解温度进行独立设备的设置，适应性更加广泛。

更进一步的，作为本实用新型优选的实施例，整个处理系统采用模块化设计，根据现场用户的实际使用情况，通过处理模块串并联组合，完成VOCs气体容量的处理；同时对于VOCs气体容量较大的场合，不仅可以增加活性炭吸附箱2的设置数量，而且可以设计多组相对独立的处理系统同时运行。

本实用新型所描述的活性炭吸附+催化燃烧+磁化裂解的VOCs组合处理方法，是专项针对上述多种VOCs混合工况下的一种高效处理方法，此方法可以在同一套系统内同时净化多种VOCs，并能够根据不同成分的反应温度，合理调整相应温区温度，通过阶梯式温区的设置，涵盖了各类VOCs的裂解反应温度，实现了对不同品类VOCs的精准净化；同时处理系统将催化燃烧反应及磁化裂解反应产生的大量热能回收，利用催化燃烧炉和低温磁化炉保持炉温，采用磁化降低裂解反应温度及催化-裂解反应放热互换的方法，大大减轻了系统运行成本的同时也提高了净化效率，炉体设计安全、合理、简单，占地面积小、安装便捷，实现了一机多用、精准净化、高效节能的目的。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，诸如术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种针对多种挥发性有机物混合工况下的处理系统，包括预处理装置和催化氧化装置，其特征在于，还包括磁化裂解装置、输气管道以及用于联动各装置运行及控制的电气控制系统，所述预处理装置包括过滤装置、吸附装置以及脱附装置。

2.根据权利要求1所述的一种针对多种挥发性有机物混合工况下的处理系统，其特征在于，所述处理系统还设置有引风装置，VOCs依次通过过滤装置、吸附装置、脱附装置、催化氧化装置、磁化裂解装置，最后通过引风装置及排空管道排出系统。

3.根据权利要求2所述的一种针对多种挥发性有机物混合工况下的处理系统，其特征在于，所述过滤装置包括干式过滤箱，所述吸附装置包括吸附箱，所述催化氧化装置包括催化燃烧炉，所述催化燃烧炉内设置有加热模块，所述磁化裂解装置包括低温磁化炉，所述引风装置包括引风机，所述引风机一端连接在排空管道上，所述引风机的另一端连接有烟囱。

4.根据权利要求1或3所述的一种针对多种挥发性有机物混合工况下的处理系统，其特征在于，所述吸附装置至少包括一个吸附箱，所述吸附箱内设置有吸附物质，所述吸附箱上设置有进气口和出口，所述进气口和出气口上均设置有截止阀，并且所述吸附箱上还设置有管道接口。

5.根据权利要求4所述的一种针对多种挥发性有机物混合工况下的处理系统，其特征在于，所述吸附箱内采用的吸附物质均为活性炭；所述过滤装置的一端设置有废气进口，所述过滤装置的另一端设置有废气出口，所述废气出口通过吸附管道与所述吸附箱的进气口相连接，所述吸附箱的出气口通过吸附管道与排空管道相连接。

6.根据权利要求4所述的一种针对多种挥发性有机物混合工况下的处理系统，其特征在于，所述吸附箱上设置有第一管道接口和第二管道接口，所述第一管道接口设置在所述吸附箱的下部侧边，所述第二管道接口设置在所述吸附箱的上部侧边。

7.根据权利要求6所述的一种针对多种挥发性有机物混合工况下的处理系统，其特征在于，所述第一管道接口通过连接管道与催化燃烧炉的进口相连接，所述催化燃烧炉的出口连接有第三管道和第四管道，所述第三管道的另一端与低温磁化炉的烟气进口相连接，所述第四管道的另一端与所述吸附箱的第二管道接口相连接，所述低温磁化炉的烟气出口通过连接管道与排空管道相连接，所述第三管道和第四管道上均设置有调节阀。

8.根据权利要求7所述的一种针对多种挥发性有机物混合工况下的处理系统，其特征在于，所述第四管道上连接有混风罐和补冷风机。

9.根据权利要求1或2所述的一种针对多种挥发性有机物混合工况下的处理系统，其特征在于，所述脱附装置还设置有脱附管道，所述脱附管道上设置有脱附风机。

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