TW202206174A - 廢氣處理系統 - Google Patents

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安東尼 費拉羅
肯尼斯 科勒
德瑞克 瑞夏特
哈拉德 舒貝爾
哈拉德 舒萊伯
安德魯 斯卡拉德
湯瑪士 曼寧 葉
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Abstract

一種用於處理包括待處理物種之廢氣之排氣系統，該系統包括：第一氣體入口，用於提供廢氣流；第二氣體入口，用於提供經加熱氣體流；複數個吸附劑床，用於可釋放地儲存該物種；一或多個觸媒，用於分解該物種；第一廢氣出口及第二廢氣出口；以及閥系統，其經組態以在第一組態或第二組態中為每一吸附劑床獨立建立流體連通，其中：i)在該第一組態中，來自該第一氣體入口之該廢氣流接觸用於儲存該物種之吸附劑床且接著傳送至該第一氣體出口；且ii)在該第二組態中，來自該第二氣體入口之該經加熱氣體流接觸用於釋放該物種之吸附劑床、傳送至該一或多個觸媒中之一者，且接著傳送至該第二廢氣出口；其中該閥系統經組態以確保至少一個吸附劑床係在該第一組態中，且較佳地至少另一個吸附劑床係在該第二組態中。

Description

廢氣處理系統
本發明係關於一種用於處理廢氣之系統及方法，且特定而言關於包括需要處理的相對低濃度之物種的廢氣之處理。該系統對於處理所回收之排放物可能尤其有用，該等排放物包括諸如氨及甲醛之物種，該等物種自低濃度下之某些源產生，諸如自牲畜舍產生之氨或者加熱、通風及空氣調節(HVAC)系統中之甲醛。
動物通常飼養在諸如畜舍、欄舍或棚(「舍」)之相對小空間中。此受限空間可能潛在地導致所含氣體環境中污染物之高濃度。典型污染物包含NH3 、VOC、H2 S、生物氣溶膠(諸如可能由飼料及糞便顆粒引起且可能包含細菌之有機微粒或無機微粒)及諸如此類。因此，畜舍內之空氣品質係動物及工人健康之關注點。此外，排出至外部之排放物可能導致若干問題且可能遭受排放限制。
舉例而言，在家禽飼養中，要求家禽呼吸空氣中之NH3 應限制為25 ppm (US之OSHA)。雖然此係可達成的，但濃度高達50 ppm至200 ppm亦係已知的。排放物通常並非恆定的並且會隨動物之數目、年齡及活動而增加(VDI 4255第2部分)。
對於動物養殖，畜舍/舍中之空氣交換速率取決於外部溫度。在夏季，交換速率可係高的，而在較冷時，交換速率通常極低以避免產生過多可能影響動物健康之氣流。低空氣交換速率會使動物/工人呼吸之空氣中之污染物濃度惡化。
目前尤其關注的係，降低畜舍內部之污染物濃度且亦將污染物排放至外部。最小化此等有機及無機空氣污染物之當前最新技術水準依賴於具有相關聯高投資成本之洗滌器及生物過濾器系統。在操作中，使用了相對高體積之淡水，且因此獲得了高體積之有機污染之灰水。
遭遇類似問題之另一應用領域係，清潔建築室空氣，其中甲醛、一氧化碳以及生物氣溶膠對人類健康構成威脅。
DE 4427491 A1係關於用於固定處置可吸附化合物之方法，該等方法包括對包括該化合物及臭氧之流體流進行UV光解。該光解之非所期望副產物(諸如NOx )可由觸媒轉化器處理。
EP 2581127 A1係關於一種空氣淨化之方法，藉由該方法，污染物(較佳地VOC)藉助於UV輻射(較佳地藉助於光氧化)而分解，並且殘留污染物可由觸媒轉化器氧化。
US 2015/118138 A1係關於一種用於分解超低濃度之揮發性有機化合物之設備及方法。
因此，可期望，提供一種用於處理此等廢氣之經改良系統及方法，及/或解決與先前技術相關聯的問題中之至少某些問題，或者至少提供一種商業上可行之替代方案。特定而言，本發明之目標係，直接在氣相中達成污染物之觸媒破壞，以便使空氣再循環回內部或排出至外部。
根據第一態樣，提供一種用於處理包括待處理物種之廢氣之排氣系統，該系統包括： 第一氣體入口，其用於提供廢氣流； 第二氣體入口，其用於提供經加熱氣體流； 複數個吸附劑床，其用於可釋放地儲存該物種； 一或多個觸媒，其用於分解該物種； 第一廢氣出口及第二廢氣出口；以及 閥系統，其經組態以在第一組態或第二組態中為每一吸附劑床獨立建立流體連通，其中： i)在該第一組態中，來自該第一氣體入口之該廢氣流接觸用於儲存該物種之吸附劑床且接著傳送至該第一氣體出口；且 ii)在該第二組態中，來自該第二氣體入口之該經加熱氣體流接觸用於釋放該物種之吸附劑床、傳送至該一或多個觸媒中之一者且接著傳送至該第二廢氣出口； 其中該閥系統經組態以確保至少一個吸附劑床係在該第一組態中且較佳地至少另一個吸附劑床係在該第二組態中。
現將進一步闡述本發明。在以下段落中，更詳細地定義了本發明之不同態樣。如此定義之每一態樣可與任一其他態樣或若干態樣組合，除非明確指示為相反。特定而言，指示為係較佳的或有利的之任一特徵可與指示為係較佳的或有利的之任一其他特徵或若干特徵組合。
本發明允許在氣相中對待處理物種進行直接觸媒處理。特定而言，本發明提供直接在氣相中處理低濃度下及低溫下之空氣污染物，而不像在洗滌器或生物過濾器系統中那般使用液相。低溫觸媒氣體處理系統可僅使用風扇及氣體加熱器之電力操作，並且除了所消耗吸附劑材料或觸媒之外沒有任何持續產生之副產物。
藉助觸媒對低溫廢氣進行直接處理趨向於具有低轉化效率。已知觸媒趨向於在遠高於環境溫度之溫度下更有效地操作。為了使加熱廢氣之能量輸入有效，不期望處理大體積之具有低污染濃度水準之廢氣。發明者現已發現，本文中所闡述之系統及方法克服了此等問題。特定而言，待處理物種(或「污染物」)之濃度可顯著增加，使得經加熱觸媒僅需處理較小體積之富含污染物之廢氣。
發明者已發現，他們可應用汽車排氣領域中所普遍使用之技術(諸如氨逃逸觸媒及氨儲存床)以處理低水準排氣濃度。此系統對於處理在低溫(諸如在或大約在環境溫度下)下及低濃度(甚至低至數十ppm水準)下所提供之氣體尤其有利。以下論述將大體上集中於來自牲畜舍之氣體之氨處理，但應瞭解，系統之應用可更寬泛地得以應用，如下文所陳述。
本發明係關於一種用於處理包括待處理物種之廢氣之排氣系統。廢氣係待排放或排出之氣體。在本發明之內容脈絡中，該廢氣係含有污染物堆積之氣體，該氣體需要被處理以確保排放限制得到滿足或者確保內部環境鑒於健康及安全考量而保持在可容忍水準下。在牲畜舍(舉例而言，家禽舍或豬舍)之內容脈絡中，該廢氣係該舍內的含有污染物(諸如由動物產生之NH3 )之空氣，該等污染物被帶出舍以在本文中所闡述之廢氣系統內處理，或者排放至外部或再循環至屋舍環境中。
該系統包括用於提供廢氣流之第一氣體入口。該第一氣體入口提供待處理之該廢氣。該廢氣取自含有待處理物種之環境，諸如牲畜舍。該廢氣可用風扇吸入入口中，並且通常涉及例如牲畜舍空氣處置系統內之習用空氣進口。
該系統包括用於提供經加熱氣體流之第二氣體入口。該第二氣體入口可自該系統之外部吸入新鮮空氣或者亦可依賴於自含有待處理物種之環境吸收之廢氣流。吸入新鮮空氣係有利的，此乃因此會避免污染物與熱源接觸。舉例而言，若使用電感應加熱器，則此在使用期間可能會因空氣傳播之污染物而降級。
在該第二氣體入口提供經加熱廢氣(而非新鮮空氣)流的情況下，該第一氣體入口與該第二氣體入口較佳地係自單個氣體入口分出。亦即，單個廢氣流諸如利用y形管件組態而分開，以將該第一氣體入口及該第二氣體入口作為氣體流動路徑中之不同叉路而提供。因此，該單個氣體入口自含有待處理物種之環境吸入待處理之該廢氣並將其分成兩個部分，將一部分傳送至該第一入口且將一部分傳送至該第二入口。此係有利的，此乃因可依賴於單個進口以及單個風扇來使該等氣體循環。
與傳送通過該第一氣體入口之氣體體積相比，通過該第二氣體入口之氣體體積可減小。亦即，大部分氣體可用於裝填該等吸附劑床，但用於排出吸附劑床之氣體體積較佳地減小以最小化待處理之氣體體積。較佳地，經由該第二氣體入口之該氣體流至多藉由經由該系統之總氣體體積除以該系統中吸附劑床之數目而界定，且最佳地此值之0.5倍至1倍、更佳地此值之0.6倍至0.8倍。
該第一氣體入口將提供處於源氣體之環境溫度下之氣體。在牲畜舍之內容脈絡中，此環境溫度將通常係10℃至40℃。較佳地，進入該系統之廢氣係處於比有效觸媒處理溫度低至少25℃之溫度下且較佳地處於環境溫度下。該有效觸媒處理溫度係觸媒能夠以最大效率之25%操作之溫度。較佳地，該廢氣將處於5℃至60℃下，較佳地處於5℃至50℃下，更佳地10℃至40℃且最佳地20℃至30℃。
該第二氣體入口提供經加熱氣體流，使得該第二氣體入口提供比來自該第一氣體入口之該氣體熱之氣體。因此，該系統經組態使得來自該第一氣體入口之該廢氣流係處於適合於儲存在該吸附劑床上之溫度下，而來自該第二氣體入口之該經加熱氣體流係處於較高溫度下且適合於造成吸附劑床上所儲存氣體之至少一部分之釋放。亦即，然後，待處理物種自吸附劑床解除吸附，其中經加熱氣體之體積比已自吸附劑床回收之氣體體積小(亦即，物種之濃度增加)。
較佳地，該第二氣體入口併入有加熱裝置以用於提供該經加熱氣體流。較佳地，該加熱裝置經組態以提供自100℃至600℃、較佳地100℃至350℃、較佳地150℃至200℃之溫度下之氣體流。目標溫度將取決於自吸附劑床下游釋放所儲存物種所需之熱。
該加熱器可係電的或者可基於燃料之燃燒。較佳地，該加熱器係氣體燃燒器，較佳地丙烷燃燒器、天然氣燃燒器或生物氣體燃燒器。此等燃燒器對於諸如牲畜舍之位置尤其有用，此乃因此等場所趨向於存在丙烷及諸如此類之可用供應。在一項實施例中，可自第一廢氣出口及/或第二廢氣出口向丙烷供應氣體作為燃燒之氧氣源。此後燃器用於進一步淨化被處理之氣體。
該系統包括用於可釋放地儲存該物種之複數個吸附劑床。吸附劑床在此項技術中係眾所周知的，且該床之材料可取決於待儲存之材料而選擇。舉例而言，適合吸附劑包含諸如活性炭之活性碳、矽膠、Al2 O3 ，及最佳地沸石床。眾所周知，此等材料供在處理汽車廢氣中使用。舉例而言，當試圖儲存氨時，可適合地使用任何已知氨儲存材料組合物。吸附劑材料用於在正常流動條件下累積待儲存之材料，但當加熱時會釋放所儲存材料。以此方式，氣態污染物在以更濃縮形式被釋放至氣相中之前被濃縮在固體儲存材料上。
沸石係由重複的SiO4 、AlO4 (舉例而言以環連結在一起之四面體單元)構造，以形成具有規則晶體內模腔及分子尺寸之通道的框架。四面體單元(環部件)之特定配置產生沸石之框架，並且按照慣例，每一獨特框架由國際沸石協會(IZA)指派一個獨特三字母代碼(例如，「CHA」)。沸石亦可按孔隙大小分類，例如沸石之框架中存在之四面體原子的最大數目。如本文中所定義，諸如CHA之「小孔隙」分子篩含有八個四面體原子之最大環大小，而(例如)MFI之「中等孔隙」分子篩含有十個四面體原子之最大環大小；且諸如BEA之「大孔隙」分子篩含有十二個四面體原子之最大環大小。
用於儲存氨之最佳沸石係小孔隙沸石。小孔隙沸石對氨具更多選擇性，且因此當存在其他氣態物種時可減少氨儲存之競爭。較佳地，小孔隙沸石具有選自由AEI、AFT、AFV、AFX、AVL、CHA、EMT、GME、KFI、LEV、LTN及SFW (包含其兩個或更多個之混合物)組成之群組的框架結構。尤佳地，該沸石具有CHA或AEI型框架結構。
沸石可係其H+-形式或者可裝載有金屬(舉例而言，與金屬進行離子交換)。銅及/或鐵裝載係尤佳的。在採用經金屬裝載之沸石的情況下，沸石可具有在1wt%至6wt%、較佳地3wt%至5.5wt%且最佳地約4wt%之範圍中的金屬載量。
較佳地，吸附劑材料可安置在適合基板(諸如蜂巢狀獨塊體)、波紋狀基板(諸如波紋狀玻璃紙或石英纖維片)或板上。另一選擇係，吸附劑材料(儲存材料)自身可以獨塊體之形式或者以細粒或珠粒形式擠出。舉例而言，吸附劑材料可包括吸附劑珠粒材料之填充床。吸附劑材料之性質將取決於系統之背壓要求。
最佳地，吸附劑材料包括一或多個沸石或活性碳。較佳地，吸附劑材料包括兩個或更多個沸石之混合物。可在儲存材料之不同區域中以具有不同沸石之經分區組態提供此等吸附劑材料。
在一項實施例中，吸附劑材料可具備適合於儲存揮發性有機化合物(VOC)之材料。VOC之儲存及處理可允許牲畜舍之氣味得以改善，並且避免任何相關聯健康風險。
揮發性有機化合物亦可存在於牲畜舍環境中，自動物或動物之環境(包含飼料及墊料)釋放。WHO將VOC定義為(如ISO 16000-6中所述)其沸點係在自(50℃至100℃)至(240℃至260℃)之範圍(對應於具有在25℃下大於102 kPa之飽和蒸汽壓力)中之任何有機化合物。VOC包含醇類、醛類、胺類、酯類、醚類、烴類(高達約C10)、酮類、含氮化合物、酚類、吲哚類及其他芳香族化合物、萜烯類及含硫化合物。此等VOC論述於Blanes-Vidal等人發表於Atmospheric Environment 43 (2009) 2997-3005之「characterisation of odour released during handling of swine slurry：第I部分 Relationship between odorants and perceived odour concentrations」中，其內容以引用方式併入本文中。
在實施例中，吸附劑床包括用於不同待處理物種之兩種不同吸附劑材料。舉例而言，該系統可經組態以同時處理氨及VOC。適合於儲存揮發性有機化合物(VOC)之材料可與用於儲存氨之材料相同，或者可提供對於VOC比對於氨具有更佳儲存效能之又一材料。舉例而言，用於儲存VOC之適合材料將係中等孔隙沸石或大孔隙沸石。在相同時間，對於氨，將存在小孔隙沸石。因此，可提供(以經混合組態、經分區組態或經分層組態)小孔隙沸石(對於氨)與中等/大孔隙沸石(對於VOC)之混合物。較佳大孔隙沸石之實例包含沸石Y及β。在此等實施例中，VOC將在相同時間釋放並用相同氧化觸媒分解。此可能需要比單獨用於氨高之觸媒溫度。
因此，在較佳實施例中，氨儲存材料係與VOC儲存材料一起提供，其中氨儲存材料包括小孔隙沸石且其中VOC儲存材料包括中等孔隙沸石或大孔隙沸石。較佳地，氨儲存材料及VOC儲存材料作為混合物或在不同區帶中或以層提供。對於經分區組態，一種材料將在另一種材料上游。
所需吸附劑床之數目將取決於吸附劑床之大小及待處理物種之量。舉例而言，可期望具有較大數目之吸附劑床但在使用中僅具有子集。此將允許系統按比例縮放之能力，舉例而言隨動物在其衰老並產生更多氨時按比例縮放。
該系統進一步包括用於分解該物種之一或多個觸媒。術語「分解」意指對物種進行處理以便將其轉化成一或多個其他化學物種。較佳地，所分解物種經轉化以便變成一或多個較小傷害之化學物種，諸如將氨轉化成氮及水。
因此，本發明發現在包括氨之廢氣之處理中的特定應用，此乃因發明者已發現如本文中所闡述之觸媒可用於將氨基本上轉化成氮氣(N2 )及水(H2 O)。相比而言，基於藉助臭氧及光解之UV氧化之已知系統導致排氣流中存在之任何氮之完全氧化，此會導致有害氮氧化物(NOx )之產生(使用當前系統有利地避免此)。
因此，較佳地，排氣系統不包括光反應器、用於產生UV光之構件或用於產生臭氧之構件。由此，較佳地，該方法不包括光解或臭氧分解(亦即供應用於物種之氧化之臭氧)。
觸媒之性質將由待處理物種判定。然而，用於分解物種之適合觸媒在此項技術者係眾所周知的。舉例而言，對於氨，已知供在氨逃逸觸媒中使用之材料係眾所周知的。舉例而言，該觸媒可包括一或多個PGM且可具有經分層組態或經分區組態。
該系統包括第一廢氣出口及第二廢氣出口。該第一廢氣出口用於簡單地流過吸附劑床之氣體，使得傳送出出口之氣體已將待處理物種吸附至吸附劑床中。該第二廢氣出口用於遠離處理觸媒而流動之氣體，使得待處理物種已被分解。在兩種情形中，離開第一氣體出口及第二氣體出口之氣體使待處理物種耗盡。耗盡水準應足以滿足所要求排放限制，但此將取決於物種之性質而發生變化。
該系統包括閥系統，其經組態以在第一組態或第二組態中為每一吸附劑床獨立建立流體連通，其中： i)在該第一組態中，來自該第一氣體入口之該廢氣流接觸用於儲存該物種之吸附劑床且接著傳送至該第一氣體出口；且 ii)在該第二組態中，來自該第二氣體入口之該經加熱氣體流接觸用於釋放該物種之吸附劑床、傳送至該一或多個觸媒中之一者且接著傳送至該第二廢氣出口。
該閥系統經組態以確保至少一個吸附劑床係在該第一組態中且較佳地至少另一個吸附劑床係在該第二組態中。如將瞭解，該第一組態將導致該物種儲存在該吸附劑床內，而該第二組態將導致該物種自該吸附劑床釋放。
在一般使用中，該閥系統將經組態以確保至少一個吸附劑床係在該第一組態中且至少另一個吸附劑床係在該第二組態中。當然應瞭解，當系統操作時，請審慎考慮此組態，而在啟動期間或在某些條件下，可能需要所有吸附劑床係在儲存該物種之該第一組態中使得存在待處理之足夠量。舉例而言，若對吸附劑床進行裝填花費24小時，但對該吸附劑床進行排出花費1小時，那麼每一床將具有非重疊之排出窗口但具有重疊之裝填窗口。
較佳地，該閥系統經組態以確保一個吸附劑床係在該第二組態中且該複數個吸附劑床之剩餘部分係在該第一組態中。此意指，在存在多個吸附劑床的情況下，每一時刻皆有數個吸附劑床正在進行再次裝填且一個吸附劑床正在進行排出。在一項實施例中，存在兩個床使得在一個床正在進行排出的同時一個床正在進行裝填。在儲存兩個物種(諸如氨及VOC)之實施例中，此等床亦將同時進行釋放。
較佳地，該閥系統進一步經組態以在第三組態中為每一吸附劑床獨立建立流體連通以用於冷卻該吸附劑床，其中防止氣體離開該吸附劑床。此係所期望選項，此乃因其防止了以下情況：該吸附劑床連接至該第一出口但仍在釋放一定水準之該所儲存物種，或者連接至該第二出口但並未在足以進行觸媒處理之溫度下被供應。在兩種情形中，皆存在自該系統中逃逸之非所期望物種之風險。在具有三個床之實施例中，將存在一個床進行排出、一個床進行冷卻且一個進行再次裝填，或者一個床進行排出且兩個床進行再次裝填。
較佳地，經由該第一入口傳送至該系統中之該廢氣包括自1 ppm至5000 ppm之物種，較佳地自1 ppm至1000 ppm且最佳地自1 ppm至500 ppm，諸如1 ppm至250 ppm且最佳地1 ppm至100 ppm。本發明之益處在於在該吸附劑床中達成之可釋放儲存准許物質之濃縮。較佳地，傳送至一或多個觸媒之物種之濃度比初始廢氣高至少2倍，較佳地至少5倍，更佳地至少10倍。
廢氣中待處理之較佳物種係氨。當該物種係氨時，該觸媒係氨氧化觸媒且每一吸附劑床包括氨儲存材料。如上所述，牲畜舍中之氨水準可期望地係至多20 ppm，但可觀察到高達50 ppm之水準。因此，待處理廢氣將含有自2 ppm至250 ppm，較佳地自5 ppm至50 ppm且最佳地自10 ppm至30 ppm。由於儲存或分解而離開廢氣系統之氣體應將氨水準降低至小於20 ppm，較佳地小於10 ppm，更佳地小於5 ppm，最佳地小於1 ppm。
廢氣中待處理之較佳物種係甲醛。當物種係甲醛時，該觸媒係甲醛氧化觸媒且每一吸附劑床包括甲醛儲存材料。甲醛水準在高於0.1 ppm之環境中係一個問題，因此本文所闡述的耦合至HVAC系統之系統需要確保處理之後的甲醛濃度小於100 ppb，諸如小於50 ppb。
廢氣中待處理之另一較佳物種係甲烷。當物種係甲烷時，該觸媒係甲烷氧化觸媒且每一吸附劑床包括甲烷儲存材料。已知甲烷可儲存在某些金屬-有機框架材料(MOF)中。用於有效甲烷儲存之儲存溫度可能需要冷卻吸附劑床。用於此應用之觸媒可包括一或多個PGM。
廢氣中待處理之另一較佳物種係VOC。當物種包括VOC時，該觸媒係氧化觸媒且每一吸附劑床包括VOC儲存材料。
取決於廢氣之源，可能需要同時處理兩個或更多個上文不同較佳物種，諸如為吸附劑床提供兩種或更多種不同吸附劑材料且可能使用兩個不同觸媒。可在經分區或經分層組態中提供吸附劑材料及/或觸媒。
由於待處理物種之天然源，所有上文物種之ppm濃度當然可能會波動。上文濃度範圍係廢氣系統運行期間之平均濃度，系統所需之任何啟動或預熱期間被排除在外。
較佳地，該系統包括一或多個風扇以經由該系統推送或抽吸氣體。此風扇之組態將取決於待處理大氣中所需的所期望空氣交換速率。
較佳地，該系統進一步包括一或多個材料過濾器以預過濾該廢氣。此等過濾器用於回收可能進入系統並堵塞系統或使系統降級之組件的物質。舉例而言，對於家禽舍，可由此等過濾器移除之羽毛、絨毛、稻草及灰塵可能會被帶入空氣系統中。
較佳地，該系統包括用於複數個吸附劑床之上游之其他污染物的吸附劑材料，其中該其他污染物係選自As、SO2 、SO3 、H2 S、Hg及Cl中之一或多者。Hg和Cl分別意指任何合適含汞物種及含氯物種。可期望移除此等污染物以便確保一或多個觸媒不會被毒化。
較佳地，該系統進一步包括與每一吸附劑床連通之物種的一或多個感測器，以判定物種裝載狀態。較佳地，該等感測器係與每一吸附劑床連通之氨感測器，以判定氨裝載狀態。此可用於控制閥系統以確保在床變得過滿之前對床進行排出。因此，當達到儲存介質上所討論之污染物的排放限制時，感測器偵測裝載狀態並改變至另一流動路徑以將污染物儲存在儲存介質中。術語「氨感測器」意指能夠提供氨裝載水準之指示的任何感測器。較佳感測器係汽車NOx 感測器，此乃因此等感測器並不昂貴，且乃因該等感測器不能在NH3 與NOx 之間進行區分，在僅存在NH3 的情況下，NOx 感測器之輸出給予NH3 水準之指示。此等感測器在此項技術中係眾所周知的。
較佳地，緊接在一個觸媒或每一觸媒之上游並且在吸附劑床隨著經加熱氣體流被排出之後，提供又一加熱器。此係為了確保自吸附劑材料釋放之物種係處於觸媒以適合效率工作的處理溫度下。舉例而言，對於氨處理，觸媒通常在200℃與300℃之間具有最佳效能。因此，可提供又一加熱器以確保廢氣在接觸觸媒之前升高至此處理溫度。由此又一加熱器達成的特定熱將取決於應用並且可由熟習此項技術者設定。如上文所論述，又一加熱器可係電的，或可基於燃燒，諸如丙烷燃燒器。
本文中所闡述之過濾器、吸附劑床或觸媒中之一或多者可包括銅。銅係已知具有抗病毒效應。因此，系統中與廢氣接觸之銅的存在可具有抗病毒效應，此可減少病毒經由廢氣之傳輸。舉例而言，氨儲存材料中所包含之沸石可包括銅。此銅可係藉由離子交換裝載至沸石上。較佳地，沸石之銅載量係在沸石之1 wt％至6 wt％的範圍中。
根據又一態樣，提供一種完整系統，其包括待處理之廢氣系統之源及如本文所闡述之廢氣系統。可能尤其適合之特定廢氣源係牲畜舍、HVAC設備或廢水處理廠。又一實例係具有甲烷廢氣之礦井。
根據又一態樣，提供一種處理包含待處理物種之廢氣之方法，該方法包括將該廢氣傳送通過如本文所闡述之該廢氣系統。
圖1展示如本文中所闡述之廢氣系統1。廢氣系統1經組態以處理來自牲畜舍10之廢氣5。廢氣5經由廢氣入口15傳送至廢氣處理系統1中。
廢氣15傳送通過粗料過濾器20以移除諸如家禽羽毛之物質，且接著通過H2 S吸附劑過濾器25。取決於包括閥40之閥系統，廢氣5然後傳送至第一吸附劑床30或第二吸附劑床35。
新鮮空氣45之源經由新鮮空氣入口50饋送至丙烷加熱器55。取決於閥系統，經加熱新鮮空氣傳送至第一吸附劑床30或第二吸附劑床35。
閥系統之閥40經組態使得第一吸附劑床30及第二吸附劑床35中一者接收廢氣5且另一者接收新鮮空氣45。
提供包括又一閥60之又一閥系統以將離開第一吸附劑床30之氣體經由電加熱器65引導至氨氧化觸媒70及經觸媒處理之廢氣出口75，或者直接引導至又一廢氣出口80。在相同時間，又一閥60經組態以將離開第二吸附劑床35之氣體引導至另一出口(80、75)。
在一項實施例中，離開經觸媒處理之廢氣出口75或又一廢氣出口80之氣體可作為燃燒氣體再循環至加熱器55。
在一項實施例中，離開吸附劑床30、35之氣體可再循環至舍10中。
在一項實施例中，若兩種流之混合溫度准許，則離開經觸媒處理之廢氣出口75之氣體與朝向80之較大排氣質量流一起可再循環至舍10中。
現將關於以下非限制性實例闡述本發明。
實例 1 具有30,000只肉雞之家禽欄舍中之NH3 在此處被視為模型污染物。典型NH3 濃度係大約15 ppm。畜舍中之內部空氣每小時將被2700克NH3 污染。假定對於NH3 存儲有兩支路設備(亦即2個吸附劑床)及30分鐘之裝載時間，則對於吸附階段將必須使用每支路60 kg活性炭或20 kg沸石。
舉例而言，在每一支路之解除吸附階段，相對小之新鮮空氣流被加熱至250℃，從而導致1000 ppm NH3 之解除吸附峰值濃度。然後，將此裝載污染物之小氣體流直接饋送至氨氧化觸媒(AMOX)放置在其中之觸媒反應器。AMOX將NH3 之一部分轉化為NO。隨後，NH3 及NO彼此發生反應以形成空氣傳播的無害氮及水。在上述反應條件下，實驗證明NH3 轉化率超過95%。
儘管已在本文中詳細闡述本發明之較佳實施例，但熟習此項技術者將理解，在不背離本發明或所附申請專利範圍之範疇的情況下可對本發明之較佳實施例進行變更。
1:廢氣系統/廢氣處理系統 5:廢氣 10:牲畜舍/舍 15:廢氣入口 20:粗料過濾器 25:H2 S吸附劑過濾器 30:第一吸附劑床/吸附劑床 35:第二吸附劑床/吸附劑床 40:閥 45:新鮮空氣 50:新鮮空氣入口 55:丙烷加熱器/加熱器 60:閥 65:電加熱器 70:氨氧化觸媒 75:經觸媒處理之廢氣出口/出口 80:廢氣出口/出口
現在將關於以下非限制性圖闡述本發明，其中： ●    圖1展示如請求項1之排氣系統之示意圖。
1:廢氣系統/廢氣處理系統
5:廢氣
10:牲畜舍/舍
15:廢氣入口
20:粗料過濾器
25:H2S吸附劑過濾器
30:第一吸附劑床/吸附劑床
35:第二吸附劑床/吸附劑床
40:閥
45:新鮮空氣
50:新鮮空氣入口
55:丙烷加熱器/加熱器
60:閥
65:電加熱器
70:氨氧化觸媒
75:經觸媒處理之廢氣出口/出口
80:廢氣出口/出口

Claims (16)

  1. 一種用於處理包括待處理物種之廢氣之排氣系統，該系統包括： 第一氣體入口，用於提供廢氣流； 第二氣體入口，用於提供經加熱氣體流； 複數個吸附劑床，用於可釋放地儲存該物種； 一或多個觸媒，用於分解該物種； 第一廢氣出口及第二廢氣出口；以及 閥系統，其經組態以在第一組態或第二組態中為每一吸附劑床獨立建立流體連通，其中： i)在該第一組態中，來自該第一氣體入口之該廢氣流接觸用於儲存該物種之吸附劑床且接著傳送至該第一氣體出口；且 ii)在該第二組態中，來自該第二氣體入口之該經加熱氣體流接觸用於釋放該物種之吸附劑床、傳送至該一或多個觸媒中之一者，且接著傳送至該第二廢氣出口； 其中該閥系統經組態以確保至少一個吸附劑床係在該第一組態中，且較佳地至少另一個吸附劑床係在該第二組態中。
  2. 如請求項1之排氣系統，其中： i)該物種係氨，該觸媒係氨氧化觸媒，且其中每一吸附劑床包括氨儲存材料；或者 ii)該物種係甲醛，該觸媒係甲醛氧化觸媒，且其中每一吸附劑床包括甲醛儲存材料；或者 iii)該物種係甲烷，該觸媒係甲烷氧化觸媒，且其中每一吸附劑床包括甲烷儲存材料；或者 (iv)該物種包括VOC，該觸媒係氧化觸媒，且其中每一吸附劑床包括VOC儲存材料。
  3. 如請求項1或請求項2之排氣系統，其中廢氣包括1 ppm至5000 ppm之該物種。
  4. 如前述請求項中任一項之排氣系統，其中該廢氣係處於比有效觸媒處理溫度低至少25℃之溫度下，且較佳地處於環境溫度下。
  5. 如前述請求項中任一項之排氣系統，其中該第二氣體入口併入有加熱裝置以用於提供該經加熱氣體流。
  6. 如請求項5之排氣系統，其中該加熱裝置經組態以提供處於自100℃至600℃、較佳地100℃至350℃之溫度下的氣體流。
  7. 如前述請求項中任一項之排氣系統，其中將廢氣供應至該第一氣體入口及該第二氣體入口兩者，或者其中該第二氣體入口係空氣入口。
  8. 如前述請求項中任一項之排氣系統，其中該系統進一步包括一或多個材料過濾器以預過濾該廢氣。
  9. 如前述請求項中任一項之排氣系統，其中該系統在該複數個吸附劑床之上游包括污染物吸附劑材料，其中該污染物係選自As、SO2 、SO3 、H2 S、Hg及Cl中之一或多者。
  10. 如前述請求項中任一項之排氣系統，其中該閥系統經組態以確保一個吸附劑床係在該第二組態中，且該複數個吸附劑床之剩餘部分係在該第一組態中。
  11. 如前述請求項中任一項之排氣系統，該系統進一步包括用於該物種之與每一吸附劑床連通的一或多個感測器以判定物種裝載狀態，較佳地包括與每一吸附劑床連通之一或多個氨感測器以判定氨裝載狀態。
  12. 如前述請求項中任一項之排氣系統，其中加熱器係氣體燃燒器，較佳地丙烷燃燒器、天然氣燃燒器，或生物氣體燃燒器。
  13. 如前述請求項中任一項之排氣系統，其中緊接在該一個觸媒或每一觸媒之上游提供又一加熱器。
  14. 如前述請求項中任一項之排氣系統，其中該閥系統進一步經組態以在第三組態中為每一吸附劑床獨立建立流體連通以用於冷卻該吸附劑床，其中防止氣體離開該吸附劑床。
  15. HVAC設備、廢水處理廠或一種礦井，其包括如前述請求項中任一項之廢氣系統。
  16. 一種處理包括待處理物種之廢氣之方法，該方法包括將該廢氣傳送通過如請求項1至14中任一項之廢氣系統。
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