一種多相混合催化氧化VOCs處理系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種多相混合催化氧化VOCs處理系統(tǒng)，包括順次連接的集氣裝置、引風裝置、預處理裝置、多相混合催化氧化裝置、光催化氧化裝置以及用于各裝置聯(lián)動控制的電氣控制單元，所述的多相混合催化氧化裝置包括第一級催化氧化反應室和第二級催化氧化反應室。具有低能耗、反應快速、高凈化率、高安全性能、無二次污染、運行穩(wěn)定、操作和維護方便等技術優(yōu)勢，功能模塊化設計，使系統(tǒng)各級模塊組合簡單、靈活，相比現(xiàn)有相關技術，投資成本和運營成本大大降低，安裝方便，基本不受場地條件限制，以滿足不同行業(yè)、不同領域應用的需要。
【專利說明】
一種多相混合催化氧化VOCs處理系統(tǒng)
技術領域
[0001] 本實用新型涉及大氣環(huán)境污染治理領域，具體涉及一種多相混合催化氧化VOCs處 理系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002] 我國工業(yè)的迅速發(fā)展，使我國成為了世界第二大經(jīng)濟體，特別是近幾年石油化工、 紡織印染、五金、塑料、印刷、裝飾、食品、制藥等行業(yè)的飛速發(fā)展，使得V0Cs(揮發(fā)性有機氣 體)的排放量及濃度越來越高，導致了區(qū)域性的灰霾天氣每年維持在高位水平，并呈現(xiàn)出酸 雨頻率高、臭氧濃度高、細顆粒物濃度高和灰霾天氣嚴重的"三高一嚴重"的大氣污染特征， 因此大氣污染問題是困擾我國發(fā)展及人民生活水平提高的難題。目前的VOCs氣體的處理技 術并不理想，要么是處理效果差，要么是企業(yè)的廢氣處理建設和運行成本居高不下。
[0003] 現(xiàn)有蓄熱式燃燒催化氧化法VOCs處理技術，如圖1，其基本原理是將有機廢氣通過 集氣管道進入燃燒氧化裝置并加熱到800~900°C，廢氣的有機物在高溫、催化劑作用下發(fā)生 氧化反應，使廢氣中的有機化合物變成C02和H20等無機化合物，剩余酸性廢氣通過噴淋洗 滌塔處理，直接排放到大氣。
[0004] 蓄熱式燃燒催化氧化法VOCs處理技術主要存在以下缺點：（1)設備成套投資較大、 占地面積大，重量較大(一般超過10噸），承載要求高；（2)氣體高溫燃燒操作要求高，安全性 問題突出，行業(yè)適應性受到限制；（4)需要預熱，能耗較高，運行成本高；（5)高溫燃燒的同 時，產(chǎn)生大量氮氧化物及其衍生物等二次污染問題；（5)反應室中催化劑受燃燒氧化后產(chǎn)生 的灰塵顆粒表面覆蓋，極易失效。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本實用新型的目的在于提出一種多相混合催化氧化VOCs處理系統(tǒng)。
[0006] 本實用新型的技術方案是這樣實現(xiàn)的：一種多相混合催化氧化VOCs處理系統(tǒng)，其 特征在于，包括順次連接的集氣裝置、引風裝置、預處理裝置、多相混合催化氧化裝置、光催 化氧化裝置以及用于各裝置聯(lián)動控制的電氣控制單元，所述的多相混合催化氧化裝置包括 第一級催化氧化反應室和第二級催化氧化反應室。
[0007] 本實用新型所述的一種多相混合催化氧化VOCs處理系統(tǒng)中，所述的第一級催化氧 化反應室所述的第一級催化氧化反應室設有設于兩隔板一之間的微電解反應隔層和UV燈 組件一。
[0008] 本實用新型所述的一種多相混合催化氧化VOCs處理系統(tǒng)中，所述的微電解反應隔 層設有微電解合金礦催化劑顆粒，在此，所述的微電解合金礦催化劑顆粒為摻雜稀土或貴 金屬的催化劑。
[0009] 本實用新型所述的一種多相混合催化氧化VOCs處理系統(tǒng)中，所述的第二級催化氧 化反應室設有設于兩隔板二之間的UV燈組件二和光催化反應隔層。
[0010] 本實用新型所述的一種多相混合催化氧化VOCs處理系統(tǒng)中，所述的光催化反應隔 層內(nèi)設有光催化氧化納米復合材料。
[0011] 本實用新型所述的一種多相混合催化氧化V0CS處理系統(tǒng)中，所述的光催化氧化納 米復合材料由光催化活性納米材料與活性碳纖維復合而成，所述的光催化活性納米材料為 Ti〇2〇
[0012] 本實用新型所述的一種多相混合催化氧化VOCs處理系統(tǒng)中，所述的光催化氧化裝 置與所述第二級催化氧化反應室的內(nèi)部結(jié)構(gòu)相同。
[0013] 本實用新型所述的一種多相混合催化氧化VOCs處理系統(tǒng)中，所述的電氣控制單元 具有對輸入和輸出氣體的流速、流量、溫度、壓力、濃度參數(shù)的處理功能，過程控制功能以及 遠程通信、傳輸功能。
[0014] 實施本實用新型具有以下有益效果：
[0015] (1)高效催化劑-光量子能催化氧化技術和吸附材料相結(jié)合，提高了氧化效率和使 用壽命，處理率90%以上；
[0016] (2)系統(tǒng)模塊化設計，便于組合配置和擴展，便于方案設計、安裝、調(diào)試、維護；
[0017] (3)常溫、常壓下長期穩(wěn)定運行，反應條件溫和，安全性能高，應用領域廣；
[0018] (4)對有機物的降解以生成含氧基團的小分子化合物為主，不產(chǎn)生二次污染物；
[0019] (5)可以多系統(tǒng)并行，適應各種的處理風量，易于設計、投資成本低，占用面積?。?br>[0020] 系統(tǒng)相比其它處理技術能耗較低、氧化劑耗材少，運行成本低廉。
【附圖說明】
[0021] 圖1為【背景技術】中的處理方法原理圖；
[0022]圖2為處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023] 圖3為多相混合催化氧化裝置中第一級催化氧化反應室結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024] 圖4為多相混合催化氧化裝置中第二級催化氧化反應室結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖5為光催化氧化原理圖。
[0026]圖中：集氣裝置100;集氣罩110;輸氣管120;預處理裝置200;噴淋循環(huán)裝置210;多 相混合催化氧化裝置300;第一級催化氧化反應室310;氧化劑噴淋器311;隔板一312;微電 解反應隔層313;UV燈組件一 314;第二級催化氧化反應室320;UV燈組件二321;光催化反應 隔層322;隔板二323;光催化氧化裝置400;控制柜500;煙囪600;引風裝置700。
【具體實施方式】
[0027]下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行 清楚、完整地描述。
[0028]如圖2所示，本發(fā)明創(chuàng)造的多相混合催化氧化VOCs處理系統(tǒng)的優(yōu)選方案，包括順次 連接的集氣裝置100、引風裝置700、預處理裝置200、多相混合催化氧化裝置300和光催化氧 化裝置400。
[0029]所述的集氣裝置100包括集氣罩110和輸氣管120,所述輸氣管120道通過法蘭連 接，在引風裝置700的動力下，VOCs氣體被輸送到預處理裝置200,所述的引風裝置700具體 采用渦輪式玻璃鋼防腐蝕戶外型節(jié)能風機。
[0030]所述的預處理裝置200中，帶粉塵顆粒、膠狀物質(zhì)及其它雜質(zhì)的VOCs氣體在此先進 行預處理;預處理裝置200設有噴淋循環(huán)裝置210，在此采用氧化除臭溶液循環(huán)對有機廢氣 垂直噴淋，一方面除去這些廢氣攜帶的粉塵顆粒、膠狀雜質(zhì)及其他雜質(zhì)，廢氣攜帶的物質(zhì)部 分溶解到溶液中，溶液循環(huán)使用；另一方面，能初步催化氧化有機廢氣。所述氧化除臭溶液 由自來水和氧化除臭物質(zhì)的混合液制成，氧化除臭溶液循環(huán)使用一段時間后，做為廢水另 作凈化處理。
[0031] 如圖3、圖4所示，所述的多相混合催化氧化裝置300包括第一級催化氧化反應室 310和第二級催化氧化反應室320;
[0032] 所述的第一級催化氧化反應室310設有設于兩隔板一 312之間的微電解反應隔層 313和UV燈組件一314;
[0033] 所述的微電解反應隔層313設有微電解合金礦催化劑顆粒，在此，所述的微電解合 金礦催化劑顆粒優(yōu)選為摻雜稀土或貴金屬的催化劑；
[0034]微電解反應隔層313和UV燈組件一 314間隔分布，兩者均不少于一層。
[0035] 所述的第一級催化氧化反應室310頂部設有氧化劑噴淋器311，優(yōu)選地，此處所述 氧化劑噴淋器311內(nèi)的氧化劑可以是雙氧水。
[0036] 所述的第二級催化氧化反應室320設有設于兩隔板二323之間的UV燈組件二321和 光催化反應隔層322;所述UV燈組件二321和光催化反應隔層322均不少于一層；
[0037] 所述的光催化反應隔層322內(nèi)含有光催化氧化納米復合材料；
[0038] 進一步地，所述的光催化氧化納米復合材料由光催化活性納米材料與活性碳纖維 復合而成;活性碳纖維(active carbon fiber，ACF)具有比表面積大、吸附容量高、吸脫附 速度快、纖維直徑小、吸附質(zhì)擴散路徑短、吸附質(zhì)在內(nèi)擴散阻力小凈化效率高、再生容易等 優(yōu)良性能。將光催化活性納米材料與活性碳纖維的吸附性能相結(jié)合，通過光催化作用降解 吸附在活性碳纖維上的有機物，增強吸附劑的凈化能力，延長吸附劑的使用壽命;吸附劑載 體的吸附能力為光催化反應提供高濃度環(huán)境，提高了光催化反應的效率，使光催化技術能 更好地發(fā)揮其優(yōu)越的去除VOCs等有害氣體和異味的性能。
[0039] 進一步地，所述的光催化活性納米材料為銳鈦型氧化鈦(Ti〇2);
[0040] 所述的VOCs進入多相混合催化氧化裝置300后，穿過內(nèi)部多層微電解合金礦催化 劑顆粒和光催化氧化納米復合材料組成的氧化載體，氧化劑溶液在催化劑、紫外光共同作 用下生成氧化性極強的羥基自由基團、過氧化物自由基團、臭氧、活性氧分子，這些活性氧 化性分子能在極短的時間內(nèi)將VOCs氣體分子氧化分解，生成無機化合物、部分小分子有機 酸等物質(zhì)。獨特的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，使有機氣體在反應體內(nèi)形成多級回旋，延長氣體的接觸反應時 間，使VOCs氣體得到充分氧化分解。
[0041] 進一步地，所述的多相混合催化氧化裝置300采用模塊化設計，可根據(jù)應用方案的 需要增加或減少氧化處理模塊，同時也便于維護。
[0042]如圖5,所述的第二級催化氧化反應室320中的反應機理為： ;:i： ,省* *:眾:一^#'..級辦..J: S:' u)....+:' 繼:中.fev:
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[0044] 式中，X代表有機物，反應生成的R ·及X ·進一步再與· OH，H2〇2,〇2-，H〇2-反應，使 有機物分子結(jié)構(gòu)發(fā)生C-C鍵開裂，氧化分解，最后氧化為C〇2和H2〇。
[0045] 所述的光催化氧化裝置400作為本系統(tǒng)的末端處理裝置，內(nèi)部結(jié)構(gòu)與多相混合催 化氧化裝置300第二級催化氧化反應室320相似，配以多層光催化氧化納米復合材料，在特 定頻譜紫外光的作用下，將前級處理的殘余VOCs及中間產(chǎn)物最終氧化分解成以無機成分 為主的最終產(chǎn)物排放。光催化氧化裝置400采用模塊化設計，便于增減處理模塊和維護。
[0046] 所述的光催化氧化裝置400后接用于處理后達標氣體排放的煙囪600。
[0047] 進一步地，本系統(tǒng)電氣控制單元以PLC為控制器，配套高品質(zhì)電氣開關，輸入輸出 模塊、觸摸屏，可實現(xiàn)手動、自動、遠程等控制功能，同時具有對輸入和輸出氣體的流速、流 量、溫度、壓力、濃度參數(shù)的處理功能，過程控制功能以及遠程通信、傳輸功能?？刂乒?00為 戶外型耐腐蝕設計，適應于戶外安裝，內(nèi)置風機變頻器，輸出控制風機啟動和正常運行所需 轉(zhuǎn)速和風量。
[0048]進一步地，系統(tǒng)末端排放根據(jù)需要，可配套安裝VOCs在線監(jiān)測儀，監(jiān)測TVOCs或其 它有機成分的數(shù)據(jù)。
[0049] 整個系統(tǒng)采用模塊化設計，根據(jù)用戶現(xiàn)場實際情況，通過處理模塊串并聯(lián)組合，完 成一定VOCs氣體容量的處理（按風量計算10000m 3/h以下）；對于VOCs氣體容量較大的場合 (按風量計算l〇〇〇〇m 3/h以上)可以設計成多組相對獨立的處理系統(tǒng)同時運行。
[0050] 以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本 實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型 的保護范圍之內(nèi)。
【主權項】
1. 一種多相混合催化氧化VOCs處理系統(tǒng)，其特征在于，包括順次連接的集氣裝置、引風 裝置、預處理裝置、多相混合催化氧化裝置、光催化氧化裝置以及用于各裝置聯(lián)動控制的電 氣控制單元，所述的多相混合催化氧化裝置包括第一級催化氧化反應室和第二級催化氧化 反應室。2. 如權利要求1所述的處理系統(tǒng)，其特征在于，所述的第一級催化氧化反應室所述的第 一級催化氧化反應室設有設于兩隔板一之間的微電解反應隔層和UV燈組件一。3. 如權利要求1~2任意一項所述的處理系統(tǒng)，其特征在于，所述的第二級催化氧化反應 室設有設于兩隔板二之間的UV燈組件二和光催化反應隔層。4. 如權利要求3所述的處理系統(tǒng)，其特征在于，所述的光催化氧化裝置與第二級催化氧 化反應室的內(nèi)部結(jié)構(gòu)相同。5. 如權利要求4所述的處理系統(tǒng)，其特征在于，所述的電氣控制單元具有對輸入和輸出 氣體的流速、流量、溫度、壓力、濃度參數(shù)的處理功能，過程控制功能以及遠程通信、傳輸功 能。
【文檔編號】B01D53/74GK205672785SQ201620387473
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年5月4日 公開號201620387473.6, CN 201620387473, CN 205672785 U, CN 205672785U, CN-U-205672785, CN201620387473, CN201620387473.6, CN205672785 U, CN205672785U
【發(fā)明人】張少山
【申請人】廣州高山環(huán)境科技有限公司