一種填充式低溫等離子體協同吸附催化VOCs凈化裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種填充式低溫等離子體協同吸附催化VOCs凈化裝置，包括預除塵裝置和殼體，殼體包括前小后大的進口喇叭、中間段和前大后小的出口喇叭，預除塵裝置、進口喇叭、中間段和出口喇叭依次連通，中間段內設置有低溫等離子體反應器，低溫等離子體反應器內填充有催化劑和活性炭，低溫等離子體反應器連接高頻高壓電源。該凈化裝置集低溫等離子體技術，吸附和催化技術為于一體，相互協同提高VOCs去除率，該裝置具有對污染物分子高效分解且處理能耗低的特點，采用一段式結構，占地面積小，為工業(yè)VOCs的治理開辟了新思路。
【專利說明】
一種填充式低溫等離子體協同吸附催化VOCs凈化裝置
技術領域
[0001]本實用新型涉及一種VOCs凈化技術領域，具體涉一種填充式低溫等離子體協同吸附催化VOCs凈化裝置。
【背景技術】
[0002]VOCs(有機揮發(fā)性氣體)，具有揮發(fā)性，在常溫條件下很容易形成VOCs氣體，造成VOCs大氣污染，破壞臭氧層，危害人類健康和生態(tài)環(huán)境。許多VOCs物質還會引發(fā)城市化學煙霧，造成二次污染，對人類健康產生更大的危害。此外，VOCs作為可吸入顆粒物的前體之一，是造成酸霧、煙霧的重要原因。VOCs產生及排放涉及到工業(yè)行業(yè)，包括石油化工、精細化工、嗔涂、包裝印刷、半導體及電子廣品制造、人造板與木制豕具制造、皮革、涂料、油墨、粘合劑生產、金屬制造等眾多行業(yè)，各行業(yè)中產生VOCs種類繁多，組成復雜。常見的組分有碳氫化合物、苯系物、醇類、酮類、酚類、醛類、酯類、胺類、腈類等。VOCs排放日趨受到廣泛的關注，全世界已在空氣中檢出VOCs約150余種，其中有毒的約80余種，直接導致臭氧生成的前體物有60余種。目前VOCs的排放量沒有一個統(tǒng)一的官方數據，根據2012年環(huán)境保護部頒布的《重點區(qū)域大氣污染防治“十二五”規(guī)劃》2010年全國重點地區(qū)重點城市VOCs排放量417.25噸，但有研究表明當年全國實際排放量約3000萬噸，山東、浙江、江蘇排放量居首，其中山東省(79.6萬噸)、浙江省(52.7萬噸)和江蘇省(51.3萬噸)，占比約為重點區(qū)為重點區(qū)域VOCs排放總量的44%;最小的3區(qū)域為山西(2.6萬噸)、湖南(2.6萬噸)和寧夏(3.95萬噸)。在我國，VOCs治理已刻不容緩。
[0003]低溫等離子體是繼固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)之后的第四種物質形態(tài)，當外加電壓達到氣體的放電電壓時，氣體被擊穿，產生包括電子、各種離子、原子和自由基在內的混合體。放電過程中雖然電子溫度很高，但重粒子溫度很低，整個體系呈現低溫狀態(tài)，所以稱為低溫等離子體。低溫等離子體降解污染物是利用這些高能電子、自由基等活性粒子和廢氣中的污染物作用，使污染物分子在極短時間內發(fā)生分解，并發(fā)生后續(xù)的種反應達到降解污染物的目的。
[0004]雙介質阻擋放電產生的高能電子、離子、自由基和激發(fā)態(tài)分子數量極多，與傳統(tǒng)的電暈放電產生的低溫等離子體技術相比較，其放電密度是電暈放電的1500多倍。與傳統(tǒng)方法相比，低溫等離子體技術與傳統(tǒng)方法相比具有很多優(yōu)點，但由于等離子體降解過程某些產物的不可控，可能會產生一些有害產物，造成二次污染。
[0005]在VOCs凈化領域中，常用的催化劑為貴金屬催化劑，與非貴金屬相比，貴金屬催化劑顯示出更高的催化活性，但存在易揮發(fā)、易高溫燒結和價格昂貴的缺點。非金屬催化劑原料豐富、價格低廉，且具有多種價態(tài)，具有較好的催化活性和高溫穩(wěn)定性，但催化性能不及貴金屬。目前，已有研究表明，非貴金屬催化劑可以通過改性提高催化性能。
[0006]活性炭具有很大的比表面積，獨特的孔道結構和較高的表面活性，因此被廣泛地用作吸附VOCs的吸收劑，但活性炭吸附一定污染物后，凈化效果下降，甚至失效，需進行脫附再生，操作繁鎖，且易產生二次污染?！緦嵱眯滦蛢热荨?br>[0007]為解決上述技術問題，本實用新型設計了一種填充式低溫等離子體協同吸附催化VOCs凈化裝置，在低溫等離子體中引入適量的催化劑，有效地控制反應產物的生成與分布，增加CO2的選擇性，同時在催化劑中摻雜一定比例的活性炭，增加廢氣在凈化裝置中的停留時間，提高能量效率。
[0008]本實用新型采用如下技術方案:
[0009]一種填充式低溫等離子體協同吸附催化VOCs凈化裝置，其包括預除塵裝置和殼體，殼體包括前小后大的進口喇叭、中間段和前大后小的出口喇叭，預除塵裝置、進口喇叭、中間段和出口喇叭依次連通，中間段內設置有低溫等離子體反應器，低溫等離子體反應器內填充有催化劑和活性炭，中間段內設置有若干低溫等離子體反應器，低溫等離子體反應器為雙介質阻擋放電等離子反應器，每個低溫等離子反應器沿氣流方向平行地布置在殼體內，若干低溫等離子體反應器平行均勻布置，進口喇叭內設置有氣流均布裝置，氣流均布裝置的形式是百葉窗式、多孔式、分布格子、槽形鋼分布板或欄桿式分布板，氣流均布裝置的開口率在40%-60%之間。氣流均布裝置保證廢氣均勻地進入等離子體反應器。
[0010]作為優(yōu)選，所述低溫等離子體反應器內的催化劑和活性炭以固定床式填充，催化劑與活性炭的填充質量比例范圍為2:8-4:6。
[0011]作為優(yōu)選，所述催化劑為金屬氧化物催化劑。金屬氧化物催化劑可以是CuO/ZnO/Mg0/Al203催化劑，并用CeO2進行改進，以沸石作為載體，采用的沸石粒徑為40-60目。
[0012]作為優(yōu)選，所述活性炭比表面積范圍為9401112/^-9601]12/^，孔容范圍為0.3 ml/g-
0.5 ml/g。
[0013]作為優(yōu)選，所述預除塵裝置為布袋除塵器。預除塵裝置主要是為了去除廢氣中的粉塵顆粒，防止粉塵堵塞反應器中的催化劑和活性炭，造成設備故障。
[0014]本實用新型裝置集低溫等離子體技術、吸附技術和催化技術于一體，活性炭的加入吸附增加了VOCs在凈化裝置內的停留時間，催化劑的加入催化提高了降解過程的碳平衡，同時催化劑載體也有吸附作用，對VOCs的停留時間也有一定增加作用，雙介質阻擋放電產生的大量活性物質，能與氣體中的VOCs和吸附于活性炭與催化劑表面的污染物發(fā)生反應，在凈化VOCs的同時，還可以達到催化劑和活性炭再生的目的。
[0015]本實用新型的有益效果是:(I)占地面積小;本實用新型裝置采用一段式結構，結構緊湊，適合于不同風量的有機廢氣處理工程；(2)能耗低，效率高;在低溫等離子體反應器內部填充催化劑后，催化劑的協同作用，大大降低了低溫等離子體反應器的濃度，同時催化劑可進一步促進低溫等離子體作用產生的中間產物進一步氧化成COdPH2O,而且活性炭與催化劑的吸附作用保證了VOCs在反應器內的停留時間，提高了設備的凈化效率；(3)投資小;運用價格相對低廉的金屬氧化物催化劑與活性炭作為填充材料，在同等去除率下，與貴金屬氧化物催化劑相比投資成本大大降低，具有很好的應用前景。
【附圖說明】
[0016]圖1是本實用新型的一種結構不意圖；
[0017]圖中:1、預除塵裝置，2、進口喇叭，3、出口喇叭，4、中間段，5、氣流均布裝置，6、低溫等離子體反應器，7、催化劑，8、活性炭。
【具體實施方式】
[0018]下面通過具體實施例，并結合附圖，對本實用新型的技術方案作進一步的具體描述:
[0019]實施例:如附圖1所示，一種填充式低溫等離子體協同吸附催化VOCs凈化裝置，其包括預除塵裝置I和殼體，殼體包括前小后大的進口喇叭2、中間段4和前大后小的出口喇叭3，預除塵裝置、進口喇叭、中間段和出口喇叭依次連通，中間段內設置有若干低溫等離子體反應器6，低溫等離子體反應器內填充有催化劑7和活性炭8，低溫等離子體反應器為雙介質阻擋放電等離子反應器，每個低溫等離子反應器沿氣流方向平行地布置在殼體內，若干低溫等離子體反應器平行均勻布置，進口喇叭內設置有氣流均布裝置5，氣流均布裝置的形式可以是百葉窗式、多孔式、分布格子、槽形鋼分布板或欄桿式分布板，氣流均布裝置的開口率為50%，低溫等離子體反應器內的催化劑和活性炭以固定床式填充，催化劑與活性炭的填充質量比例范圍為3:7，催化劑為金屬氧化物CuO催化劑，并用CeO2進行改進，以沸石作為載體，采用的沸石粒徑為50目，活性炭比表面積為950 1112/^，孔容為0.4 ml/g，預除塵裝置為布袋除塵器。
[0020]該凈化裝置運行時，廢氣經除塵處理后，進入進口喇叭，通過氣流均布裝置均勻地進入低溫等離子反應器，在放電氣隙內發(fā)生等離子氧化反應與催化氧化反應，生成0)2和H2O,同時吸附部分較難氧化的VOCs物質，隨著等溫等離子體的持續(xù)作用，吸附的VOCs物質也逐漸氧化成CO2和H2O,最終，凈化后的廢氣從出口喇叭排出。
[0021]以上所述的實施例只是本實用新型的一種較佳的方案，并非對本實用新型作任何形式上的限制，在不超出權利要求所記載的技術方案的前提下還有其它的變體及改型。
【主權項】
1.一種填充式低溫等離子體協同吸附催化VOCs凈化裝置，其特征是，其包括預除塵裝置和殼體，殼體包括前小后大的進口喇叭、中間段和前大后小的出口喇叭，預除塵裝置、進口喇叭、中間段和出口喇叭依次連通，中間段內設置有低溫等離子體反應器，低溫等離子體反應器內填充有催化劑和活性炭，低溫等離子體反應器連接高頻高壓電源，中間段內設置有若干低溫等離子體反應器，低溫等離子體反應器為雙介質阻擋放電等離子反應器，每個低溫等離子反應器沿氣流方向平行地布置在殼體內，若干低溫等離子體反應器平行均勻布置，進口喇叭內設置有氣流均布裝置，氣流均布裝置的形式是百葉窗式、多孔式、分布格子、槽形鋼分布板或欄桿式分布板，氣流均布裝置的開口率在40%-60%之間。2.根據權利要求1所述的一種填充式低溫等離子體協同吸附催化VOCs凈化裝置，其特征是，所述低溫等離子體反應器內的催化劑和活性炭以固定床式填充，催化劑與活性炭的填充質量比例范圍為2:8-4:6。3.根據權利要求1所述的一種填充式低溫等離子體協同吸附催化VOCs凈化裝置，其特征是，所述催化劑為金屬氧化物催化劑。4.根據權利要求1所述的一種填充式低溫等離子體協同吸附催化VOCs凈化裝置，其特征是，所述活性炭比表面積范圍為940 1112/^-9601112/^，孔容范圍為0.3 ml/g-0.5 ml/g。5.根據權利要求1所述的一種填充式低溫等離子體協同吸附催化VOCs凈化裝置，其特征是，所述預除塵裝置為布袋除塵器。
【文檔編號】B01D53/86GK205672786SQ201620420608
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年5月11日 公開號201620420608.4, CN 201620420608, CN 205672786 U, CN 205672786U, CN-U-205672786, CN201620420608, CN201620420608.4, CN205672786 U, CN205672786U
【發(fā)明人】包浩, 施平平, 錢東升, 傅偉根, 屠天云
【申請人】浙江中泰環(huán)保股份有限公司