[發明專利]一種多相混合催化氧化VOCs處理方法及處理系統

在審

• 申請號: 201610284382.4
• 申請日: 2016-05-04
• 公開（公告）號: CN105749743A
• 公開（公告）日: 2016-07-13
• 發明（設計）人: 張少山
• 申請（專利權）人: 廣州高山環境科技有限公司
• 主分類號: B01D53/86
• 分類號: B01D53/86;B01D53/75;B01D53/78;B01D53/44;B01D47/06
• 代理公司: 南昌佳誠專利事務所 36117
• 代理人: 閔蓉

技術領域

本發明涉及大氣環境污染治理領域，具體涉及一種多相混合催化氧化VOCs處理方法及處理系統。

背景技術

我國工業的迅速發展，使我國成為了世界第二大經濟體，特別是近幾年石油化工、紡織印染、五金、塑料、印刷、裝飾、食品、制藥等行業的飛速發展，使得VOCs（揮發性有機氣體）的排放量及濃度越來越高，導致了區域性的灰霾天氣每年維持在高位水平，并呈現出酸雨頻率高、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，要么是企業的廢氣處理建設和運行成本居高不下。

現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℃，廢氣的有機物在高溫、催化劑作用下發生氧化反應，使廢氣中的有機化合物變成CO2和H2O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。

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生的灰塵顆粒表面覆蓋，極易失效。

發明內容

本發明的目的在于提出一種多相混合催化氧化VOCs處理方法及處理系統，以解決上述問題。

本發明的技術方案是這樣實現的：一種多相混合催化氧化VOCs處理方法，通過集氣罩和集氣管道動力輸送VOCs氣體到預處理裝置，VOCs氣體預處理后依次進入多相混合催化氧化裝置、進入光催化氧化裝置后排放。

進入到所述的多相混合催化氧化裝置中的氣體，進行第一級催化氧化反應和第二級催化氧化反應；在第一級催化氧化反應中，氣體通過由微電解合金礦催化劑顆粒和紫外光為催化介質組成的不少于一層的反應隔層，同時對氣體噴淋氧化劑溶液；在第二級催化氧化反應中，氣體在紫外光照射下通過由光催化氧化納米復合材料構成的不少于一層的反應隔層。

在上述技術方案中，優選地，所述的微電解合金礦催化劑顆粒為摻雜稀土/貴金屬的催化劑。

在上述技術方案中，優選地，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，所述的光催化活性納米材料為TiO₂。

在上述技術方案中，優選地，在所述的預處理裝置中，采用氧化除臭溶液循環對VOCs氣體垂直噴淋，以除去這些廢氣攜帶的粉塵顆粒、膠狀雜質,并初步催化氧化VOCs氣體；所述氧化除臭溶液噴淋后循環利用。

在上述技術方案中，優選地，所述光催化氧化裝置中，氣體再次通過由光催化氧化納米復合材料構成的不少于一層的反應隔層。

本發明還涉及一種實施所述多相混合催化氧化VOCs處理方法的處理系統，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動控制的電氣控制單元。

在上述技術方案中，優選地，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。

在上述技術方案中，優選地，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，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。

在上述技術方案中，優選地，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，所述的光催化反應隔層內含有光催化氧化納米復合材料，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TiO₂。

在上述技術方案中，優選地，所述的光催化氧化裝置與所述第二級反應處理室的內部結構相同。

在上述技術方案中，優選地，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、濃度參數的處理功能，過程控制功能以及遠程通信、傳輸功能。

實施本發明具有以下有益效果：

（1）高效催化劑-光量子能催化氧化技術和吸附材料相結合，提高了氧化效率和使用壽命，處理率90%以上；

（2）系統模塊化設計，便于組合配置和擴展，便于方案設計、安裝、調試、維護；