CN113499683A - 一种基于催化氧化的VOCs复合处理系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于催化氧化的VOC_s复合处理系统及方法。本发明一种基于催化氧化的VOC_s复合处理系统，包括废气引风机、主排风机、脱附主风机、冷却引风机、加热器、三个复合处理装置。三个复合处理装置结构相同，均包括吸附单元和臭氧催化氧化单元。吸附单元的输出口与臭氧催化氧化单元的输入口连接。吸附单元对VOCs废气进行吸附。臭氧催化氧化单元内设置有催化，在输入臭氧的情况下，对VOCs废气进行催化氧化分解。本发明中的催化剂是分别由α、β、γ晶型催化剂混合而成，发挥最大的热稳定性和高催化活性，不易烧结。此外，本发明通过催化氧化来实现VOCs废气的分解，能耗较低，且系统更加稳定可靠。

Description

一种基于催化氧化的VOCs复合处理系统及方法

技术领域

本发明属于超低浓度、大风量有机废气处理技术领域。具体涉及一套挥发性有机物复合处理装置及其处理工艺。

背景技术

VOCs废气具有极强的挥发性，其产生途径多元化，主要来自涂装、机动车尾气、重金属冶炼。对空气有着严重污染，同时对人体健康也会产生极大影响。工业VOCs常用的治理技术有：吸附、燃烧、催化氧化、吸收等。

吸附法去除有机物是利用比表面积大,具有多孔结构的活性炭、碳纤维、分子筛等吸附剂,将有机物分子截留,当废气通过吸附床时,有机物就被吸附在孔内,使气体得到净化。吸附法主要适用于风量大、湿度低、温度低、浓度小于5000ppm的VOCs气体的回收处理。VOCs吸附效果的影响因素很多,吸附剂本身的物理性质、化学性质、VOCs的分子结构、外界环境的温度、湿度及共存污染物等都会影响吸附法的工艺性能。分子筛转轮实际上是一种浓缩器，利用分子筛作为吸附材料，可使原本高风量、低浓度的VOCs废气，转换成低风量、高浓度的废气，浓缩倍数达到5-20倍。转轮为蜂窝状结构，可分为处理区、再生区、冷却区，浓缩转轮在各个区内连续运转。在处理区VOCs被吸附剂吸附去除，净化后的空气从浓缩转轮的处理区间排出。吸附于浓缩转轮中的有机废气VOCs，在再生区经热风处理而被脱附。浓缩转轮在冷却区被冷却，经过冷却区的空气，再经过加热后作为再生空气使用，达到节能的效果。

臭氧催化氧化是一种在低温条件下进行的高级氧化技术，它的机理是在催化氧化反应过程中，臭氧和VOCs被吸附在催化剂的表面，臭氧分解产生活性氧，活性氧与VOCs发生反应，最终生成二氧化碳和水。研究发现自由基可能为氧自由基和羟基自由基两种，这两种自由基的氧化性极强，其氧化能力与自由基的数目呈线性关系。现如今多采用负载型催化剂，其载体主要有氧化铝、二氧化硅、二氧化钛、沸石、分子筛。负载的活性组分有贵金属、非贵金属。臭氧催化氧化工艺简单可靠稳定，对VOCs的净化效果显著。

有机废气的成分复杂，浓度差异大，尤其是工业生产中排放的有机废气。对于不同VOCs的处理，仅用单一工艺，处理效率较低且单独使用时存在反应不完全、副产物难以控制等缺点，所以通常采用两种工艺相结合的方法对VOCs进行处理。

发明内容

本发明的目的在于针对前述的技术问题，提供一种基于催化氧化的VOC_s复合处理系统及方法

本发明一种基于催化氧化的VOC_s复合处理系统，包括废气引风机、主排风机、脱附主风机、冷却引风机、加热器、三个复合处理装置。三个复合处理装置结构相同，均包括吸附单元和臭氧催化氧化单元。吸附单元的输出口与臭氧催化氧化单元的输入口连接。吸附单元对VOCs废气进行吸附。臭氧催化氧化单元内设置有催化，在输入臭氧的情况下，对VOCs废气进行催化氧化分解。

三个复合处理装置均具有五个通气口，分别为废气进口、脱附进口、冷却进口、臭氧进口和净化出气口。废气进口、脱附进口和冷却进口均连接到吸附单元的输入口；臭氧进口连接到臭氧催化氧化单元的臭氧供给口；臭氧催化氧化单元的输出口连接到净化出气口。三个复合处理装置的废气进口均连接到VOCs废气输送管道。冷却引风机的出风口连接到三个复合处理装置的冷却进口。三个复合处理装置的净化出气口通过三个阀门连接到烟囱，并通过另三个阀门连接到脱附主风机的进风口。脱附主风机的出风口经过加热器和阀门连接到三个复合处理装置的脱附进气口。臭氧发生器的臭氧出口连接到三个复合处理装置的臭氧进口。冷却引风机的出风口连接到三个复合处理装置的冷却进口。

作为优选，所述的复合处理装置具有三种工作状态，分别为吸附状态、脱附分解状态和冷却状态。吸附状态下，VOCs废气从废气进口输入，在吸附单元中被脱除有机污染物后从净化出气口输出。脱附分解状态下，热气流从脱附进口输入，使得吸附单元中有机污染物脱出，实现VOCs废气的浓缩；浓缩后的VOCs废气进入臭氧催化氧化单元；臭氧从臭氧进口输入到臭氧催化氧化单元，臭氧催化氧化单元在臭氧和催化剂的作用下对VOCs废气进行催化氧化分解。冷却状态下，冷气流从冷却进口输入，使得吸附单元的温度降低，直到吸附单元能够再次吸附VOCs废气。

作为优选，所述臭氧催化氧化单元中的采用的催化剂选用以三种不同晶型的金属氧化物颗粒为载体，采用过饱和浸渍法制备的MnOx-CeOx-LaOx催化剂。

作为优选，所述的三种金属氧化物颗粒的晶型分别为α、β、γ晶型。α、β、γ晶型的金属氧化物的质量比为3:4:3。

作为优选，所述的金属氧化物为氧化铝。

作为优选，脱附主风机的出风口与三个复合处理装置的脱附进气口之间还设置有质量流量计和阻燃器。

作为优选，脱附主风机的出风口与三个复合处理装置的脱附进气口之间还设置有第二三通阀。第二三通阀的第三通气口与废气输送管道连接。

作为优选，所述吸附单元内的吸附材料采用活性炭、分子筛、黏土、沸石或金属有机骨架材料。

作为优选，所述的吸附单元采用分子筛转轮。分子筛转轮的转轮直径为2000～3000mm，厚度为500～600mm。

作为优选，VOCs废气输送管道与三个复合处理装置之间设置有依次串联的废气引风机和干式过滤箱。

作为优选，所述的干式过滤箱内设置有依次排列的初效过滤器、中效过滤器和高效过滤器。初效过滤器、中效过滤器和高效过滤器均采用快拆式铝框滤袋。其中，初效过滤器的滤袋为过滤棉材质，过滤粒径≥5μm。中效过滤器的滤袋为无纺布材质，过滤粒径为1～5μm。高效过滤器的滤袋为玻璃纤维材质，过滤粒径为0.1～1μm。干式过滤箱的输入口、任意两个过滤器之间和输出口均引出压差表。

作为优选，废气引风机与干式过滤箱之间设置有第一三通阀。第一三通阀的第一通气口连接；第一三通阀的第二通气口与干式过滤箱的输入口连接。第一三通阀的第三通气口与烟囱连接。在发生故障时通过切换第一三通阀对VOCs废气进行排空处理。

作为优选，三个复合处理装置的废气进口、脱附进口、冷却进口和臭氧进口处均设置有翻板阀。

该基于催化氧化的VOC_s复合处理系统的具体处理过程按以下步骤进行：

步骤一、将三个复合处理装置分别定义为第一复合处理装置、第二复合处理装置和第三复合处理装置的。第一复合处理装置的废气进口和净化出气口开启，进入吸附状态，第一复合处理装置的吸附单元对输入的VOCs废气中的有机污染物进行吸附浓缩。

步骤二、当第一复合处理装置内的的吸附单元吸附饱和后，第一复合处理装置进入脱附分解状态。加热器加热得到的加热器从第一复合处理装置的脱附进口进入到第一复合处理装置的吸附单元，使得第一复合处理装置内吸附的有机物脱附并随气流进入到臭氧催化氧化单元。臭氧发生器产生的臭氧进入第一复合处理装置的臭氧催化氧化单元中；臭氧催化氧化单元对有机污染物进行催化氧化。同时，第二复合处理装置进入吸附状态。

步骤三、当第二复合处理装置内的吸附单元吸附饱和后，第二复合处理装置进入脱附分解状态。第三复合处理装置进入吸附状态。第一复合处理装置进入冷却状态，冷却引风机从外界环境中引入冷气流到第一复合处理装置的吸附单元中，使得第一复合处理装置内的温度降低，恢复原有的吸附能力。第一复合处理装置输出的温度升高的气流汇入到处于脱附分解状态的第二复合处理装置中，以此来降低能耗。

步骤四、第一复合处理装置、第二复合处理装置和第三复合处理装置在吸附状态、脱附分解状态和冷却状态之间循环切换，使得任意时刻下均有一个复合处理装置处于吸附状态。

本发明具有的有益效果是：

1、本发明VOCs净化效率高。本发明使用的是一套“复合式”VOCs处理装置，采用的吸附剂为分子筛，分子筛吸附、脱附效率高，可以将大部分VOCs吸附浓缩，再通过臭氧催化氧化处理，臭氧催化氧化单元将VOCs气体降解为二氧化碳和水，达标则排放，不达标将循环处理。综合来说，本发明的装置对于VOCs的净化效果显著。臭氧催化氧化装置中的节能型高温变换催化剂是分别由α、β、γ晶型催化剂混合而成，发挥最大的热稳定性和高催化活性，不易烧结。

2、本发明节能环保，无二次污染物。本发明燃烧后的尾气小部分进入大气，大部分被送往吸附单元冷却区，用于分子筛转轮再利用，这样既可以满足催化氧化和吸附所需热能，也达到节能的目的。此外，分子筛转轮吸附VOCs所产生的压降极低，可大大减少电力能耗。臭氧催化氧化将VOCs降解为二氧化碳和水，尾气通过检测达标才通往大气排放，无其他副产物，无二次污染。

3、本发明处理工艺简单，稳定易控制，安全可靠。本发明工艺只包括过滤、吸附单元和臭氧催化氧化单元，处理工艺简单，设备运行简单，通过PLC控制，稳定方便易管理。废气经过干式过滤器进行预处理，将废气中混有的颗粒物去除后进行后续的工艺，安全可靠，产生臭氧的臭氧发生器及其电控设备均可远端放置，不与废气直接接触。此外，本发明采用模组化设计，具备了最小的空间需求，且提供了持续性及无人化的操控模式。并且，本发明采用PLC自控技术，系统自动化控制，单键启动，操作简单，并可搭配人机界面监控重要操作数据，对整个处理工艺进行灵活、准确控制，提高整个工艺的稳定性和可控性.

4、投资和运行费用低，适用范围广。本发明针对浓度低、风量大、成分复杂的工业排放废气的处理，选用分子筛转轮使原本高风量、低浓度的VOCs废气，转换成低风量、高浓度的废气，浓缩倍数达到5-20倍，大大缩小后处理设备的规格，运行成本更低，适用于喷涂、印刷、涂料生产等大部分VOCs排放行业，极其适用于中、小型工业污染企业，本发明工艺处理中不会产生二次污染，对于无污水处理设施及环保投资有限的企业尤其适合，设备和运行成本低，后期维护简单、可控。

5、本发明采用过滤技术，利用干式过滤箱高效净化废气中的颗粒物，保证后续设备的稳定、高效运行。

附图说明

图1为本发明的废气处理工艺流程图；

图2为具体实例中烘干尾气和本发明对VOCs废气处理结果的对比谱图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明做进一步说明。

如图1所示，一种基于催化氧化的VOC_s复合处理系统，能够对挥发性有机物进行吸脱附-臭氧催化氧化复合处理，其包括废气引风机1-1、主排风机1-2、脱附主风机1-3、冷却引风机1-4、阻燃器3、干式过滤器4、第一三通阀5-1、第二三通阀5-1、阀门组、质量流量计6、加热器11、第一复合处理装置8、第二复合处理装置9和第三复合处理装置10。第一复合处理装置8、第二复合处理装置9和第三复合处理装置10能够对挥发性有机物进行吸脱附与臭氧催化氧化复合处理。

第一复合处理装置8、第二复合处理装置9和第三复合处理装置10结构相同，均为吸脱附-臭氧催化氧化复合装置。吸脱附-臭氧催化氧化复合装置包括吸附单元和臭氧催化氧化单元。吸附单元的输出口与臭氧催化氧化单元的输入口连接。吸附材料采用活性炭、分子筛、黏土、沸石或金属有机骨架材料。本实施例中，吸附单元优选分子筛转轮。分子筛转轮分为处理区、再生区和冷却区。分子筛转轮的转轮直径为2000～3000mm，厚度为500～600mm。

臭氧催化氧化单元在工作过程中的臭氧浓度应为1500～2000mg/m³；VOCs废气与臭氧的比例为1：15～1：10。臭氧催化氧化单元中的采用节能型高温变换的非贵金属负载型催化剂。贵金属杂原子多，在较高温度下易烧结，因升华而导致活性组分流失，使活性降低，而且价格昂贵，无法大规模使用。非贵金属催化剂的活性已足以应用于工业方面，用于构建非贵金属电催化剂的过渡金属元素，包括铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)、铜(Cu)、钼(Mo)和钨(W)。催化剂的载体为三氧化二铝、二氧化硅、二氧化钛、沸石或分子筛。

作为一种优选的技术方案所述的催化剂选用以α-A1₂0₃、β-A1₂0₃、γ-A1₂0₃三种不同晶型颗粒为载体，采用过饱和浸渍法制备的MnOx-CeOx-LaOx催化剂。载体由三种不同晶型的氧化物混合而成，三种晶型分别为α、β、γ晶型。使得催化剂发挥最大的热稳定性和高催化活性，不易烧结。不同催化剂初始的晶型将对还原后的催化剂性质有较大影响，为了达到最好的催化活性，该发明所使用催化剂的混合比例分别为30％、40％、30％。

吸脱附-臭氧催化氧化复合装置具有五个通气口，分别为废气进口、脱附进口、冷却进口、臭氧进口和净化出气口。废气进口、脱附进口和冷却进口均连接到吸附单元的输入口；臭氧进口连接到臭氧催化氧化单元的臭氧供给口；臭氧催化氧化单元的输出口连接到净化出气口。

吸脱附-臭氧催化氧化复合装置具有三种工作状态，分别为吸附状态、脱附分解状态和冷却状态。吸附状态下，VOCs废气从废气进口输入，在吸附单元中被脱除有机污染物后从净化出气口输出。脱附分解状态下，热气流从脱附进口输入，使得吸附单元中有机污染物脱出，实现VOCs废气的浓缩；浓缩后的VOCs废气进入臭氧催化氧化单元；臭氧从臭氧进口输入到臭氧催化氧化单元，臭氧催化氧化单元在臭氧和催化剂的作用下对VOCs废气进行催化氧化分解。冷却状态下，冷气流从冷却进口输入，使得吸附单元的温度降低，直到吸附单元能够再次吸附VOCs废气。

废气引风机1-1的输入口与废气输送管道连接，输出口与第一三通阀5-1的第一通气口连接；第一三通阀5-1的第二通气口与干式过滤箱4的输入口连接。第一三通阀5-1的第三通气口与烟囱连接，用于在故障时应急排空废气。第一三通阀5-1的第三通气口与烟囱连接，用于在故障时应急排空废气。阀门组包括第一翻板阀2-1、第二翻板阀2-2、第三翻板阀2-3、第四翻板阀2-4、第五翻板阀2-5、第六翻板阀2-6、第七翻板阀2-7、第八翻板阀2-8、第九翻板阀2-9、第十翻板阀2-10、第十一翻板阀2-11、第十二翻板阀2-12、第十三翻板阀2-13、第十四翻板阀2-14、第十五翻板阀2-15、第十六翻板阀2-16、第十七翻板阀2-17、第十八翻板阀2-18和第十九翻板阀2-19。干式过滤箱4的输出口与第二翻板阀2-2、第四翻板阀2-4、第六翻板阀2-6的一端连接。第二翻板阀2-2、第四翻板阀2-4、第六翻板阀2-6的另一端与第一复合处理装置8、第二复合处理装置9、第三复合处理装置10的废气进口分别连接。

冷却引风机1-4的进风口与外界环境连接；冷却引风机1-4的出风口与第十五翻板阀2-15、第十六翻板阀2-16和第十七翻板阀2-17的一端连接。第十五翻板阀2-15、第十六翻板阀2-16和第十七翻板阀2-17的另一端与第一复合处理装置8、第二复合处理装置9、第三复合处理装置10的冷却进口分别连接。第一复合处理装置8、第二复合处理装置9、第三复合处理装置10的净化出气口与第八翻板阀2-8、第十翻板阀2-10、第十二翻板阀2-12的一端分别连接。第八翻板阀2-8、第十翻板阀2-10、第十二翻板阀2-12的另一端均连接到主排风机1-2的进风口。主排风机1-2的出风口与用于向外排放的烟囱连通。第十四翻板阀2-14、第十八翻板阀2-18、第十九翻板阀2-19的一端与第一复合处理装置8、第二复合处理装置9、第三复合处理装置10的净化出气口分别连接。第十四翻板阀2-14、第十八翻板阀2-18、第十九翻板阀2-19的另一端均与脱附主风机1-3的进风口连接。脱附主风机1-3的出风口与阻燃器3的输入口通过第十三翻板阀2-13连接。阻燃器3的输出口与加热器11的输入口连接；加热器11的输出口通过质量流量计6连接到第二三通阀5-2的第一通气口。加热器11能够对经过自身的气体进行加热，形成热气流。第二三通阀5-2的第二通气口与第一翻板阀2-1、第三翻板阀2-3、第五翻板阀2-5的一端及干式过滤箱4的输出口连接。第二三通阀5-2的第三通气口与废气引风机1-1的进风口连接。第一翻板阀2-1、第三翻板阀2-3、第五翻板阀2-5的另一端与第一复合处理装置8、第二复合处理装置9、第三复合处理装置10的脱附进气口分别连接。臭氧发生器7的臭氧出口与第七翻板阀2-7、第九翻板阀2-9、第十一翻板阀2-11的一端连接。第七翻板阀2-7、第九翻板阀2-9、第十一翻板阀2-11的另一端与第一复合处理装置8、第二复合处理装置9、第三复合处理装置10的臭氧进口分别连接。

质量流量计6对被降解之后的尾气进行监测。若达到排放标准，通过第二三通阀5-2、第十四翻板阀2-14排放到烟囱，或通过第二三通阀5-2、第一翻板阀2-1、第三翻板阀2-3、第五翻板阀2-5进入第一复合处理装置8、第二复合处理装置9和第三复合处理装置10的分子筛转轮再次利用。烟囱与外界环境连接，用于输出净化后的气体。若尾气未达到排放标准，则将尾气通过第二翻板阀2-2、第四翻板阀2-4、第六翻板阀2-6分别进入第一复合处理装置、第二复合处理装置、第三复合处理装置再次进行吸附浓缩，循环处理，直至尾气达到排放标准。

本发明采用三气路管线，当分子筛再生区工作时，热气流分别从第一翻板阀、第三翻板阀、第五翻板阀进入到第一复合处理装置、第二复合处理装置、第三复合处理装置。当分子筛冷却区工作时，冷气流分别从第一翻板阀、第三翻板阀、第五翻板阀进入到第一复合处理装置、第二复合处理装置、第三复合处理装置。

干式过滤箱4内设置有依次排列的初效过滤器、中效过滤器和高效过滤器。初效过滤器、中效过滤器和高效过滤器均采用快拆式铝框滤袋，重量轻易更换。其中，初效过滤器的滤袋为过滤棉材质，过滤粒径≥5μm。中效过滤器的滤袋为无纺布材质，过滤粒径为1～5μm。高效过滤器的滤袋为玻璃纤维材质，过滤粒径为0.1～1μm。干式过滤箱的输入口、任意两个过滤器之间和输出口均引出压差表，以便监测过滤两端压差情况，提醒操作人员更换过过滤器。各滤袋过滤速度为1～1.5m/s，箱体空塔流速为2～3m/s。

各压差表的信号输出线、阀门组内的各个翻板阀均与控制器连接；废气引风机1-1、主排风机1-2、脱附主风机1-3内的电机均与控制器通过电机驱动器连接。控制器采用PLC。由此使得整个处理工艺通过PLC自控系统控制，所述的PLC自控系统由编程系统、电控柜(含触摸屏)、电动翻板阀和压力传感器组成。运行过程中通过对废气进出管道电动翻板阀进行控制，三个完全相同的复合处理装置实现交替进行，24小时循环交替工作，高效净化废气中VOCs，最后处理后气体通过烟囱达标排放。控制参数吸附时间为1～2h，脱附时间由进气浓度和脱附风量决定，一般大于0.5h。

该挥发性有机物复合处理装置的具体处理过程按以下步骤进行：

步骤一、通过PLC自动控制，引风机启动，有机废气进入到处理系统中，并通过引风机进入到干式过滤器4，将颗粒物去除掉。

步骤二、第二翻板阀和第八翻板阀开启，第一复合处理装置进入吸附状态，从干式过滤器4输出的有机废气经过第二翻板阀进入到第一复合处理装置，第一复合处理装置的吸附单元对VOCs废气中的有机污染物进行吸附浓缩。有机污染物被吸附后的尾气复合排放标准，经主排风机1-2和烟囱排出。整个吸附浓缩过程控制在1～2h。

步骤三、当第一复合处理装置内的的吸附单元吸附饱和后(即经过1～2h之后)，通过PLC自动控制，第一翻板阀、第七翻板阀、第十四翻板阀开启，第二翻板阀关闭，脱附风机1-3和臭氧发生器7开启，第一复合处理装置进入脱附分解状态。在脱附主风机1-3产生的吸力下，形成经第十三翻板阀、阻燃器3、加热器11，质量流量计6、第一翻板阀2-1进入到第一复合处理装置的吸附单元的再生区的气流；该气流经过加热器11加热后将有机物从吸附单元上脱附下随气流进入到臭氧催化氧化单元，使得VOCs废气被浓缩到5-20倍的程度。臭氧发生器7产生的臭氧进入第一复合处理装置的臭氧催化氧化单元中；臭氧催化氧化单元对有机污染物进行催化氧化，使得有机污染物被降解成二氧化碳和水蒸气。经过吸附浓缩的尾气在臭氧催化氧化单元内的停留时间应为10-15s。臭氧催化氧化单元的空气流速设为4L/min。臭氧催化氧化单元输出的尾气经过脱附主风机1-3和质量流量计6；质量流量计6对经过催化氧化的尾气进行检测，若尾气达到排放标准则将其通过第八翻板阀2-8排出到烟囱；否则，将尾气通过第一翻板阀2-1重新输入第一复合处理装置，或通过第一三通阀5-1输送到废气引风机1-1的输入口。

同时，第四翻板阀、第十翻板阀和第十八翻板阀(提供热气流的气源)开启，第二复合处理装置进入吸附状态，对干式过滤器4输出的VOCs废气进行吸附。

步骤四、当第二复合处理装置内的吸附单元吸附饱和后(即经过1～2h之后)，通过PLC自动控制，第三翻板阀和第九翻板阀开启，第四翻板阀关闭，第二复合处理装置进入脱附分解状态，对第二复合处理装置中吸附的有机污染物进行催化氧化。

同时，第六翻板阀和第十二翻板阀开启，第三复合处理装置进入吸附状态，对干式过滤器4输出的VOCs废气进行吸附。第十五翻板阀和第十四翻板阀开启，第一翻板阀、第七翻板阀和第八翻板阀关闭，第一复合处理装置进入冷却状态，冷却引风机1-4启动，从外界环境中引入冷气流到第一复合处理装置的吸附单元，使得第一复合处理装置内的温度降低；第一复合处理装置输出的温度升高的气流通过汇入到脱附风机1-3的进风口，以此来降低能耗；经过0.5h的冷却，第一复合处理装置恢复原有的吸附能力。

步骤五、PLC控制第一复合处理装置、第二复合处理装置和第三复合处理装置在吸附状态、脱附分解状态和冷却状态之间循环切换，使得任意时刻下均有一个复合处理装置处于吸附状态，实现对VOCs废气的24小时持续处理。整个复合装置的温度控制在0℃-100℃，系统自动化控制，单键启动，操作简单，并可搭配人机界面调结各个单元的温度，其VOCs的处理效果能达到95％以上。

此外，整个工艺具备运行保护措施：1、当后续装置不能正常运行时，能通过手动切换第一三通阀5-1，对废气进行排空处理，从而保证车间废气能顺利排出，避免造成车间VOCs积聚，浓度过高影响工人身体健康。2、干式过滤箱和吸附装置中都装有压差计，防止滤袋或吸附/催化剂发生堵塞影响整个工艺的正常运行。

以下通过实验对本发明的VOCs废气处理效果进行说明：

浙江某医药生产企业，烘干尾气，即使经过三级碱喷淋，仍然恶臭异味明显。采用本发明进行现场实验；实验结果证明，本发明对VOCs废气的异味去除明显，在实验装置的排放口基本嗅不到异味，经三方检测，恶臭无量纲数值小于300。

使用岛津GCMS-TQ8050气质联用仪和手动固相微萃取对送检的样品进行测定，利用NIST14标准质谱库进行谱库检索定性分析。分析结果如图2所示。图2中，A曲线对应仅烘干尾气的情况，B曲线对应经过本发明记载的技术方案处理后的情况。从图2可以看出，烘干尾气的主要物质是甲苯、间溴甲苯和对溴甲苯、3-溴-2，2-二甲基-1-丙醇、萘和2，4-二甲基苯甲醛等。经吸附-臭氧催化氧化复合装置处理后的尾气主要物质是甲苯、间溴甲苯和对溴甲苯等。说明VOCs废气经本发明处理后经干燥后甲苯、间溴甲苯、对溴甲苯、3-溴-2，2-二甲基-1-丙醇和2，4-二甲基苯甲醛等组分色谱峰明显减小。

Claims (9)

1.一种基于催化氧化的VOC_s复合处理系统，包括废气引风机(1-1)、主排风机(1-2)、脱附主风机(1-3)、冷却引风机(1-4)、加热器(11)和三个复合处理装置；其特征在于：三个复合处理装置结构相同，均包括吸附单元和臭氧催化氧化单元；吸附单元的输出口与臭氧催化氧化单元的输入口连接；吸附单元对VOCs废气进行吸附；臭氧催化氧化单元内设置有催化，在输入臭氧的情况下，对VOCs废气进行催化氧化分解；

三个复合处理装置均具有五个通气口，分别为废气进口、脱附进口、冷却进口、臭氧进口和净化出气口；废气进口、脱附进口和冷却进口均连接到吸附单元的输入口；臭氧进口连接到臭氧催化氧化单元的臭氧供给口；臭氧催化氧化单元的输出口连接到净化出气口；三个复合处理装置的废气进口均连接到VOCs废气输送管道；冷却引风机(1-4)的出风口连接到三个复合处理装置的冷却进口；三个复合处理装置的净化出气口通过三个阀门连接到烟囱，并通过另三个阀门连接到脱附主风机(1-3)的进风口；脱附主风机(1-3)的出风口经过加热器(11)和阀门连接到三个复合处理装置的脱附进气口；臭氧发生器(7)的臭氧出口连接到三个复合处理装置的臭氧进口；冷却引风机(1-4)的出风口连接到三个复合处理装置的冷却进口。

2.根据权利要求1所述的一种基于催化氧化的VOC_s复合处理系统，其特征在于：所述的复合处理装置具有三种工作状态，分别为吸附状态、脱附分解状态和冷却状态；吸附状态下，VOCs废气从废气进口输入，在吸附单元中被脱除有机污染物后从净化出气口输出；脱附分解状态下，热气流从脱附进口输入，使得吸附单元中有机污染物脱出，实现VOCs废气的浓缩；浓缩后的VOCs废气进入臭氧催化氧化单元；臭氧从臭氧进口输入到臭氧催化氧化单元，臭氧催化氧化单元在臭氧和催化剂的作用下对VOCs废气进行催化氧化分解；冷却状态下，冷气流从冷却进口输入，使得吸附单元的温度降低，直到吸附单元能够再次吸附VOCs废气。

3.根据权利要求1所述的一种基于催化氧化的VOCs复合处理系统，其特征在于：所述臭氧催化氧化单元中的采用的催化剂选用以三种不同晶型的金属氧化物颗粒为载体，采用过饱和浸渍法制备的MnOx-CeOx-LaOx催化剂。

4.根据权利要求3所述的一种基于催化氧化的VOCs复合处理系统，其特征在于：所述的三种金属氧化物颗粒的晶型分别为α、β、γ晶型；α、β、γ晶型的金属氧化物的质量比为3:4:3。

5.根据权利要求1所述的一种基于催化氧化的VOCs复合处理系统，其特征在于：脱附主风机(1-3)的出风口与三个复合处理装置的脱附进气口之间还设置有质量流量计(6)、阻燃器(3)和第二三通阀(5-2)。

6.根据权利要求1所述的一种基于催化氧化的VOCs复合处理系统，其特征在于：VOCs废气输送管道与三个复合处理装置之间设置有依次串联的废气引风机(1-1)和干式过滤箱(4)。

7.根据权利要求6所述的一种基于催化氧化的VOCs复合处理系统，其特征在于：所述的干式过滤箱(4)内设置有依次排列的初效过滤器、中效过滤器和高效过滤器；初效过滤器、中效过滤器和高效过滤器均采用快拆式铝框滤袋；其中，初效过滤器的滤袋为过滤棉材质，过滤粒径≥5μm；中效过滤器的滤袋为无纺布材质，过滤粒径为1～5μm；高效过滤器的滤袋为玻璃纤维材质，过滤粒径为0.1～1μm；干式过滤箱的输入口、任意两个过滤器之间和输出口均引出压差表。

8.根据权利要求6所述的一种基于催化氧化的VOCs复合处理系统，其特征在于：废气引风机(1-1)与干式过滤箱(4)之间设置有第一三通阀(5-1)；第一三通阀(5-1)的第一通气口连接；第一三通阀(5-1)的第二通气口与干式过滤箱(4)的输入口连接；第一三通阀(5-1)的第三通气口与烟囱连接；在发生故障时通过切换第一三通阀对VOCs废气进行排空处理。

9.如权利要求2所述的一种基于催化氧化的VOC_s复合处理系统的处理方法，其特征在于：步骤一、将三个复合处理装置分别定义为第一复合处理装置、第二复合处理装置和第三复合处理装置的；第一复合处理装置的废气进口和净化出气口开启，进入吸附状态，第一复合处理装置的吸附单元对输入的VOCs废气中的有机污染物进行吸附浓缩；

步骤二、当第一复合处理装置内的的吸附单元吸附饱和后，第一复合处理装置进入脱附分解状态；加热器(11)加热得到的加热器(11)从第一复合处理装置的脱附进口进入到第一复合处理装置的吸附单元，使得第一复合处理装置内吸附的有机物脱附并随气流进入到臭氧催化氧化单元；臭氧发生器(7)产生的臭氧进入第一复合处理装置的臭氧催化氧化单元中；臭氧催化氧化单元对有机污染物进行催化氧化；同时，第二复合处理装置进入吸附状态；

步骤三、当第二复合处理装置内的吸附单元吸附饱和后，第二复合处理装置进入脱附分解状态；第三复合处理装置进入吸附状态；第一复合处理装置进入冷却状态，冷却引风机(1-4)从外界环境中引入冷气流到第一复合处理装置的吸附单元中，使得第一复合处理装置内的温度降低，恢复原有的吸附能力；第一复合处理装置输出的温度升高的气流汇入到处于脱附分解状态的第二复合处理装置中，以此来降低能耗；

步骤四、第一复合处理装置、第二复合处理装置和第三复合处理装置在吸附状态、脱附分解状态和冷却状态之间循环切换，使得任意时刻下均有一个复合处理装置处于吸附状态。

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