CN114904375A - 一种有机类恶臭物质分解工艺及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种有机类恶臭物质分解工艺，将含S‑VOCs的废气通入分解装置，使其氧化分解为二氧化碳、硫氧化物和水；将分解后得到气体通入洗涤塔，吸收氧化后的硫氧化物；所述分解装置内交替进行若干次等离子放电反应和S‑VOC的催化氧化反应。通过分解装置，可以将等离子发生器中产生的等离子体快速的投入至催化反应中，避免了等离子放电反应和催化反应之间行程过长，等离子体失活现象，提高了有害气体的处理效率。
Description
技术领域
本发明涉及有害气体降解领域，尤其是一种有机类恶臭物质分解工艺及装置。
背景技术
近年来，随着社会经济的发展，人们对环境的重视程度越来越高。大气环境与人们的日常生产生活关系极为密切，不断恶化的空气质量引起了越来越多人的关注。其中，有机类恶臭物质由于存在其阈值低，污染范围广、治理困难等特点，会使人产生不悦的感觉，且对人体有害，这引起了人们的高度重视。
对有机类恶臭物质的处理方法主要包括：吸收处理、吸附处理、微生物处理、热处理、光化学法、低温等离子法等。这些方法可以在一定程度上可以缓解恶臭污染，但特点各不相同。其中应用较为广泛的方法为低温等离子法：这种方法是利用等离子体产生的具有高化学活性的粒子与有机类恶臭物质中的活性基团反应，达到净化恶臭物质的目的。
尽管介质阻挡放电低温等离子体技术可以有效将VOCs转化为二氧化碳、水等无臭无害物质，但存在中间产物较多的问题。为此，将催化剂引入低温等离子体反应装置中，可以通过催化剂与等离子体的协同作用提高污染物降解效率，有效提高产物选择性，降低二次污染。
但在实际应用中，等离子反应和催化反应一般分开进行，这会导致等离子在产生后不能及时参与催化反应造成等离子失活，降低了处理效率。
发明内容
本部分的目的在于概述本申请的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例，在本部分以及本申请的说明书摘要和申请名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和申请名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本申请的范围。
鉴于上述和/或现有技术中所存在的问题，提出了本申请。
因此，本申请所要解决的技术问题是：实际应用中，等离子反应和催化反应一般分开进行，这会导致等离子在产生后不能及时参与催化反应造成等离子失活，降低了处理效率。
为解决上述技术问题，本申请提供如下技术方案：一种有机类恶臭物质分解工艺，包括，
将含S-VOCs的废气通入分解装置，使其氧化分解为二氧化碳、硫氧化物和水；
将分解后得到气体通入洗涤塔，吸收氧化后的硫氧化物；
所述分解装置内交替进行若干次等离子放电反应和S-VOC的催化氧化反应。
作为本申请所述有机类恶臭物质分解工艺的一种优选方案，其中：所述分解装置内空气流速为0.1-0.2m/s，停留时间在10-15s，反应温度在100-150℃，湿度在2％以内。
一种分解装置，包括，
罐体，所述罐体的外侧壁上连接有进气管，所述罐体内设有第一腔室和第二腔室，所述进气管与第一腔室相连通；
等离子发生器，若干所述等离子发生器设置于第一腔室内，并将第一腔室分隔为若干相互独立的反应室，所述反应室内设置有S-VOCs分解催化剂；
缓冲室，所述缓冲室设置于第二腔室内，所述缓冲室内设置有臭氧催化剂，所述缓冲室上连接有若干连接管，每根所述连接管分别与一个反应室相连通，且每根所述连接管上均设置有控制阀门，所述罐体上还连接有与缓冲室相连通的出气管。
作为本申请所述有机类恶臭物质分解工艺的一种优选方案，其中：所述等离子发生器包括两块平行设置的极板，所述极板上开设有若干气孔，所述极板上连接有极线，两块所述极板相背离的一侧还安装有电动挡片，所述挡片上开设有与气孔一一对应的通孔。
作为本申请所述有机类恶臭物质分解工艺的一种优选方案，其中：所述极板的厚度为0.1-0.2mm，开孔率在70-80％，气孔的孔径为3-5mm。
作为本申请所述有机类恶臭物质分解工艺的一种优选方案，其中：每个所述反应室的外侧壁上均连接有换气管。
作为本申请所述有机类恶臭物质分解工艺的一种优选方案，其中：所述反应室内设置有第一催化床，所述第一催化床设置于两个等离子发生器之间，所述S-VOCs分解催化剂为粒径在0.5-1mm的固体颗粒，所述S-VOCs分解催化剂填充与第一催化床内，所述第一催化床的反应空速为10000-20000h-1。
作为本申请所述有机类恶臭物质分解工艺的一种优选方案，其中：所述S-VOCs分解催化剂包括以下质量比例的组分：V2O510-20％；Ag 1-2％；CeO2余量。
作为本申请所述有机类恶臭物质分解工艺的一种优选方案，其中：所述缓冲室内设置有第二催化床，所述臭氧分解催化剂为粒径在0.5-1mm的Mn-Al2O3固体颗粒，所述Mn-Al2O3固体颗粒填充于第二催化床内，且所述第二催化床内的反应空速为20000-30000h-1。
作为本申请所述有机类恶臭物质分解工艺的一种优选方案，其中：所述罐体的外侧壁上沿罐体的高度方向开设有螺旋槽，所述进气管嵌合于螺旋槽内。
本申请的有益效果：通过分解装置，可以将等离子发生器中产生的等离子体快速的投入至催化反应中，避免了等离子放电反应和催化反应之间行程过长，等离子体失活现象，提高了有害气体的处理效率。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
图1为本申请提供的一种实施例所述的有机类恶臭物质分解工艺的流程示意图；
图2为本申请提供的一种实施例所述的分解装置的整体结构示意图；
图3为本申请提供的一种实施例所述的分解装置的剖面结构示意图；
图4为本申请提供的一种实施例所述的分解装置中等离子发生器的***结构示意图；
图5为本申请提供的一种实施例所述的分解装置中六个反应室一同工作时的气体流向示意图；
图6为本申请提供的一种实施例所述的分解装置中五个反应室一同工作时的气体流向示意图；
图7为本申请提供的一种实施例所述的分解装置中四个反应室一同工作时的气体流向示意图；
图8为本申请提供的一种实施例所述的分解装置中三个反应室一同工作时的气体流向示意图；
图9为本申请提供的一种实施例所述的分解装置中两个反应室一同工作时的气体流向示意图；
图10为本申请提供的一种实施例所述的分解装置同时进行废气处理喝和放电再生时的气体流向示意图。
具体实施方式
为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，但是本申请还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似推广，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，本申请结合示意图进行详细描述，在详述本申请实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本申请保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
再其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本申请至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
实施例1
本实施例提供一种有机类恶臭物质分解工艺，包括：
S1.将含有S-VOCs的废气通入分解装置100，分解装置100中发生有等离子放电反应和催化氧化反应，分解装置100内空气流速为0.1m/s，停留时间在10-15s，反应温度在150℃，湿度在2％以内。在分解装置100的作用下，S-VOCs气体被分解为二氧化碳、硫氧化物和水；
S2.分解后的气体再经过湿式碱液洗涤塔200，吸收氧化后的二氧化硫和三氧化硫等硫氧化物，降解完成后将气体排出。
实施例2
本实施例提供一种有机类恶臭物质分解工艺，包括：
S1.将含有S-VOCs的废气通入分解装置100，分解装置100中发生有等离子放电反应和催化氧化反应，分解装置100内空气流速为0.15m/s，停留时间在10-15s，反应温度在150℃，湿度在2％以内。在分解装置100的作用下，S-VOCs气体被分解为二氧化碳、硫氧化物和水；
S2.分解后的气体再经过湿式碱液洗涤塔200，吸收氧化后的二氧化硫和三氧化硫等硫氧化物，降解完成后将气体排出。
实施例3
本实施例提供一种有机类恶臭物质分解工艺，包括：
S1.将含有S-VOCs的废气通入分解装置100，分解装置100中发生有等离子放电反应和催化氧化反应，分解装置100内空气流速为0.2m/s，停留时间在10-15s，反应温度在150℃，湿度在2％以内。在分解装置100的作用下，S-VOCs气体被分解为二氧化碳、硫氧化物和水；
S2.分解后的气体再经过湿式碱液洗涤塔200，吸收氧化后的二氧化硫和三氧化硫等硫氧化物，降解完成后将气体排出。
实施例4
本实施例提供一种有机类恶臭物质分解工艺，包括：
S1.将含有S-VOCs的废气通入分解装置100，分解装置100中发生有等离子放电反应和催化氧化反应，分解装置100内空气流速为0.1m/s，停留时间在10-15s，反应温度在100℃，湿度在2％以内。在分解装置100的作用下，S-VOCs气体被分解为二氧化碳、硫氧化物和水；
S2.分解后的气体再经过湿式碱液洗涤塔200，吸收氧化后的二氧化硫和三氧化硫等硫氧化物，降解完成后将气体排出。
对比例1
本实施例提供一种有机类恶臭物质分解工艺，包括：
S1.将含有S-VOCs的废气通入分解装置100，分解装置100中发生有等离子放电反应和催化氧化反应，分解装置100内空气流速为0.05m/s，停留时间在10-15s，反应温度在150℃，湿度在2％以内。在分解装置100的作用下，S-VOCs气体被分解为二氧化碳、硫氧化物和水；
S2.分解后的气体再经过湿式碱液洗涤塔200，吸收氧化后的二氧化硫和三氧化硫等硫氧化物，降解完成后将气体排出。
对比例2
本实施例提供一种有机类恶臭物质分解工艺，包括：
S1.将含有S-VOCs的废气通入分解装置100，分解装置100中发生有等离子放电反应和催化氧化反应，分解装置100内空气流速为0.25m/s，停留时间在10-15s，反应温度在150℃，湿度在2％以内。在分解装置100的作用下，S-VOCs气体被分解为二氧化碳、硫氧化物和水；
S2.分解后的气体再经过湿式碱液洗涤塔200，吸收氧化后的二氧化硫和三氧化硫等硫氧化物，降解完成后将气体排出。
对比例3
本实施例提供一种有机类恶臭物质分解工艺，包括：
S1.将含有S-VOCs的废气通入分解装置100，分解装置100中发生有等离子放电反应和催化氧化反应，分解装置100内空气流速为0.1m/s，停留时间在10-15s，反应温度在25℃，湿度在2％以内。在分解装置100的作用下，S-VOCs气体被分解为二氧化碳、硫氧化物和水；
S2.分解后的气体再经过湿式碱液洗涤塔200，吸收氧化后的二氧化硫和三氧化硫等硫氧化物，降解完成后将气体排出。
对比例4
本实施例提供一种有机类恶臭物质分解工艺，包括：
S1.将含有S-VOCs的废气通入分解装置100，分解装置100中发生有等离子放电反应和催化氧化反应，分解装置100内空气流速为0.1m/s，停留时间在10-15s，反应温度在50℃，湿度在2％以内。在分解装置100的作用下，S-VOCs气体被分解为二氧化碳、硫氧化物和水；
S2.分解后的气体再经过湿式碱液洗涤塔200，吸收氧化后的二氧化硫和三氧化硫等硫氧化物，降解完成后将气体排出。
对比例5
本实施例提供一种有机类恶臭物质分解工艺，包括：
S1.将含有S-VOCs的废气通入分解装置100，分解装置100中发生有等离子放电反应和催化氧化反应，分解装置100内空气流速为0.1m/s，停留时间在10-15s，反应温度在200℃，湿度在2％以内。在分解装置100的作用下，S-VOCs气体被分解为二氧化碳、硫氧化物和水；
S2.分解后的气体再经过湿式碱液洗涤塔200，吸收氧化后的二氧化硫和三氧化硫等硫氧化物，降解完成后将气体排出。
对比例6
本实施例提供一种有机类恶臭物质分解工艺，包括：
S1.将含有S-VOCs的废气通入分解装置100，分解装置100中发生有等离子放电反应和催化氧化反应，分解装置100内空气流速为0.1m/s，停留时间在10-15s，反应温度在250℃，湿度在2％以内。在分解装置100的作用下，S-VOCs气体被分解为二氧化碳、硫氧化物和水；
S2.分解后的气体再经过湿式碱液洗涤塔200，吸收氧化后的二氧化硫和三氧化硫等硫氧化物，降解完成后将气体排出。
甲醇硫脱除率实验
通过实施例1-4和对比例1-5提供的分解工艺进行恶臭气体净化实验，检测结果如表1所示：
表1实施例1-4和对比例1-5提供的分解工艺分解效果
根据表1所示的数据，可以看出，当调整分解装置内的空气流速时，分解效果有明显的的变化。当空气流速在0.05-0.25m/s内逐渐变化时，分解效果呈现逐渐增高再逐渐下降的趋势，且空气流速为0.1m/s时，分解效果最优。
此外，当分解温度进行调整时，可以看出随温度的升高，分解效果也逐渐升高。但是当温度高于150℃后，温度对分解效果的影响逐渐降低，故综合考虑能耗和分解效果，150℃为优选的反应温度。
实施例5
本实施例提供一种分解装置，包括：
罐体101，罐体101的外侧壁上连接有进气管101a，进气管101a用于向罐体101内部通入废气。罐体101的内部设置有第一腔室102和第二腔室103，且第二腔室103位于第一腔室102的中心，进气管101a与第一腔室102相连通。
第一腔室102内沿其周向等距安装有六块板式等离子发生器104，六块等离子板式发生器将第一腔室102分隔为六个完全独立的反应室102a，进气管101a与其中一个反应室102a相连通。
板式等离子发生器104由两块相互平行的极板104a和连接于极板104a上的极线组成，极板104a的厚度在0.1-0.2mm，且极板104a上开设有孔径为4mm的气孔104b，极板104a上的开孔率在70-80％。两块极板104a相互背离的一侧还安装有电动挡片104c，挡片上开设有与气孔104b一一对应的通孔104d。挡片在电控作用下可以进行横移，从而改变通孔104d与气孔104b之间的对应关系，进而调控相邻反应室102a之间是否连通。
每个反应室102a内还设置有第一催化床102b，第一催化床102b内填充有粒径在0.5-1mm的固体颗粒状的S-VOCs分解催化剂。S-VOCs分解催化剂由质量比例在10％-20％的V2O5和1-2％的Ag以及余量CeO2。当废气进入一个反应室102a内后，穿过板式等离子发生器104，进入第一催化床102b内，在等离子体和催化剂的作用下可以有效的降低废气中的有害物质。同时，在分解装置100内同步进行等离子放电反应和催化氧化反应，可以减少等离子体的行程，避免等离子体发生失活的现象。
第二腔室103内设置有缓冲室103a，每个反应室102a分别通过一根连接管103b与缓冲室103a相连，且每根连接管103b上均设置有控制阀门103c。缓冲室103a内设置有第二催化床103d，第二催化床103d内填充有粒径在0.5-1mm的Mn-Al2O3固体颗粒催化剂，且第二催化床103d的反应空速控制在20000-30000h-1。罐体101顶部的外侧壁上固定连接有与缓冲室103a相连通的出气管105。当气体由反应室102a进入缓冲室103a内后，在Mn-Al2O3催化剂的作用下可以将气体中的臭氧去除，再将气体排出，进一步提高了本装置的净化效果。
每个反应室102a上还连接有用于向反应室102a鼓入空气的换气管106，且换气管106为常闭状态。
在实际的使用过程中，由于本装置极板104a上设置有电动挡片104c和控制阀门103c。通过控制不同的电动挡片104c和控制阀门103c，可以实现如下的技术效果：
1.参照图5-8，可以控制气体经过不同数量的反应室102a，当废气中S-VOCs成分浓度较高时，可以调整至较多的反应室102a和板式等离子发生器104处于工作状态，以提高废气的净化效果。而当废气中S-VOCs成分浓度较低时，则可以调整至较少的反应室102a和板式等离子发生器104处于工作状态，以节省气体降解时的能耗。
2.由于反应室102a整体呈周向排列，通过控制电动挡片104c和控制阀门103c使得废气在装置内部可以双向同步运行，气体流向参照图9，从而大大提升了废气的处理效率。
2.由于分解装置100在运行一段时间后，需鼓入空气进行催化剂的放电再生。通过电动挡片104c和控制阀门103c的配合，可以使部分反应室102a处于关闭状态从而鼓入空气进行催化剂的放电再生，其余反应室102a则处于工作状态，工作状态如图10所示。避免放电再生过程中，设备停运，影响气体处理效率。
实施例6
本实施例提供一种分解装置，且本实施例与实施例2的区别在于：
罐体101的外侧壁上沿罐体101的长度方向还开设有螺旋槽101b，螺旋槽101b内嵌合有换热管101c，进气管101a远离与罐体101相连的一端与换热管101c相连。
由于在反应过程中，控制分解装置100内的温度在100-150℃，以提升分解装置100内的反应效率。因此，废气在进入分解装置100之前需要进行加热，以提高其温度。而催化氧化反应本身就是放热反应，因此，通过换热管101c可以将装置产生的内源热进行利用，节省了外源热的输入，从而降低降解过程的能耗。
重要的是，应注意，在多个不同示例性实施方案中示出的本申请的构造和布置仅是例示性的。尽管在此公开内容中仅详细描述了几个实施方案，但参阅此公开内容的人员应容易理解，在实质上不偏离该申请中所描述的主题的新颖教导和优点的前提下，许多改型是可能的(例如，各种元件的尺寸、尺度、结构、形状和比例、以及参数值(例如，温度、压力等)、安装布置、材料的使用、颜色、定向的变化等)。例如，示出为整体成形的元件可以由多个部分或元件构成，元件的位置可被倒置或以其它方式改变，并且分立元件的性质或数目或位置可被更改或改变。因此，所有这样的改型旨在被包含在本申请的范围内。可以根据替代的实施方案改变或重新排序任何过程或方法步骤的次序或顺序。在权利要求中，任何“装置加功能”的条款都旨在覆盖在本文中所描述的执行所述功能的结构，且不仅是结构等同而且还是等同结构。在不背离本申请的范围的前提下，可以在示例性实施方案的设计、运行状况和布置中做出其他替换、改型、改变和省略。因此，本申请不限制于特定的实施方案，而是扩展至仍落在所附的权利要求书的范围内的多种改型。
此外，为了提供示例性实施方案的简练描述，可以不描述实际实施方案的所有特征(即，与当前考虑的执行本申请的最佳模式不相关的那些特征，或于实现本申请不相关的那些特征)。
应理解的是，在任何实际实施方式的开发过程中，如在任何工程或设计项目中，可做出大量的具体实施方式决定。这样的开发努力可能是复杂的且耗时的，但对于那些得益于此公开内容的普通技术人员来说，不需要过多实验，所述开发努力将是一个设计、制造和生产的常规工作。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本申请进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本申请的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本申请技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本申请的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种有机类恶臭物质分解工艺，其特征在于：包括，
将含S-VOCs的废气通入分解装置(100)，使其氧化分解为二氧化碳、硫氧化物和水；
将分解后得到气体通入洗涤塔(200)，吸收氧化后的硫氧化物；
所述分解装置(100)内交替进行若干次等离子放电反应和S-VOC的催化氧化反应。
2.根据权利要求1所述的有机类恶臭物质分解工艺，其特征在于：所述分解装置(100)内空气流速为0.1-0.2m/s，废气停留时间在10-15s，反应温度在100-150℃，湿度在2％以内。
3.根据权利要求1或2所述的一种分解装置，其特征在于：包括，
罐体(101)，所述罐体(101)的外侧壁上连接有进气管(101a)，所述罐体(101)内设有第一腔室(102)和第二腔室(103)，所述进气管(101a)与第一腔室(102)相连通；
等离子发生器(104)，若干所述等离子发生器(104)设置于第一腔室(102)内，并将第一腔室(102)分隔为若干相互独立的反应室(102a)，所述反应室(102a)内设置有S-VOCs分解催化剂；
缓冲室(103a)，所述缓冲室(103a)设置于第二腔室(103)内，所述缓冲室(103a)内设有臭氧催化剂，所述缓冲室(103a)上连接有若干连接管(103b)，每根所述连接管(103b)分别与一个反应室(102a)相连通，且每根所述连接管(103b)上均设置有控制阀门(103c)，所述罐体(101)上还连接有与缓冲室(103a)相连通的出气管(105)。
4.根据权利要求3所述的分解装置，其特征在于：所述等离子发生器(104)包括两块平行设置的极板(104a)，所述极板(104a)上开设有若干气孔(104b)，所述极板(104a)上连接有极线，两块所述极板(104a)相背离的一侧还安装有电动挡片(104c)，所述挡片上开设有与气孔(104b)一一对应的通孔(104d)。
5.根据权利要求4所述的分解装置，其特征在于：所述极板(104a)的厚度为0.1-0.2mm，开孔率在70-80％，气孔(104b)的孔径为3-5mm。
6.根据权利要求4或5所述的分解装置，其特征在于：每个所述反应室(102a)的上均连接有换气管(106)。
7.根据权利要求6所述的分解装置，其特征在于：所述反应室(102a)内设置有第一催化床(102b)，所述第一催化床(102b)设置于两个等离子发生器(104)之间，所述S-VOCs分解催化剂为粒径在0.5-1mm的固体颗粒，所述S-VOCs分解催化剂填充与第一催化床(102b)内，所述第一催化床(102b)的反应空速为10000-20000h-1。
8.根据权利要求7所述的分解装置，其特征在于：所述S-VOCs分解催化剂包括以下质量比例的组分：V2O510-20％；Ag 1-2％；CeO2余量。
9.根据权利要求7或8所述的分解装置，其特征在于：所述缓冲室(103a)内设置有第二催化床(103d)，所述臭氧分解催化剂为粒径在0.5-1mm的Mn-Al2O3固体颗粒，所述Mn-Al2O3固体颗粒填充于第二催化床(103d)内，且所述第二催化床(103d)内的反应空速为20000-30000h-1。
10.根据权利要求9所述的分解装置，其特征在于：所述罐体(101)的外侧壁上沿罐体(101)的高度方向开设有螺旋槽(101b)，所述进气管(101a)嵌合于螺旋槽(101b)内。
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