一種有機廢氣吸附?催化燃燒裝置的制作方法

本實用新型屬于有機廢氣處理裝置技術領域，具體涉及一種有機廢氣吸附-催化燃燒裝置。

背景技術：

揮發性有機物（VOCs）與顆粒物一樣，是大氣污染的主要來源之一，其有毒、有氣味、有致癌性且易生成光化學煙霧。目前工業處理以吸附和催化燃燒為主，但吸附存在吸附再生、運行費用高及易產生二次污染等問題，催化燃燒法存在催化效率低，成本高等不足;

針對單一吸附和催化燃燒技術的特點，更多的是將兩種技術組合，以吸附-催化燃燒對VOCs進行處理，相對成熟的裝置主要有活性炭吸附濃縮-催化燃燒和轉輪吸附濃縮-催化燃燒處理裝置，二者對VOCs處理效果較好，但操作過程繁瑣，一次投資大，且催化劑多采用Pt、Pd、Au等貴金屬催化劑，運行成本高。

技術實現要素：

本實用新型的目的在于針對現有技術的不足，提供一種有機廢氣吸附-催化燃燒裝置，以解決現有裝置對有機物（VOCs）處理時工藝過程復雜和運行成本高的問題。

為達到上述目的，本實用新型采取的技術方案是：

提供一種有機廢氣吸附-催化燃燒裝置，包括：用于對鼓入空氣進行預處理防止催化劑中毒的除塵裝置，與除塵裝置出氣管連接的熱交換裝置，以及與熱交換裝置出氣管連接的吸附-催化裝置，吸附-催化裝置包括通過螺母固定在微波加熱器中的石英管，圍繞石英管分布設置的磁控管，與磁控管連接的PLC控制面板。

優選地，除塵裝置為過濾式除塵器或袋式除塵器，其前端分別與廢氣進氣管和引風機進氣管連接。

優選地，石英管包括催化劑層和吸附劑層。

優選地，磁控管設有8支，圍繞催化劑層和吸附劑層布置且每層各分布4支。

優選地，PLC控制面板上設有顯示進出口溫度的顯示屏和調節磁控管功率的調節按鈕。

優選地，吸附-催化裝置材質為防輻射材料。

本實用新型提供的有機廢氣吸附-催化燃燒裝置，具有以下有益效果：

（1）將吸附層和催化氧化層結合在一個微波加熱裝置中，克服了兩種單一技術各自存在的不足，產生了明顯的協同作用，解決了常規的單一吸附和催化氧化技術存在解吸二次污染嚴重、催化成本高、催化效率低等缺點，同時對比于現有的吸附和催化獨立組合裝置，本裝置操作簡單，成本低，占地小，具有很強的實用性，同時由于微波只對極性物質加熱，微波與催化劑表面金屬點位發生強烈的相互作用，轉化為熱能，兩方面的作用使得VOCs在催化劑作用下快速降解，節約運行能耗。

（2）除塵裝置采用過濾式除塵器，除塵器前端與廢氣進氣管和引風機進氣管相連，對引入的空氣進行預處理，避免催化劑中毒，延長催化劑使用壽命。

（3）石英管為吸附-催化氧化反應區，下層為吸附區，裝填吸附劑，吸附劑選用3-5mm顆粒活性炭或分子篩，二者表面積比較大，解吸溫度在150-180℃，易于解吸，且熱穩定性相對較好，為降低運行過程中的阻力，吸附劑裝填高度控制在40-60cm。

附圖說明

圖1為有機廢氣吸附-催化燃燒裝置結構示意圖。

圖2為有機廢氣吸附-催化燃燒裝置微波加熱器俯視圖。

其中， 1、除塵裝置；2、第二閥門；3、第三閥門；4、第四閥門；5、第五閥門；6、第六閥門；7、第一渦街流量計； 8、引風機；9、換熱器；10、第二渦街流量計；11、磁控管；12、外殼；13、石英管；14、取樣口；15、螺母；16、催化劑層；17、吸附劑層；18、PLC控制面板；19、微波加熱器。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型的技術方案的實施方式進行詳細地說明：

根據本申請的一個實施例，如圖1所示，本方案的一種有機廢氣吸附-催化燃燒裝置，包括用于對鼓入空氣進行預處理防止催化劑中毒的除塵裝置1、用于積蓄催化氧化所排放氣體的余熱的熱交換裝置以及用于對有機廢氣進行吸附-催化燃燒的吸附-催化裝置。

其中，除塵裝置1為過濾式除塵器或袋式除塵器，其前端分別與廢氣進口管和引風機8的進氣管相連，引風機8的進氣管前端依次連接第一渦街流量計7和引風機8，引風機8用于為催化氧化過程提供O₂，通過第一渦街流量計7和第二閥門2可適時調整供氧量；除塵裝置1后端接換熱器9，換熱器9選用列管換熱器，用于積蓄催化氧化后排放氣體的余熱，其中經除塵裝置1預處理后的有機廢氣走換熱器9管程，凈化后氣體走換熱器9殼程，有機廢氣經過換熱器9與石英管13連接，凈化后氣體經過換熱器9與排氣管連接。

微波加熱器19為裝置的核心部件，俯視圖見圖2，其由內到外依次為石英管13、磁控管11、外殼12及PLC控制面板18；石英管13分上下兩層，上層為催化劑層16，下層為吸附劑層17，吸附劑層17主要在吸附階段用于吸附有機廢氣，催化劑層16主要作用于催化氧化階段氧化解吸出的高濃度有機廢氣；位于石英管13上端出口管設有采樣口14，用于測定出口有機廢氣濃度，吸附階段用于評價吸附時長，催化氧化階段用于評價催化效率，磁控管11共有8支，上下各4支，上面4支分布在催化劑層16，下部4支分布在吸附劑層17，8支磁控管11獨立供熱，上面4支功率大于下面4支，且上下各有2支功率可調；外殼12為特殊材質防輻射鋼板，防止微波輻射向外泄漏。

PLC控制面板18設有用于顯示磁控管11工作狀態的顯示屏、“進口溫度”和“出口溫度”的顯示屏和磁控管11的功率調節旋鈕，磁控管11工作電流顯示屏顯示磁控管11工作狀態，“進口溫度”和“出口溫度”顯示有機廢氣經過預熱后的溫度和催化氧化后的溫度，根據顯示溫度數值，調節磁控管功率調節旋鈕，使催化氧化溫度維持在最適宜溫度范圍內，節約能耗。

具體操作分為兩個階段：

吸附階段：引風機8不工作，微波加熱器的磁控管11不工作，第二閥門2、第四閥門4和第六閥門6關閉，第三閥門3和第五閥門5開啟，有機廢氣進入裝置首先經過除塵裝置1，在除塵裝置1作用下粉塵等雜質被去除，廢氣得到凈化，對有機廢氣進行預處理，防止雜質對吸附劑和催化劑的影響，預處理后的有機廢氣再經過列管換熱器9，在吸附階段列管換熱器9不發揮作用，只作為廢氣流經通道，廢氣到達石英管13后，在下層吸附劑層17顆粒活性炭或顆粒分子篩作用下被吸附固定，由于吸附劑層17具有較大的表面積比，有機廢氣被高度濃縮，隨著運行時間的延長，吸附劑層17吸附能力降低，直至吸附穿透，適時通過采樣口14，檢測有機廢氣濃度，當濃度接近穿透濃度時，停止進氣，吸附過程完成，以顆粒活性炭為例，吸附過程時間一般控制在6.5h以內。

催化氧化階段：吸附階段完成后，關閉第五閥門5，開啟第二閥門2、第四閥門4和第六閥門6，開啟石英管13上部分4支磁控管11，且將2支可調磁控管功率調節旋鈕調至最大，使催化劑層16表面溫度迅速升高，磁控管11產生的微波能與催化劑層16表面的銅、錳氧化物活性位點發生強烈的相互作用，微波能迅速轉化為熱能，達到快速升高的目的，一般加熱至適宜的催化氧化溫度280-340℃只需耗時3min。

PLC控制面板18上“出口溫度”顯示值達到310℃時，開啟石英管13下部分4支磁控管，當“進口溫度”顯示值在150℃時，開啟引風機8，根據第一渦街流量計7示數，調節第二閥門2開度使風量維持在適宜大小，此時吸附劑層17吸附的有機廢氣開始解吸，解吸出來的高濃度有機廢氣向上流經催化氧化反應區，在引風機8提供的有氧條件下，被高性能Mn-Cu-Ce堇青石蜂窩陶瓷催化劑氧化降解，Mn、Cu可促進催化氧化過程中電子傳遞，Ce具有儲存氧和傳遞氧功能，將有機廢氣轉化為無害化的CO₂和H₂O；凈化后的氣體溫度高，熱值大，通過管路引入列管換熱器9，熱量被充分積蓄，引風機8鼓入的空氣經列管換熱器9后，流通的空氣將熱量傳遞給解吸部分，此時“進口溫度”顯示會出現明顯的升高，可調節下端2支磁控管功率調節旋鈕調，將“進口溫度”維持在180℃左右，同時由于催化氧化階段為放熱反應，且為高濃度有機廢氣氧化，隨著運行時間增加，“出口溫度”顯示也會出現明顯升高，同樣可調節上端2支磁控管功率調節旋鈕，將“出口溫度”維持在最適宜溫度范圍內，通過列管換熱器9及磁控管功率調節旋鈕調的設置，可很大程度降低裝置運行能耗，節約運行成本。

本實用新型有機廢氣吸附-催化燃燒裝置運行過程需經過先吸附后催化氧化，本質屬間歇運行，但兩臺同樣的裝置并聯亦可滿足連續運行要求，一臺裝置處在吸附階段時，則另一臺處在催還氧化階段，經試驗得知，吸附階段用時大于催化氧化階段及催化氧化后石英管冷卻用時之和，所以裝置并聯可做到連續運行。

雖然結合附圖對實用新型的具體實施方式進行了詳細地描述，但不應理解為對本專利的保護范圍的限定。在權利要求書所描述的范圍內，本領域技術人員不經創造性勞動即可做出的各種修改和變形仍屬本專利的保護范圍。