一種微波耦合催化劑處理VOCs的反應裝置的制造方法
【專利摘要】本發明涉及一種用微波耦合催化劑處理VOCs的反應裝置。將催化反應快速高效的特點與微波技術具有雙重效應的優點有機融合，該裝置包括腔體、微波發生器、紅外測溫儀、熱電偶測溫儀、石英管反應器、控制儀、進氣口及出氣口。石英管反應器內部裝填催化劑，兩端用高溫密封圈進行氣密后用上固定座和下固定座固定于腔體內；上固定座與密封頭螺紋連接，密封頭上設有進氣口，下固定座上設有出氣口；微波發生器、紅外測溫儀和熱電偶測溫儀分別與控制儀連接。本發明用于處理可揮發性有機污染物，具有安全、環保、低成本、適用范圍廣、凈化效果好等特點。
【專利說明】
一種微波耦合催化劑處理VOCs的反應裝置
技術領域
[0001]本發明涉及環保技術領域，具體地說是一種微波耦合催化劑處理VOCs的反應裝置。
【背景技術】
[0002]揮發性有機化合物(VOCs)包括鹵烴類、醛、酮、酸、脂、烷烴、苯環系列及其衍生物，是石油、化工和一些輕工業如制藥、印刷、涂料、制鞋、玩具等行業在生產中產生的常見污染物。近年來，進入大氣中的VOCs越來越多，其成分復雜，具有刺激性、毒性，長期暴露在這些污染物的環境中會引起中毒，甚至危及生命。
[0003]目前，VOCs的處理方法有直接燃燒法、催化燃燒法、吸附法、冷凝法、膜分離法等。其中，吸附-催化燃燒聯合工藝集富集與處理于一體，技術成熟度較高，更加受到重視。但是，它的許多不足限制了其應用，主要表現在:能耗高、脫附時間長、凈化不完全、催化劑易中毒等。同樣地，其他技術也存在成本高、實用性差、使用范圍有限等問題。可見，研究先進實用的、低成本的技術及裝置是有效控制VOCs的關鍵。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于將催化反應快速高效的特點與微波技術具有雙重效應的優點有機融合，提供一種安全、環保、低成本、適用范圍廣、而且凈化效果好的微波耦合催化劑處理VOCs的反應裝置。
[0005]本發明的一種微波耦合催化劑處理VOCs的反應裝置技術方案:所述裝置包括腔體7、微波發生器13、紅外測溫儀10、熱電偶測溫儀1、石英管反應器6、控制儀11、進氣口 4、出氣口 12 ;石英管反應器6內部裝填催化劑14，石英管反應器6兩端用高溫密封圈a3和高溫密封圈b8進行氣密后用上固定座5和下固定座9固定于腔體7內；上固定座5與密封頭2螺紋連接，密封頭2上設有進氣口 4，下固定座上設有出氣口 12 ;微波發生器13、紅外測溫儀10和熱電偶測溫儀I分別與控制儀11連接，熱電偶測溫儀I插入石英管反應器6的催化劑14中，催化劑為銅錳氧化物、活性炭、V2O5> N1或CoO。
[0006]本發明的所述熱電偶測溫儀I的熱電偶測溫探頭15外加裝保護套16 ；
[0007]本發明的所述微波發生器的輸出功率為0.5?IkW連續可調，微波頻率為2450MHz,實現自動、手動兩種檔位的控制輸出，且能實現自動調節功率，多段程序控溫，其產生的微波作用于催化劑14和通入石英管反應器6內的VOCs氣體；進氣口 4用于通入VOCs氣體，出氣口 12用于引出反應生成氣；紅外測溫儀10和熱電偶測溫儀I用于實現溫度即時測量與信號輸出，熱電偶測溫儀I用于測試1000°C以下的低溫段，紅外測溫儀10用于測試1000°C以上的高溫段；保護套16用于防止微波干擾測溫信號；控制儀11用于實現溫度的反控。
[0008]本發明用于處理可揮發性有機污染物，具有安全、環保、低成本、適用范圍廣、凈化效果好等特點。還可推廣應用于處理其他廢氣。
【附圖說明】
[0009]圖1是微波耦合催化劑處理VOCs的反應裝置結構示意圖，其中各編號所代表的部件如下:1、熱電偶測溫儀；2、密封頭；3、8高溫密封墊；4、進氣口 ；5、上固定座；6、石英管反應器；7、腔體；9、下固定座；10、紅外測溫儀；11、控制儀；12、出氣口 ；13、微波發生器；14、催化劑；15、熱電偶測溫探頭。
[0010]圖2是加裝保護套的熱電偶探頭示意圖，其中16代表保護套。
【具體實施方式】
[0011]實例I
[0012]將苯作為代表性污染物、銅錳氧化物為催化劑，以此為例，微波耦合催化劑處理VOCs裝置使用的具體步驟為:
[0013]步驟一、將銅錳氧化物放置于石英管反應器中段后，一起放入反應裝置的腔體中，并將帶有保護套的熱電偶測溫探頭插入催化劑中間，擰緊上固定座，使石英管反應器固定在腔體中央。石英管反應器兩端由高溫密封墊密封，防止向腔體內漏氣。
[0014]步驟二、進氣口和出氣口分別與通氣軟管相連，調節流量閥，達到所需的進氣流量。氣體從上端進入腔體，避免反應生成的水冷凝在通氣軟管內影響進氣濕度。
[0015]步驟三、打開反應裝置電源，選擇微波功率手動控制方式，設定反應時間，啟動微波發生器，將微波功率慢慢調節至理想值(O?1000W)，溫度將逐漸升高直至達到平衡溫度，苯蒸氣在銅錳氧化物和微波的共同作用下轉化為CO2和H20。
[0016]實驗中，在微波功率50W，苯初始濃度為400-1000ppm，氣體流量lL/min條件下，苯完全轉化為CO2和H2O,轉化率高于95%。
[0017]實例2
[0018]本實例步驟一和步驟二與具實例I相同，不同的是，步驟三的微波控制方式:
[0019]步驟三、打開微波反應裝置電源，選擇微波功率自動控制方式，設定反應時間30min、反應溫度250°C，啟動微波發生器。反應裝置將根據反饋溫度自動調節微波功率，直至達到設定溫度。在此溫度下，苯蒸氣在銅錳氧化物和微波的共同作用下轉化為CO2和H20。
[0020]實驗中，在苯初始濃度為600ppm，氣體流量lL/min，空速1000h 1條件下，苯完全轉化為CO2和H2O,轉化率達到98%。
【主權項】
1.一種微波耦合催化劑處理VOCs的反應裝置，其特征在于所述裝置包括腔體(7)、微波發生器(13)、紅外測溫儀(10)、熱電偶測溫儀(I)、石英管反應器(6)、控制儀(11)、進氣口(4)及出氣口(12)。石英管反應器(6)內部裝填催化劑(14)，兩端用高溫密封圈a(3)、高溫密封圈b (8)進行氣密后用上固定座(5)和下固定座(9)固定于腔體(7)內；上固定座(5)與密封頭(2)螺紋連接，密封頭上設有進氣口(4)，下固定座上設有出氣口(12);微波發生器(13)、紅外測溫儀(10)和熱電偶測溫儀(I)分別與控制儀(11)連接，熱電偶測溫儀(I)插入石英管反應器￠)的催化劑(14)中，催化劑為銅錳氧化物、活性炭、V205、Ni0或Co。。2.根據權利要求1所述的反應裝置，其特征在于所述熱電偶測溫儀(I)的熱電偶測溫探頭(15)外加裝保護套(16)。3.根據權利要求1所述的反應裝置，其特征在于所述微波發生器的輸出功率為0.5?Ikff連續可調，微波頻率為2450MHz。
【文檔編號】B01D53/74GK105879661SQ201410448197
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2014年9月5日
【發明人】呂麗, 宋華, 張忠良, 王東輝, 高曉強
【申請人】中國人民解放軍63971部隊