一种低温等离子体协同吸附催化VOCs装置的制作方法

本实用新型涉及vocs处理技术领域，特别涉及一种低温等离子体协同吸附催化vocs装置。

背景技术：

挥发性有机物(volatileorganiccompounds，简称vocs)是指常温下饱和蒸汽压大于70.91pa、标准大气压101.3kpa下沸点在50～260℃的有机化合物，或在常温常压下任何能挥发的有机固体或液体。其来源十分广泛，在城市地区，vocs的主要来源为工业排放，对大气环境质量有严重的威胁。目前，常见的vocs控制技术有冷凝、吸收、吸附、光催化氧化、热力焚烧、低温等离子体等。

其中，低温等离子体技术是利用强电场下气体放电产生的大量具有高活性的电子、离子、分子、中性原子、激发态原子、光子和自由基等，从而与vocs进行反应，将其降解为co2和h2o。低温等离子体技术适用于处理低浓度、大风量有机废气，几乎对所有有机废气都具有处理效果。但存在污染物降解不彻底，co2选择性低，生成的o3未得到充分利用等问题。

技术实现要素：

针对上述问题，本实用新型旨在提供一种低温等离子体协同吸附催化vocs装置，集低温等离子体氧化技术、吸附技术和化学催化技术于一体，充分发挥各个技术的优点，提高vocs的降解效率和能源利用率。

本实用新型的技术方案如下：

一种低温等离子体协同吸附催化vocs装置，包括缓冲罐，所述缓冲罐内部设有带孔挡板一，所述带孔挡板一将所述缓冲罐分为混合区和缓冲区，所述混合区内设有螺旋扰流板，所述螺旋扰流板使所述混合区内形成流体的螺旋通道，所述螺旋通道的进口端设有空气进气管和vocs进气管，所述空气进气管的另一端与鼓风机一的输出端相连，且相连的管路上设有气体流量控制器一，所述vocs进气管与vocs气源相连，且相连的管路上依次设有气体流量控制器二和总烃在线分析仪一，所述螺旋通道的出口端与所述带孔挡板一相邻，所述缓冲区通过混合气进气管与低温等离子体催化净化装置相连，且相连的管路上依次设有除湿机、总烃在线分析仪二、气体流量控制器三、补气管一，所述补气管一上设有单向阀一，所述低温等离子体催化净化装置内部靠近所述混合气进气管的一端设有带孔挡板二，所述带孔挡板二的右端设有低温等离子体反应器，所述低温等离子体反应器内填充有催化剂和吸附剂，所述低温等离子体催化净化装置的出气口与排气管道相连，且所述排气管道上依次设有总烃在线分析仪三和单向阀二，所述总烃在线分析仪三和所述单向阀二之间的排气管道通过三通与循环管道一相连，所述循环管道一的另一端与鼓风机二的输入端相连，所述鼓风机二的输出端与循环管道二相连，所述循环管道二的另一端与所述除湿机之前的混合气进气管相连。

作为优选，总烃在线分析仪二与气体流量控制器三之间的混合气进气管上还设有带有单向阀三的补气管二。

作为优选，所述螺旋扰流板的端部与所述缓冲罐的侧壁相连。

作为优选，所述催化剂采用贵金属催化剂或非贵金属金属氧化物，所述吸附剂采用活性炭、硅藻土或膨润土。

作为优选，所述低温等离子体催化净化装置在所述气体流量控制器三与所述总烃在线分析仪三之间并联设置两个或两个以上，且每个低温等离子体催化净化装置的进气口之前均设有所述补气管一。

作为优选，所述低温等离子体反应器设置两个或两个以上，每个低温等离子体反应器沿气流方向垂直地设置，且所述低温等离子体反应器的两个极板分别位于所述低温等离子体催化净化装置的前后两侧。

作为优选，所述低温等离子体反应器设置三个以上时，所述低温等离子体反应器等间距分布设置。

作为优选，所述低温等离子体反应器采用双介质阻挡低温等离子体反应器。

本实用新型的有益效果是：

1、通过设置缓冲罐，能够通过空气降低vocs废气的浓度，使本实用新型能够处理高浓度的vocs废气，处理浓度范围大。

2、通过设置带孔挡板一和螺旋扰流板，能够使空气与vocs废气充分混合，提高混合气体的湍流程度，增大有机分子与氧分子的碰撞几率，使废气充分氧化。

3、通过在低温等离子体催化净化装置内部设置带孔挡板二，能够利用带孔挡板二使进入低温等离子体催化净化装置内部的vocs废气流动更加均匀。

4、通过在带孔挡板二的右端设置低温等离子体反应器，所述低温等离子体反应器内填充有催化剂和吸附剂，使得本实用新型既能够使用低温等离子体氧化技术处理vocs废气，又能够利用吸附剂延长vocs废气在装置内的停留时间，提高净化效率，还能够利用催化剂处理vocs废气的同时，处理低温等离子体反应器产生的中间产物，进一步提高了净化效率。

5、通过设置补气管一，所述补气管一上设有单向阀一，能够利用补气管向低温等离子体催化净化装置中补充空气，对装置内的催化剂进行还原，通过强化电晕放电产生大量的o3、h2o2、ho2·或oh·强氧化自由基，在这些强氧化自由基的作用下实现催化剂的原位再生，延长催化剂的寿命。

6、通过设置总烃在线分析仪三、循环管道一、鼓风机二和循环管道二，能够通过总烃在线分析仪三检测低温等离子体催化净化装置排出的气体是否达到排放标准，若未未处理干净，可通过循环管道和鼓风机使vocs废气返排至混合气体管道，再次进行处理。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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实用新型的一些实施例，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他的附图。

图1为本实用新型低温等离子体协同吸附催化vocs装置的结构示意图；

图2为图1中低温等离子体催化净化装置的俯视结构示意图。

图中标号：

1-缓冲罐、2-带孔挡板一、3-混合区、4-缓冲区、5-螺旋扰流板、6-螺旋通道、7-空气进气管、8-vocs进气管、9-鼓风机一、10-气体流量控制器一、11-气体流量控制器二、12-总烃在线分析仪一、13-混合气进气管、14-低温等离子体催化净化装置、15-除湿机、16-总烃在线分析仪二、17-气体流量控制器三、18-补气管一、19-带孔挡板二、20-低温等离子体反应器、21-催化剂和吸附剂、22-排气管道、23-总烃在线分析仪三、24-单向阀二、25-循环管道一、26-鼓风机二、27-循环管道二、28-补气管二。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的技术特征可以相互结合。

需要指出的是，除非另有指明，本申请使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

在本实用新型中，在未作相反说明的情况下，使用的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不是用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语；使用的术语中“上”、“下”、“左”、“右”等通常是针对附图所示的方向而言，或者是针对部件本身在竖直、垂直或重力方向上而言；同样地，为便于理解和描述，“内”、“外”等是指相对于各部件本身的轮廓的内、外。但上述方位词并不用于限制本实用新型。

如图1-2所示，一种低温等离子体协同吸附催化vocs装置，包括缓冲罐1，所述缓冲罐1内部设有带孔挡板一2，所述带孔挡板一2将所述缓冲罐1分为混合区3和缓冲区4，所述混合区3内设有螺旋扰流板5，所述螺旋扰流板5使所述混合区3内形成流体的螺旋通道6，所述螺旋通道6的进口端设有空气进气管7和vocs进气管8，所述空气进气管7的另一端与鼓风机一9的输出端相连，且相连的管路上设有气体流量控制器一10，所述vocs进气管8与vocs气源相连，且相连的管路上依次设有气体流量控制器二11和总烃在线分析仪一12，所述螺旋通道6的出口端与所述带孔挡板一2相邻，所述缓冲区4通过混合气进气管13与低温等离子体催化净化装置14相连，且相连的管路上依次设有除湿机15、总烃在线分析仪二16、气体流量控制器三17、补气管一18，所述补气管一18上设有单向阀一，所述低温等离子体催化净化装置14内部靠近所述混合气进气管13的一端设有带孔挡板二19，所述带孔挡板二19的右端设有低温等离子体反应器20，所述低温等离子体反应器20内填充有催化剂和吸附剂21，所述低温等离子体催化净化装置14的出气口与排气管道22相连，且所述排气管道22上依次设有总烃在线分析仪三23和单向阀二24，所述总烃在线分析仪三23和所述单向阀二24之间的排气管道22通过三通与循环管道一25相连，所述循环管道一25的另一端与鼓风机二26的输入端相连，所述鼓风机二26的输出端与循环管道二27相连，所述循环管道二27的另一端与所述除湿机15之前的混合气进气管13相连。

在一个具体的实施例中，所述总烃在线分析仪二16与所述气体流量控制器三17之间的混合气进气管13还通过三通与补气管二28相连，所述补气管二28上设有单向阀三。当总烃在线分析仪二检测vocs废气浓度过高时，能够通过补气管二进行补气，再次降低vocs废气浓度。

在一个具体的实施例中，所述低温等离子体催化净化装置14在所述气体流量控制器三17与所述总烃在线分析仪三23之间并联设置两个或两个以上，且每个低温等离子体催化净化装置14的进气口之前均设有所述补气管一18。所述低温等离子体反应器20采用双介质阻挡低温等离子体反应器，且设置两个或两个以上，每个低温等离子体反应器20沿气流方向垂直地设置，且所述低温等离子体反应器20的两个极板分别位于所述低温等离子体催化净化装置14的前后两侧。可选地，当所述低温等离子体反应器20设置三个以上时，所述低温等离子体反应器20等间距分布设置。

在一个具体的实施例中，所述螺旋扰流板5的端部与所述缓冲罐1的侧壁相连，能够使进入的空气和vocs完全随着螺旋通道6进行流动，提高湍流程度的效果。

在一个具体的实施例中，所述催化剂采用贵金属催化剂(pd、pt、ag和au等)或非贵金属金属氧化物(mno2、al2o3、cuo等)，所述吸附剂采用活性炭、硅藻土、膨润土、分子筛、硅胶中的任意一种或多种。所述催化剂和所述吸附剂通过固定床式进行填充，可选地，在所述催化剂固定床设置两个，吸附剂固定床设置一个且设置在两个催化剂固定床之间。

上述实施例中使用的体流量控制器、总烃在线分析仪、除湿机、低温等离子体反应器等均为现有技术，其具体结构在此不再赘述。

在一个具体使用本实用新型的实施例中，vocs废气的处理步骤如下：

首先，vocs废气、外部空气分别通过vocs进气管、鼓风机和空气进气管进入混合罐的混合区，在此过程中通过总烃在线分析仪一分析vocs废气浓度，通过气体流量控制器一和气体流量控制器二分别计量空气和vocs废气的流量，通过控制vocs废气与空气的进气量来控制混合气体中vocs废气的浓度，并通过所述空气的进气量提供氧气使vocs废气氧化。

其次，vocs废气与空气通过螺旋扰流板使其充分混合形成均匀的混合气体，混合气体通过带孔挡板一进入缓冲区，在此过程中螺旋扰流板和带孔挡板一能够提高气体的湍流程度，增大有机分子和氧分子的碰撞几率，使vocs废气充分氧化。

然后，混合气体通过混合气进气管进入低温等离子体催化净化装置，通过带孔挡板二使混合气体均匀地流向低温等离子体反应器，利用低温等离子体反应器产生的高速电子，与n2、o2、h2o等发生非弹性碰撞，产生具有强氧化性的·oh、·o等自由基，将vocs分子氧化为co2、h2o等产物。在此过程中，通过吸附剂延长vocs废气在装置内的停留时间，提高净化效率；通过催化剂处理vocs废气以及低温等离子体反应器产生的中间产物，进一步提高了净化效率。

最后，通过排气管道对处理后的气体进行排放，排放时通过总烃在线分析仪三检测处理后的气体是否达到排放标准，若未达到，则通过循环管道一、鼓风机二、循环管道二使气体重新进入混合气进气管，再次进行处理，若达到，则直接排放到大气中。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。