一种常温催化氧化降解VOCs的方法与流程

本发明涉及大气污染控制应用领域，具体涉及一种用于常温催化氧化降解vocs工艺。

背景技术：

挥发性有机化合物(vocs)是大气污染的主要来源之一，所谓的vocs，是指常温下饱和蒸气压大于133.3pa、常压下沸点小于等于260℃的一类化合物。vocs的种类繁多,主要有烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃等。vocs主要来源于装修材料、黏合剂、建筑材料、化工和石化废气印刷工业等。vocs是一种重要的大气污染物,主要危害表现在：1)会对人体造成刺激性影响。若人体长期接触较高浓度的vocs,容易发生病变,甚至癌变；2)在光的照射下容易发生光化学反应，产生光化学烟雾，对人体造成很大的伤害,如刺激人的眼睛和呼吸道粘膜,或引起头痛、二通肺功能异常、呼吸障碍、慢性呼吸道疾病恶化等；3)易燃、易爆。此外,生产车间存在一定浓度的vocs时,会给企业带来安全隐患；4)某些卤代烃,如氟氯烃和氟氯碳化物，会破坏臭氧层,还会导致白内障患以及人类皮肤癌病率的增加。5)vocs是pm2.5的前体物质，vocs是造成空气污染的主要原因之一。

目前vocs污染的治理技术主要分为回收技术和销毁技术两大类，回收法主要包括活性炭吸附法、冷凝法、溶液吸收法及膜分离等常见的技术；销毁法主要包括直接燃烧、催化燃烧、生物降解、等离子体氧化以及光催化氧化法等常见的技术。目前，针对vocs降解普遍使用的是蓄热式催化燃烧技术，蓄热式催化燃烧法能取得较好的去除率，但往往需要高温(一般300℃以上)，能耗高，而且易产生副产物。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服蓄热式催化燃烧法技术的不足，提供一种高效、低成本的常温催化氧化vocs的方法。

本发明采用的技术方案为：

本发明的一种常温催化氧化vocs的方法，包括以下步骤：

(1)配气,具体包括以下步骤：

流量为100-2500ml/min的臭氧与流量为100-1000ml/min的氮气缓冲气混合后与流量为1-30ml/min的含vocs氮气和流量为1-50ml/min的含有水蒸气的氮气一起进入混合器内进行混合，所述的臭氧浓度为200ppm-2000ppm，混合器内vocs的浓度为100ppm-1000ppm；

(2)催化氧化反应,具体包括以下步骤：在混合器中的气体混合完全后从反应器下部进入反应器内装有催化剂的反应管内，然后从反应管上部排出；反应器温度控制为0～50℃，压力控制为0.1～0.2mpa，湿度控制为10～50％；

(3)将反应器上部排出的反应完全的气体分为两路，一部分直接通到气相色谱仪内进行在线检测，另一部分经过处理达标后排空。

1、本发明方法采用常温催化氧化对vocs进行降解，能够实现高效、快速、安全、低能耗地降解vocs。

2、整个处理系统使用范围广，可对多种vocs进行常温催化氧化价，为工业上大规模地应用和推广打基础。

附图说明

图1是采用本发明方法一种用于常温催化氧化降解vocs装置的结构示意图。

图2是常温催化氧化降解vocs气体流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。

本发明的常温催化氧化降解vocs装置，其气体流程见图2。

本发明的一种常温催化氧化vocs的方法，包括以下步骤：

(1)配气，具体包括以下步骤：

流量为100-2500ml/min的臭氧与流量为100-1000ml/min的氮气缓冲气混合后与流量为1-30ml/min的含vocs氮气和流量为1-50ml/min的含有水蒸气的氮气一起进入混合器内进行混合，所述的臭氧浓度为200ppm-2000ppm，混合器内vocs的浓度为100ppm-1000ppm。

作为本发明的一种实施方式，从氮气供气源流出的氮气分为三路，第一路氮气缓冲气进入臭氧管线与臭氧混合后进入混合器8、第二路氮气进入vocs吹脱瓶7与vocs混合形成含有vocs的氮气后进入混合器8，第三路氮气进入水汽鼓泡瓶6与水蒸气混合形成含有水蒸气的氮气后进入混合器8。

(2)催化氧化反应，具体包括以下步骤：在混合器8中的气体混合完全后从反应器下部进入反应器9内装有催化剂的反应管10内，然后从反应管上部排出；反应器温度控制为0～50℃，压力控制为0.1～0.2mpa，湿度控制为10～50％。采用常温常压反应有利于反应节约能量，湿度的控制有利于o3在有水的情况下形成·oh，有利于vocs的氧化，反应器9采用已有装置即可。

(3)将反应器上部排出的反应完全的气体分为两路，一部分直接通到气相色谱仪内进行在线检测，另一部分经过处理达标后排空。

作为本发明的一种优选方案，水汽鼓泡瓶的温度控制在0-40℃，此温度较低，易于控制。

作为本发明的一种优选方案，反应管的直径为4-15mm，优选为8mm，在设定的直径条件下，催化剂可达到高效催化的作用。

作为本发明的一种优选方案，在所述的反应管内装填有单原子催化剂，催化剂采用现有的pt/mno2单原子催化剂即可，用量为2-4g。

作为本发明的一种优选方案，反应器中的反应空速为10000-50000h^-1，既可保证处理vocs的量，又不至于将催化剂吹出。

作为本发明的一种优选方案，在装填有单原子催化剂的反应管内，且在催化剂的上下两端垫有石英棉，防止催化剂吹出。

如附图所示实现本发明方法的装置，包括臭氧发生器1和氮气钢瓶2，所述的臭氧发生器1通过臭氧管线依次连接转子流量计以及混合器8，所述的氮气钢瓶2的出口通过氮气总管连接三路氮气支管，第一路氮气支管依次连接第一质量流量计、装有vocs的vocs吹脱瓶以及混合器8，第二路氮气支管依次连接第二质量流量计、生成水蒸气的水汽鼓泡瓶6以及混合器8，第三路氮气支管依次连接第三质量流量计和臭氧管线，所述的混合器的出口通过混合器管线连接反应器9的反应管10的底部进口，所述的反应管10的顶部出口通过总管分别与第一支路管线以及第二支路管线相连，所述的第一支路管线与处理装置相连以使一部分气体经处理达标后放空，所述的第二支路管线与气相色谱相连以使一部分气体通过气相色谱进行在线检测。

实施例1

由氮气钢瓶提供氮气分为三路，一股通过vocs吹脱瓶，流量控制为20ml/min，一股氮气作为缓冲气，流量控制为900ml/min，一股通过水汽鼓泡瓶，流量控制为25ml/min，由质量流量计进行控制。所述vocs吹脱瓶内装入二氯甲烷液体。所述水汽鼓泡瓶的温度控制在20℃；vocs吹脱瓶的温度控制在15℃。所述臭氧发生器提供的臭氧浓度为1000ppm，流量控制为1000ml/min，由转子流量计控制。所述混合器内vocs的浓度为800ppm。

所述臭氧与氮气缓冲气混合后与含vocs的氮气和含有水蒸气的氮气一起进入混合器内进行混合，混合完全后进入到反应器内装有催化剂的反应管内，且从反应器下部进入上部排出。反应器温度控制为25℃，压力控制为0.15mpa，湿度控制为25％。

所述反应管的直径为8mm。

所述反应器中的反应管内装填pt/mno2单元子催化剂，用量为3g。

反应器中的反应空速为25000h^-1。

所述催化氧化反应系统中，装填或更换催化剂时将反应器上部拧开，将一定量制备的单原子催化剂加入到反应管内，且在催化剂的上下两端垫有石英棉，防止催化剂吹出。

反应完全的气体分为两路，一部分直接通到气相色谱内进行在线检测，另一部分经过处理达标后排空。所述反应120min后，气相色谱检测到二氯甲烷的剩余量1.5％，从而计算二氯甲烷的转化率达到98.5％。

实施例2

由氮气钢瓶提供氮气分为三路，一股通过vocs吹脱瓶，流量控制为1ml/min，一股氮气作为缓冲气，流量控制为100ml/min，一股通过水汽鼓泡瓶，流量控制为1ml/min，由质量流量计进行控制。所述vocs吹脱瓶内装入乙酸乙酯液体。所述水汽鼓泡瓶的温度控制在0℃；vocs吹脱瓶的温度控制在-10℃。所述臭氧发生器提供的臭氧浓度为200ppm，流量控制为100ml/min，由转子流量计控制。所述混合器内vocs的浓度为100ppm。

所述臭氧与氮气缓冲气混合后与含vocs的氮气和含有水蒸气的氮气一起进入混合器内进行混合，混合完全后进入到反应器内装有催化剂的反应管内，且从反应器下部进入上部排出。反应器温度控制为0℃，压力控制为0.1mpa，湿度控制为10％。

所述反应管的直径为4mm。

所述反应器中的反应管内装填pt/tio2单元子催化剂，用量为2g。

反应器中的反应空速为10000h^-1。

所述步催化氧化反应系统中，装填或更换催化剂时将反应器上部拧开，将一定量制备的单原子催化剂加入到反应管内，且在催化剂的上下两端垫有石英棉，防止催化剂吹出。

反应完全的气体分为两路，一部分直接通到气相色谱内进行在线检测，另一部分经过处理达标后排空。所述反应120min后，气相色谱检测到乙酸乙酯的剩余量2.1％，从而计算乙酸乙酯的转化率达到97.9％。

实施例3

由氮气钢瓶提供氮气分为三路，一股通过vocs吹脱瓶，流量控制为30ml/min，一股氮气作为缓冲气，流量控制为1000ml/min，一股通过水汽鼓泡瓶，流量控制为50ml/min，由质量流量计进行控制。所述vocs吹脱瓶内装入甲苯液体。所述水汽鼓泡瓶的温度控制在40℃；vocs吹脱瓶的温度控制在40℃。所述臭氧发生器提供的臭氧浓度为2000ppm，流量控制为2500ml/min，由转子流量计控制。所述混合器内vocs的浓度为1000ppm。

所述臭氧与氮气缓冲气混合后与含vocs的氮气和含有水蒸气的氮气一起进入混合器内进行混合，混合完全后进入到反应器内装有催化剂的反应管内，且从反应器下部进入上部排出。反应器温度控制为50℃，压力控制为0.2mpa，湿度控制为50％。

所述反应管的直径为15mm。

所述反应器中的反应管内装填pd/tio2单元子催化剂，用量为4g。

反应器中的反应空速为50000h^-1。

所述步催化氧化反应系统中，装填或更换催化剂时将反应器上部拧开，将一定量制备的单原子催化剂加入到反应管内，且在催化剂的上下两端垫有石英棉，防止催化剂吹出。

反应完全的气体分为两路，一部分直接通到气相色谱内进行在线检测，另一部分经过处理达标后排空。所述反应120min后，气相色谱检测到乙酸乙酯的剩余量0.8％，从而计算甲苯的转化率达到99.2％。