一种微波耦合催化剂处理VOCs的反应装置的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种用微波耦合催化剂处理VOCs的反应装置。将催化反应快速高效的特点与微波技术具有双重效应的优点有机融合，该装置包括腔体、微波发生器、红外测温仪、热电偶测温仪、石英管反应器、控制仪、进气口及出气口。石英管反应器内部装填催化剂，两端用高温密封圈进行气密后用上固定座和下固定座固定于腔体内；上固定座与密封头螺纹连接，密封头上设有进气口，下固定座上设有出气口；微波发生器、红外测温仪和热电偶测温仪分别与控制仪连接。本发明用于处理可挥发性有机污染物，具有安全、环保、低成本、适用范围广、净化效果好等特点。
【专利说明】
一种微波耦合催化剂处理VOCs的反应装置
技术领域
[0001]本发明涉及环保技术领域，具体地说是一种微波耦合催化剂处理VOCs的反应装置。
【背景技术】
[0002]挥发性有机化合物(VOCs)包括卤烃类、醛、酮、酸、脂、烷烃、苯环系列及其衍生物，是石油、化工和一些轻工业如制药、印刷、涂料、制鞋、玩具等行业在生产中产生的常见污染物。近年来，进入大气中的VOCs越来越多，其成分复杂，具有刺激性、毒性，长期暴露在这些污染物的环境中会引起中毒，甚至危及生命。
[0003]目前，VOCs的处理方法有直接燃烧法、催化燃烧法、吸附法、冷凝法、膜分离法等。其中，吸附-催化燃烧联合工艺集富集与处理于一体，技术成熟度较高，更加受到重视。但是，它的许多不足限制了其应用，主要表现在:能耗高、脱附时间长、净化不完全、催化剂易中毒等。同样地，其他技术也存在成本高、实用性差、使用范围有限等问题。可见，研究先进实用的、低成本的技术及装置是有效控制VOCs的关键。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于将催化反应快速高效的特点与微波技术具有双重效应的优点有机融合，提供一种安全、环保、低成本、适用范围广、而且净化效果好的微波耦合催化剂处理VOCs的反应装置。
[0005]本发明的一种微波耦合催化剂处理VOCs的反应装置技术方案:所述装置包括腔体7、微波发生器13、红外测温仪10、热电偶测温仪1、石英管反应器6、控制仪11、进气口 4、出气口 12 ;石英管反应器6内部装填催化剂14，石英管反应器6两端用高温密封圈a3和高温密封圈b8进行气密后用上固定座5和下固定座9固定于腔体7内；上固定座5与密封头2螺纹连接，密封头2上设有进气口 4，下固定座上设有出气口 12 ;微波发生器13、红外测温仪10和热电偶测温仪I分别与控制仪11连接，热电偶测温仪I插入石英管反应器6的催化剂14中，催化剂为铜锰氧化物、活性炭、V2O5> N1或CoO。
[0006]本发明的所述热电偶测温仪I的热电偶测温探头15外加装保护套16 ；
[0007]本发明的所述微波发生器的输出功率为0.5?IkW连续可调，微波频率为2450MHz,实现自动、手动两种档位的控制输出，且能实现自动调节功率，多段程序控温，其产生的微波作用于催化剂14和通入石英管反应器6内的VOCs气体；进气口 4用于通入VOCs气体，出气口 12用于引出反应生成气；红外测温仪10和热电偶测温仪I用于实现温度即时测量与信号输出，热电偶测温仪I用于测试1000°C以下的低温段，红外测温仪10用于测试1000°C以上的高温段；保护套16用于防止微波干扰测温信号；控制仪11用于实现温度的反控。
[0008]本发明用于处理可挥发性有机污染物，具有安全、环保、低成本、适用范围广、净化效果好等特点。还可推广应用于处理其他废气。
【附图说明】
[0009]图1是微波耦合催化剂处理VOCs的反应装置结构示意图，其中各编号所代表的部件如下:1、热电偶测温仪；2、密封头；3、8高温密封垫；4、进气口 ；5、上固定座；6、石英管反应器；7、腔体；9、下固定座；10、红外测温仪；11、控制仪；12、出气口 ；13、微波发生器；14、催化剂；15、热电偶测温探头。
[0010]图2是加装保护套的热电偶探头示意图，其中16代表保护套。
【具体实施方式】
[0011]实例I
[0012]将苯作为代表性污染物、铜锰氧化物为催化剂，以此为例，微波耦合催化剂处理VOCs装置使用的具体步骤为:
[0013]步骤一、将铜锰氧化物放置于石英管反应器中段后，一起放入反应装置的腔体中，并将带有保护套的热电偶测温探头插入催化剂中间，拧紧上固定座，使石英管反应器固定在腔体中央。石英管反应器两端由高温密封垫密封，防止向腔体内漏气。
[0014]步骤二、进气口和出气口分别与通气软管相连，调节流量阀，达到所需的进气流量。气体从上端进入腔体，避免反应生成的水冷凝在通气软管内影响进气湿度。
[0015]步骤三、打开反应装置电源，选择微波功率手动控制方式，设定反应时间，启动微波发生器，将微波功率慢慢调节至理想值(O?1000W)，温度将逐渐升高直至达到平衡温度，苯蒸气在铜锰氧化物和微波的共同作用下转化为CO2和H20。
[0016]实验中，在微波功率50W，苯初始浓度为400-1000ppm，气体流量lL/min条件下，苯完全转化为CO2和H2O,转化率高于95%。
[0017]实例2
[0018]本实例步骤一和步骤二与具实例I相同，不同的是，步骤三的微波控制方式:
[0019]步骤三、打开微波反应装置电源，选择微波功率自动控制方式，设定反应时间30min、反应温度250°C，启动微波发生器。反应装置将根据反馈温度自动调节微波功率，直至达到设定温度。在此温度下，苯蒸气在铜锰氧化物和微波的共同作用下转化为CO2和H20。
[0020]实验中，在苯初始浓度为600ppm，气体流量lL/min，空速1000h 1条件下，苯完全转化为CO2和H2O,转化率达到98%。
【主权项】
1.一种微波耦合催化剂处理VOCs的反应装置，其特征在于所述装置包括腔体(7)、微波发生器(13)、红外测温仪(10)、热电偶测温仪(I)、石英管反应器(6)、控制仪(11)、进气口(4)及出气口(12)。石英管反应器(6)内部装填催化剂(14)，两端用高温密封圈a(3)、高温密封圈b (8)进行气密后用上固定座(5)和下固定座(9)固定于腔体(7)内；上固定座(5)与密封头(2)螺纹连接，密封头上设有进气口(4)，下固定座上设有出气口(12);微波发生器(13)、红外测温仪(10)和热电偶测温仪(I)分别与控制仪(11)连接，热电偶测温仪(I)插入石英管反应器￠)的催化剂(14)中，催化剂为铜锰氧化物、活性炭、V205、Ni0或Co。。2.根据权利要求1所述的反应装置，其特征在于所述热电偶测温仪(I)的热电偶测温探头(15)外加装保护套(16)。3.根据权利要求1所述的反应装置，其特征在于所述微波发生器的输出功率为0.5?Ikff连续可调，微波频率为2450MHz。
【文档编号】B01D53/74GK105879661SQ201410448197
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2014年9月5日
【发明人】吕丽, 宋华, 张忠良, 王东辉, 高晓强
【申请人】中国人民解放军63971部队