低浓度VOCs废气处理方法与装置与流程

低浓度vocs废气处理方法与装置
技术领域
1.本发明涉及空气处理技术领域，具体涉及一种低浓度vocs废气处理方法与装置。


背景技术：

2.工业生产会排放出大量的含低浓度挥发性有机物质(英文volatile organic compounds)，简称vocs，例如，饲料生产、香精香料生产、生物发酵药生产、磁性电子材料、注塑过程产生的废气等都是产生含低浓度vocs的废气，这些废气中vocs通常在200mg/m3。
3.传统上处理该类废气都是采用分子筛转轮浓缩将废气分离成两个部分，一部分是含微量vocs的相对洁净的空气，该部分废气直接排空，另外部分是含高浓度vocs的废气，该部分废气再经过热力燃烧或者催化燃烧处理再排先大气。
4.传统处理方法的缺陷是设备投资大，运行成本高，有时转轮处理后的废气臭气浓度很难达到国家规定的气味指标。
5.众所周知，臭氧可以氧化vocs，臭氧氧化vocs的原理就是o3产生活性o，而活性o是强氧化剂，活性o可以使vocs氧化成水与二氧化碳。然而，在常温下o3很难瞬时产生活性o，所以，臭氧直接氧化vocs效果有限。


技术实现要素：

6.本发明旨在针对现有技术的技术缺陷，提供一种低浓度vocs废气处理方法与装置，以解决传统处理方法设备投资大、运行成本高的技术问题。
7.本发明要解决的另一技术问题是，传统转轮处理后的废气臭气浓度仍然较高。
8.本发明要解决的再一技术问题是，当采用o3氧化vocs时，常温下o3很难瞬时产生活性o。
9.为实现以上技术目的，本发明采用以下技术方案：
10.低浓度vocs废气处理方法，包括：将含vocs的废气经过除湿热泵的蒸发器使其温度降低到20℃以下，然后，废气经过热泵的冷凝器使其升温到60℃以上，在热泵除湿机后将臭氧加到废气中充分混合，再进入催化床；所述催化床中装填有催化剂，所述催化剂以氧化锰、氧化铜或氧化铈为活性材料，以分子筛或多孔材料为载体。
11.作为优选，所述分子筛为zsm-5型分子筛、β型分子筛或y型分子筛。
12.作为优选，所述多孔材料为活性炭。
13.在以上技术方案的集成上，本发明进一步提供了一种低浓度vocs废气处理装置，包括除湿热泵，臭氧发生器，催化床，其中，除湿热泵和催化床通过管路依次串联，在除湿热泵和催化床之间的管路上连接有旁路，所述旁路连接至臭氧发生器。
14.作为优选，所述除湿热泵包括热泵蒸发器，热泵冷凝器，制冷压缩机，制冷膨胀阀，其中，热泵蒸发器位于热泵冷凝器上游，在热泵蒸发器和热泵冷凝器之间分别连接有制冷压缩机和制冷膨胀阀。
15.为克服常温下o3很难瞬时产生活性o的问题，本发明首先开发了一种催化剂，该催
化剂以氧化锰、氧化铜以及氧化铈为活性材料，与分子筛，例如zsm-5、β、y型分子筛或者活性碳等多孔材料为载体。试验发现，臭氧o3与该催化剂接触后瞬时产生活性o，而且该催化剂对湿度与温度敏感，试验发现在空气露点温度低于20℃、温度在60℃以上时催化剂效果最好。
16.以该催化剂为基础，本发明开发了以上低浓度vocs废气处理方法，其流程是：含vocs的废气经过除湿热泵的蒸发器后温度降低到20℃以下，即图1中t1的温度20℃以下，温度越低处理效果越好，然后，废气经过热泵的冷凝器升温到60℃以上，即图1中t2的温度60℃以上，温度越高处理效果越好，臭氧发生器产生臭氧在热泵除湿机后加到废气中充分混合后进入催化床，废气中的vocs在臭氧与催化剂的共同作用下变成水与二氧化碳。
17.本发明中臭氧浓度越高处理效果越好，但是最经济的臭氧浓度是：vocs浓度与臭氧浓度之比大约在1-2之间，具体与vocs成分有关。
18.本发明的废气处理流程由除湿热泵、臭氧发生器以及催化剂组成，除湿热泵的功能是降低空气湿度同时加热需要处理的废气，催化剂的功能是使臭氧快速产生活性o。本发明中催化剂以氧化锰、氧化铜以及氧化铈为活性材料，与分子筛，例如zsm-5、β、y型分子筛或者活性碳等多孔材料为载体。热泵可以将废气温度降低到20℃以下，并且将废气温度加热到60℃以上。
19.实际应用表明，利用本发明处理磁材废气，处理15000m3/h风量废气臭氧发生器功率25kw，而利用转轮浓缩催化燃烧装置处理同类废气，催化床加热功率超过50kw，所以本发明具备运行成本低的优点。
附图说明
20.图1是本发明对含vocs废气的处理流程图；
21.图中：
22.1、热泵蒸发器 2、热泵冷凝器 3、制冷压缩机 4、制冷膨胀阀 5、臭氧发生器 6、催化床。
具体实施方式
23.以下将对本发明的具体实施方式进行详细描述。为了避免过多不必要的细节，在以下实施例中对属于公知的结构或功能将不进行详细描述。以下实施例中所使用的近似性语言可用于定量表述，表明在不改变基本功能的情况下可允许数量有一定的变动。除有定义外，以下实施例中所用的技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员普遍理解的相同含义。
24.磁性电子元件生产原料中除含功能性磁性材料外，添加了约0.05％的分散剂、约0.85％的粘结剂和0.07％水温脱模剂。通常情况下分散剂是正丁醇或者甘油、脱模剂是硬脂酸锌、而粘结剂是聚乙烯醇(简称pva)。
25.在磁性材料成型后，需要经过脱脂处理，温度从常温逐步升高到1100℃。在升温过程中分散剂、脱模剂会逐步挥发，但是，粘结剂pva会分解。
26.在空气中将pva加热至100℃以上，它就会慢慢地变色、脆化；在150℃以上，会充分软化而熔融；加热至160℃以上，颜色会变得很深；在170℃以上，颜色更深；加热至220℃以
上，聚乙烯醇很快分解，生成醋酸、乙醛、丁烯醇和水；至250℃以上来不及分解的聚乙烯醇则变成含有共轭双键的聚合物。聚乙烯醇的分解速度受加热温度、保温时间及气氛中的氧含量和分解物的蒸汽压等因素的影响。
27.在空气中，聚乙烯醇开始分解的温度为230℃左右，而在氧气中却为180℃。气氛中氧含量过低，开始分解的温度会增高。聚乙烯醇由于规格、品种不同，两种化学结构所占的比例不同，开始分解温度和分解曲线也有一定的差异，其开始分解的温度差异可达80℃左右。pva分解反应式如下：
28.(ch2choh)n o2→
ch3cooh ch3cho ch3ch＝chcho h2o
29.分解后生成的水形成过热水蒸气。生成的醋酸、乙醛和丁烯醛也是过热蒸汽。它们是否燃烧，视窑炉内的温度、氧含量等情况而定。乙醛蒸气在空气中自然点为156℃，分解后遇到空气中的氧气会燃烧，生成co2和过热水蒸汽。
30.磁材生产臭气物质是乙醛和丁烯醛两种物质。
31.丁烯醛，无色透明易燃液体，有窒息性刺激气味，乙醛(acetaldehyde)是一种醛，又名醋醛，无色易流动液体，有刺激性气味。消除排气中丁烯醛与乙醛是解决磁材生产废气的气味的关键。
32.利用本发明处理电磁电子元件生产废气，可以将臭气浓度从3770(无量纲)降低到601(无量纲)满足国家排放标准。
33.以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明。凡在本发明的申请范围内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。