一种净化高湿化工医药VOCs与异味尾气的技术方法技术

本发明专利技术涉及一种净化高湿化工医药VOCs与异味尾气的技术方法，其包括以下步骤，1含VOCs的气体进入换热器内进行热交换；2降温后的气体进入吸收催化塔内并由下至上流动，吸收催化塔由上至下喷淋吸收液，气液之间进行逆流接触，同时激发吸收催化塔内装填的粒子电极材料产生原电池效应对吸收催化塔内气体进行净化；3气体进入气液分离催化塔内并由下至上流动，气液分离催化塔由上至下喷淋喷淋液，同时与气液分离催化塔内装填的催化剂产生协同效应，从而进行液相催化及气液分离；4进入外场催化氧化系统进行外场催化；5经过处理过的气体进入活性炭吸附系统，经过吸附后排出。本发明专利技术净化效果好，处理后的气体达到排放标准，能源消耗低。低。低。

【技术实现步骤摘要】
一种净化高湿化工医药VOCs与异味尾气的技术方法


[0001]本专利技术属于环保
，具体涉及一种净化高湿化工医药VOCs与异味尾气的技术方法。

技术介绍

[0002]快速的城市化和工业化促使VOCs进入环境的排放量不断增加。它们间接可作为臭氧/烟雾前体，直接可以作为环境有毒物质。VOCs已经被确定为造成平流层臭氧消耗，对流层臭氧形成，地面烟雾形成，气候变化，病态建筑综合症，植物腐烂，人类致癌作用的根源。因此世界各国都进行了大量研究活动，对环境中挥发性有机化合物施加了严格的条件限制，并且开发出高效技术以满足严格的环境法规。与此同时，我国也陆续发布污染物控制标准，目的明确地开展VOCs减排治理工作。
[0003]目前，控制VOCs排放的技术包括回收和销毁法。回收法包括吸收、吸附和冷凝等。对于大气量、含中等浓度VOCs的废气，可以采用低挥发或不挥发液体(如高沸点碳氢化合物、水、酸碱溶液、胺溶液等)作为吸收剂选择性地溶解混合气中某些特定组分。而吸附法主要用于低浓度、高通量VOCs的处理。在销毁法中，催化氧化是最有效且经济可行的技术之一，它可以在处理适量污染废气的同时大幅度节约燃料成本并且二恶英和有害产物也较少形成。
[0004]虽然吸收法、吸附法和催化氧化法作为当前VOCs控制常用技术已相对成熟，但都存在各自的不足。比如单独使用吸收法消耗大量的吸收剂和氧化剂，吸收效率不高，还可能产生废水造成二次污染；单一的吸收法存在吸附剂的吸附量小，物理吸附存在吸附饱和问题，随着吸附剂的消耗，吸附能力变弱，使用一段时间后可能会出现吸附量小或失去吸附能力的现象；催化氧化法的主要挑战之一在于催化氧化法虽可以有效应用于处理不同浓度的VOCs和流速的废气，但它最适合中等流速和低浓度的VOCs。
[0005]现有技术中，孟丽莉(孟丽莉,裴玉庆.挥发性气体深冷冷凝回收系统设计[J].煤炭与化工,2021,44(01):128
‑
130+138.)利用冷凝回收装置收集醇类VOCs，所设计的系统虽可以对低浓度VOCs达到97％左右的处理效率，但是所用到的三级制冷机组和四段换热器在整个运行过程中会消耗大量能源，此外该装置不能直接用于高浓度或浓度波动大的废气治理中。专利CN 207591549 U中介绍了一种高效均流吸附VOCs的装置，虽然精巧的结构提高了吸附效率但是此方法仍存在后续处理与处置有一定的难度且存在一定程度的资源浪费。赵玮(赵玮.正丁烷在Co
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ZSM
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5上的催化燃烧性能研究[D].中国科学技术大学,2021.)运用浸渍法制备的钴改性ZSM
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5提高了ZSM
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5对正丁烷的催化燃烧活性，然而在实际工业运用中很难大批量精确调控金属元素比例而造成催化剂活性不理想。
[0006]化工医药行业产生的VOCs气体具有湿度更高的特性，高湿的气体会一定程度上降低催化剂的活性，增加净化处理的难度。化工医药行业产生的VOCs气体的挥发性有机物种类处理难度更大，针对这一现状，需要探索开发一种更高效的VOCs降解技术。

技术实现思路

[0007]为了克服上述现有技术的不足，本专利技术提供了一种净化高湿化工医药VOCs与异味尾气的技术方法，处理效果好。
[0008]本专利技术采用的技术方案是：其包括以下步骤，
[0009](1)含VOCs的气体进入热交换器内进行热交换；
[0010](2)降温后的气体进入吸收催化塔内并由下至上流动，吸收催化塔由上至下喷淋吸收液，气液之间进行逆流接触，同时激发吸收催化塔内装填的粒子电极材料产生原电池效应以对吸收催化塔内气体进行净化；
[0011](3)经过处理后的气体进入气液分离催化塔内并由下至上流动，气液分离催化塔由上至下喷淋喷淋液，气液之间进行逆流接触的同时气液分离催化塔内装填的催化剂对气体进行催化，产生协同效应，从而进行液相催化及气液分离；
[0012](4)经过处理后的气体进入外场催化氧化系统进行外场催化；
[0013](5)经过处理过的气体进入活性炭吸附系统，经过吸附后排出。
[0014]进一步地，含VOCs的气体在热交换器内降温至0
‑
65℃；
[0015]吸收催化塔喷淋的吸收液为质量分数为10％
‑
20％的NaOH溶液或次氯酸钠溶液。
[0016]进一步地，吸收催化塔底部装填有粒子电极材料，所述粒子电极材料为质量比为1：3
‑
5的金属氧化物和生物质活性炭的混合物，所述金属氧化物为镍、铁、铜三种元素的氧化物中的至少一种，所述生物质活性炭为抗生素菌渣制炭。
[0017]进一步地，气液分离催化塔底部装填有催化剂，所述催化剂为质量比为2
‑
3：1的金属氧化物和生物质活性炭的混合物，所述金属氧化物为镍、铁、铜三种元素的氧化物中的至少一种，所述生物质活性炭为抗生素菌渣制炭。
[0018]进一步地，所述生物质活性炭的制备方法包括以下步骤：
[0019](1)将抗生素精馏釜残经在搅拌下以固液比1:10
‑
1:15(g：mL)的比例与质量分数为10
‑
15％的KOH混合，静置20
‑
24h，其间每4h搅拌一次，形成均一溶液；
[0020](2)步骤(1)溶液在5000rpm下离心洗涤至上清液pH为7后，烘干，所得产物在氮气保护下于450℃下热解2h，最终制得生物活性炭；
[0021](3)将所述生物活性炭与过渡金属前驱体混合溶液以质量比为1:17
‑
18混合，随后加入PEG
‑
10000，搅拌形成均匀的溶液；加入的PEG
‑
10000与生物活性炭质量比为4:1；
[0022](4)将步骤(3)得到的溶液转移到水热釜中于200℃下加热10h，冷却至室温，所得产物洗涤，并干燥，得到最终产物；
[0023]所述抗生素精馏釜残为头孢菌素精馏釜残和/或林可霉素精馏釜残；
[0024]所述过渡金属前驱体混合溶液为将过渡金属氯化物与NaAc以质量比为1：3
‑
1：5的比例混合并溶解在EG溶液中，NaAc和EG溶液的比例为1：5
‑
6(g：mL)。
[0025]进一步地，气液分离催化塔喷淋的喷淋液包括臭氧、双氧水和氧气组成的混合气雾，臭氧、双氧水和氧气的摩尔比为1
‑
2：1
‑
2:3；氧气可替换为次氯酸钠。
[0026]进一步地，吸收催化塔和气液分离催化塔中，pH控制在12
‑
14，氧化还原电位控制在500
‑
1000mv，液气比控制在1
‑
5：1；吸收催化塔内温度为10
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60℃；气液分离催化塔内温度为10
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40℃。
[0027]气体在吸收催化塔和气液分离催化塔中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种净化高湿化工医药VOCs与异味尾气的技术方法，其特征在于，其包括以下步骤，(1)含VOCs的气体进入热交换器(1)内进行热交换；(2)降温后的气体进入吸收催化塔(4)内并由下至上流动，吸收催化塔(4)由上至下喷淋吸收液，气液之间进行逆流接触，同时激发吸收催化塔(4)内装填的粒子电极材料产生原电池效应以对吸收催化塔(4)内气体进行净化；(3)经过处理后的气体进入气液分离催化塔(5)内并由下至上流动，气液分离催化塔(5)由上至下喷淋喷淋液，气液之间进行逆流接触的同时气液分离催化塔(5)内装填的催化剂对气体进行催化，产生协同效应，从而进行液相催化及气液分离；(4)经过处理后的气体进入外场催化氧化系统(6)进行外场催化；(5)经过处理过的气体进入活性炭吸附系统(7)，经过吸附后排出。2.根据权利要求1所述的一种净化高湿化工医药VOCs与异味尾气的技术方法，其特征在于，含VOCs的气体在热交换器(1)内降温至0
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65℃；吸收催化塔(4)喷淋的吸收液为质量分数为10％
‑
20％的NaOH溶液或次氯酸钠溶液。3.根据权利要求1所述的一种净化高湿化工医药VOCs与异味尾气的技术方法，其特征在于，吸收催化塔(4)底部装填有粒子电极材料，所述粒子电极材料为质量比为1：3
‑
5的金属氧化物和生物质活性炭的混合物，所述金属氧化物为镍、铁、铜三种元素的氧化物中的至少一种，所述生物质活性炭为抗生素菌渣制炭。4.根据权利要求1所述的一种净化高湿化工医药VOCs与异味尾气的技术方法，其特征在于，气液分离催化塔(5)底部装填有催化剂，所述催化剂为质量比为2
‑
3：1的金属氧化物和生物质活性炭的混合物，所述金属氧化物为镍、铁、铜三种元素的氧化物中的至少一种，所述生物质活性炭为抗生素菌渣制炭。5.根据权利要求3或4所述的一种净化高湿化工医药VOCs与异味尾气的技术方法，其特征在于，所述生物质活性炭的制备方法包括以下步骤：(1)将抗生素精馏釜残经在搅拌下以固液比1g：(10
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15)mL的比例与质量分数为10
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15％的KOH混合，静置20
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24h，其间每4h搅拌一次，形成均一溶液；(2)步骤(1)溶液在5000rpm下离心洗涤至上清液pH为7后，烘干，所得产物在氮气保护下于450℃下热解2h，最终制得生物活性炭；(3)将所述生物活性炭与过渡金属前驱体混合溶液以质量比为1:17
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18混合，随后加入PEG
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10000，搅拌形成均匀的溶液；加入的PEG
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10000与生物活性炭质量比为4:1；(4)将步骤(3)得到的溶液转移到水热釜中于200℃下加热10h，冷却至室温，所得产物洗涤，并干燥，得到最终产物；所述抗生素精馏釜残为头孢菌素精馏釜残和/或林可霉素精馏釜残；所述过渡金属前驱体混合溶液为将过渡金属氯化物与NaAc以质量比为1：3
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1：5的比例混合并溶解在EG溶液中，NaAc和EG溶液的比例为1g：(5
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6)mL。6.根据权利要求1所述的一种净化高湿化工医药VOCs与异味尾气的技术方法，其特征在于，气液分离催化塔(5)喷淋的喷淋液包括臭氧、双氧水和氧气组成的混合气雾，臭氧、双氧水和氧气的摩尔比为1
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2：1
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2:3；氧气可替换为次氯酸钠。7.根据权利要求1所述的一种净化高湿化工医药VOCs与异味尾气的技术方法，其特征在于，吸收催化塔(4)和气液分离催化塔(5)中，pH控制在12
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14，氧化还原电位控制在500
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1000mv，液气比控制在1
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5：1；吸收催化塔(4...

【专利技术属性】
技术研发人员：段二红，韩彤，杨仲禹，
申请(专利权)人：河北科技大学，
类型：发明
国别省市：