[发明专利]一种低温等离子体协同两段催化降解工业有机废气的工艺及装置

说明书

本发明公开了一种低温等离子体协同两段催化降解工业有机废气的工艺及装置，包括顺次连接的等离子体催化反应器和催化反应器；所述等离子体催化反应器包括第一外壳、设置于第一外壳内的电极对和设置于电极对之间的第一催化剂；所述催化反应器包括第二壳体和设置于第二壳体内的催化剂床，所述催化剂床上设置第二催化剂。本发明可以实现对大风量、低浓度的工业废气的深度处理，并控制了副产物地排放，而且成本低廉。

技术领域

本发明属于废气处理技术领域，具体涉及一种低温等离子体协同两段催化过程降解工业废气的工艺。

背景技术

近年来，我国多个城市出现大规模重度雾霾天气，其实质是大气气溶胶浓度过高，而挥发性有机污染物(VOCs)是重要前驱物。另外，VOCs还会引起光化学烟雾、臭氧层破坏、全球气候变暖等大气问题，并且对人畜有毒害作用。而工业源，如有机化工、石油化工、煤化工、制药、印刷、喷涂等是主要的排放源，每年有几百万吨的产生量。

目前，处理工业挥发性有机物的方法主要有吸附、吸收、催化燃烧、光催化等，但是这些传统技术一般适用于处理高浓度废气，且存在能耗高、运行费用高及二次污染的问题。低温等离子体技术是一种新技术，被认为是处理VOCs的有效方法，等离子体包含大量高能电子、自由基、臭氧等活性粒子，其与污染物作用，使得污染物分子发生物理和化学变化，大分子变小分子，有毒物变成低毒无毒物，从而实现污染物的降解。低温等离子体技术具有效率高、能耗低、结构简单、成本低、适合处理大风量低浓度废气等优点，但单一的技术也难达到较高的效率。所以研究人员多将等离子体技术与催化剂集合，可实现VOCs的深度氧化，并且过滤降解过程中产生的小分子有机物、O₃、NO_x、气溶胶等副产物。

而低温等离子体技术与催化剂的结合方式可分为原位式和后置式，原位式是将催化剂放置在等离子体产生区域内，等离子体在催化剂原位产生，可将催化剂和放电更紧密结合，高效率降解VOCs，并且拦截气溶胶，但缺点是副产物O₃和NO_x比较多，容易发生副产物泄漏；后置式是将催化层放置在等离子体区域的后面，催化剂可以分解副产物O₃等，并且分解产生的活性氧会分解有机物，但自由基寿命短很少能到达后段催化剂层，总体效率低，且气溶胶易覆盖催化层，导致催化剂失活。

中国专利公开号为CN 102958264公开了《一种基于催化剂反电晕沿面击穿的等离子体发生装置及方法和应用》，该装置将高比电阻催化剂放置于高压电极对间，在催化剂上原位产生等离子体，这样的原位放置形式使得等离子体和催化剂紧密结合，对VOCs的去除率达到95％以上，但缺点是仍有副产物O₃和NO_x的排出。中国专利公开号为CN 201997245公开了《一种低温等离子体催化降解工业废气的装置》，其低温等离子体反应器的输出端设置有催化剂装置，与采用单纯低温等离子体处理废气相比，可以大大优化废气处理效果。

综上所述，低温等离子体技术与催化剂结合可以有效的提高降解率，并且控制副产物的排放。但是原位式和后置式催化各有优缺点，不能达到最优效果。

发明内容

本发明提供一种低温等离子体协同两段催化降解工业有机废气的工艺及装置，可以实现对大风量、低浓度的工业废气的深度处理，并控制了副产物地排放，而且成本低廉。

一种低温等离子体协同两段催化降解工业有机废气的装置，包括顺次连接的等离子体催化反应器和催化反应器；所述等离子体催化反应器包括第一外壳、设置于第一外壳内的电极对和设置于电极对之间的第一催化剂；所述催化反应器包括第二壳体和设置于第二壳体内的催化剂床，所述催化剂床上设置第二催化剂。

优选地，所述第一催化剂为蜂窝或泡沫负载型催化剂；所述第二催化剂为颗粒状负载型催化剂。