[发明专利]基于二维沸石催化剂的气相有机物催化燃烧方法与装置

说明书

本发明公开了一种基于超薄二维沸石催化剂的气相有机物催化燃烧装置及方法，包括过滤器、催化陶瓷膜模块、真空泵、两差压控制器，所述催化陶瓷膜模块的管程内外壁均涂有超薄二维沸石催化剂层，所述过滤器的出口通过设有阀门的管路分别连接催化陶瓷膜模块的管程入口和壳程入口，所述催化陶瓷膜模块的管程出口和壳程出口通过设有阀门的管路连通大气，所述真空泵的入口通过阀门分别连接催化陶瓷膜模块管程入口和壳程入口，所述真空泵的出口连接所述过滤器的入口，所述两差压控制器分别用于检测所述催化陶瓷膜模块管程出入口之间、壳程出入口之间的压差。本发明燃烧效率高、环保能耗低、无二次污染，可反复利用，实现了气相有机污染物的催化燃烧过程。

技术领域

本发明涉及一种基于超薄二维沸石催化剂的气相有机物催化燃烧方法与装置，属于废气净化领域。

背景技术

随着我国工业经济的快速发展，为社会带来了巨大的经济利益的同时，也排出了大量有害废气。挥发性有机化合物（VOCs）是空气主要污染物之一，包括烃类、卤代烃、芳香烃、多环芳香烃等，主要来自石油化工、制药、印刷喷漆、机动车、等行业排放的废气。该类有机物废气会损害人体健康，对人的眼、鼻、呼吸道有刺激作用，对心、肺、肝等内脏及神经系统产生有害影响，甚至造成急性或慢性中毒。而且会与大气中的NO2反应生成O₃，使低空大气中O₃浓度升高，破坏生态环境。因此，VOCs废气治理已经是迫在眉睫。

目前，我国传统的VOCs处理方法有吸附法、冷凝法和直接燃烧法等，但它们有易产生二次污染、能耗大、易受有机废气浓度和温度限制的缺点，而催化燃烧法能达到更好的处理效果。催化燃烧是典型的气固相催化反应，其实质是活性氧参与深度氧化作用。在催化燃烧过程中，催化剂的作用是降低反应的活化能，同时使反应物分子富集于催化剂表面，以提高反应速率。借助催化剂可使有机废气在较低的起燃温度下发生无焰燃烧并氧化分解为CO2和H2O，同时放出大量的热。有机废气催化燃烧与直接燃烧相比，具有起燃温度低、能耗低的显著特点；同时催化燃烧法处理有机废气的净化率高，一般都在95%以上；而且由于其燃烧温度低，能大量减少NOx的生成；催化燃烧法几乎可以处理所有的烃类有机废气，适用范围广。

气相有机污染物的催化燃烧过程中可能产生积碳，经过过滤器预处理的有机废气可能仍然存在少量灰尘，它们在催化燃烧过程中附着于催化剂表面，覆盖催化剂活性位点，会影响催化剂的催化作用。并且对于浓度较低的气相有机污染物，由于其浓度较低，难以维持持续燃烧。因此，有必要开发一种能克服以上问题的，基于超薄二维沸石催化剂的气相有机污染物催化燃烧方法及其装置。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点和不足，提供一种工艺简单、净化效率高、催化剂可反复充分利用的基于超薄二维沸石催化剂的气相有机污染物催化燃烧方法及装置。

本发明通过下述技术方案实现：

一种基于超薄二维沸石催化剂的气相有机物催化燃烧装置，包括过滤器、管壳式结构的催化陶瓷膜模块、真空泵、两差压控制器，所述催化陶瓷膜模块的管程内外壁均涂有超薄二维沸石催化剂层，所述过滤器的出口通过设有若干阀门的管路分别连接所述催化陶瓷膜模块的管程入口和壳程入口，所述催化陶瓷膜模块的管程出口和壳程出口通过设有阀门的管路连通大气，所述真空泵的入口通过阀门分别连接所述催化陶瓷膜模块管程入口和壳程入口，所述真空泵的出口连接所述过滤器的入口，所述两差压控制器分别用于检测所述催化陶瓷膜模块管程出入口之间、壳程出入口之间的压差值，用于监测催化陶瓷膜模块堵塞程度。

进一步地，所述的催化陶瓷膜模块包括设置有管程出入口之间和壳程出入口的陶瓷膜箱体，所述陶瓷膜箱体内并列设置有若干管内与管外均涂有超薄二维沸石催化剂层的陶瓷膜管，各陶瓷膜管的入口与所述陶瓷膜箱体管程入口相连接，各陶瓷膜管的出口与所述陶瓷膜箱体管程出口相连接。

进一步地，所述催化陶瓷膜模块下方设置有用于去除催化剂上附着的积碳的灼烧装置。