專利名稱：處理受污染氣體的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種處理受污染氣體的方法，特別涉及一種催化劑氧化技術(shù)，其是利用連續(xù)地監(jiān)測排出氣體的有機(jī)物濃度和氧化劑濃度，以控制氧化劑供應(yīng)量。本發(fā)明還涉及實(shí)施該受污染氣體處理的裝置。
常溫高級(jí)氧化催化劑技術(shù)，如USP5755977，其公開的是在常溫下(20～30℃)，利用氧化劑[如臭氧(O3)或過氧化氫]、與氧化鐵催化劑，以處理含有揮發(fā)性有機(jī)物的空氣污染物。然而，此傳統(tǒng)技術(shù)對(duì)高濕度含VOC廢氣的處理效率相當(dāng)?shù)停缭跐穸?0％以上，對(duì)含三氯乙烯廢氣的去除率小于30％。而且，氧化劑的使用率低，導(dǎo)致過剩氧化劑排放。由于一般使用的氧化劑為臭氧，而臭氧為毒性氣體，因此會(huì)造成二次公害。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種處理受污染氣體的裝置，其能有效地完成對(duì)受污染氣體的處理。
為達(dá)到本發(fā)明的目的，本發(fā)明處理受污染氣體的第一種方法包括(1)連續(xù)地將一含有揮發(fā)性有機(jī)污染物的受污染氣體導(dǎo)入一反應(yīng)器內(nèi)，使該反應(yīng)器中的氣體與一金屬氧化物催化劑和一氧化劑接觸一段時(shí)間以降低揮發(fā)性有機(jī)物的濃度，然后使經(jīng)處理的氣體連續(xù)地自反應(yīng)器中排出；以及(2)連續(xù)地進(jìn)行監(jiān)測，監(jiān)測包括選自由該排出的氣體的有機(jī)物濃度、該排出的氣體的氧化劑濃度、及其組合所組成的族群中的值，并依據(jù)監(jiān)測所得的值以控制氧化劑供應(yīng)量。
本發(fā)明處理受污染氣體的第二種方法包括連續(xù)地將一含有揮發(fā)性有機(jī)污染物的受污染氣體導(dǎo)入一反應(yīng)器內(nèi)，使該反應(yīng)器中的氣體與一金屬氧化物催化劑和一氧化劑接觸一段時(shí)間以降低揮發(fā)性有機(jī)物的濃度，然后使經(jīng)處理的氣體連續(xù)地自反應(yīng)器中排出，其中該受污染氣體進(jìn)料的濕度在20％至100％之間，溫度為T℃，處理時(shí)受污染氣體的溫度提高為(T+5)℃至(T+70)℃之間。
本發(fā)明也可以處理含有臭氧的污染物，因此，本發(fā)明處理受污染氣體的第三種方法包括連續(xù)地將一含有臭氧污染物的受污染氣體導(dǎo)入一反應(yīng)器內(nèi)，使該反應(yīng)器中的氣體與一金屬氧化物催化劑接觸一段時(shí)間以降低臭氧的濃度，然后使經(jīng)處理的氣體連續(xù)地自反應(yīng)器中排出，其中該受污染氣體進(jìn)料的濕度在20％至100％之間，溫度為T℃，處理時(shí)受污染氣體的溫度提高為(T+5)℃至(T+70)℃之間。
本發(fā)明亦提供了一種處理受污染氣體的裝置，其包括一氧化劑產(chǎn)生器，用以產(chǎn)生氧化劑；
一反應(yīng)器，用以容納一金屬氧化物催化劑、連續(xù)導(dǎo)入的一含有揮發(fā)性有機(jī)污染物的受污染氣體、以及該氧化劑產(chǎn)生器所產(chǎn)生的氧化劑，使得該受污染氣體中的揮發(fā)性有機(jī)污染物的濃度可降低，且經(jīng)處理的氣體可連續(xù)地自該反應(yīng)器排出；以及一監(jiān)控裝置，用以連續(xù)地監(jiān)測該排出的氣體，并依據(jù)該監(jiān)測結(jié)果值以控制氧化劑供應(yīng)量，其中該值為選自由有機(jī)物濃度、氧化劑濃度、及其組合所組成的族群。
本發(fā)明采用兩種方式以達(dá)到處理高濕度廢氣及減少氧化劑排放的目的。一種方式是在處理廢氣的過程中，連續(xù)地監(jiān)測排出氣體的有機(jī)物濃度、或氧化劑濃度、或者同時(shí)監(jiān)測有機(jī)物濃度和氧化劑濃度。借助所監(jiān)測的結(jié)果，控制氧化劑供應(yīng)量。另一種方式是，依據(jù)廢氣濕度的大小，來控制處理溫度的高低。
關(guān)于控制氧化劑供應(yīng)量的方式可詳細(xì)說明如下當(dāng)監(jiān)測排出氣體的有機(jī)物濃度時(shí)，控制方式為當(dāng)某次所測得的有機(jī)物濃度較前次所測得者為高時(shí)，提高氧化劑供應(yīng)量，而當(dāng)某次所測得的有機(jī)物濃度較前次所測得者為低時(shí)，減少氧化劑供應(yīng)量。當(dāng)監(jiān)測排出氣體的氧化劑濃度時(shí)，控制方式為當(dāng)某次所測得的氧化劑濃度較前次所測得者為高時(shí)，減少氧化劑供應(yīng)量。借助這樣的控制方式，氧化劑的供應(yīng)量可不致過高，因此，可提高氧化劑利用率，減少氧化劑排放。
本發(fā)明受污染氣體中所含有的揮發(fā)性有機(jī)物可為氯化烷烴類、氯化烯烴類、烷烴類、烯烴類、芳香族類、酮類、醚類、醇類、有機(jī)酸類、胺類、或可為上述的混合物。受污染氣體中亦可包括一臭味物質(zhì)，如含氮化合物、含硫化合物、或其混合物。
本發(fā)明適用的金屬氧化物催化劑可為氧化鐵、氧化錳、或氧化鎳。適用的氧化劑可為過氧化氫、臭氧、或其混合物。
本發(fā)明方法對(duì)于高濕度的受污染氣體效果特別顯著，如濕度10％以上的受污染氣體，特別是濕度在20％至100％之間的受污染氣體。
本發(fā)明依據(jù)廢氣濕度的大小，來控制處理溫度的高低的方式，則是在處理時(shí)，將受污染氣體的溫度較處理前的溫度提高5℃至70℃。


圖1為本發(fā)明的處理受污染氣體的工藝流程圖。
如圖1所示，將含有有機(jī)污染物和/或臭味物質(zhì)的氣體經(jīng)過一前處理設(shè)備(未顯示)過濾微粒，然后導(dǎo)入一反應(yīng)器1中。同時(shí)氧化劑由氧化劑產(chǎn)生器2所提供，被連續(xù)地導(dǎo)入反應(yīng)器1中。反應(yīng)器1中充填有催化劑床，催化劑為金屬氧化物。如此，氧化劑和待處理的受污染氣體在反應(yīng)器中混合，并與金屬氧化物接觸，使得有機(jī)污染物可經(jīng)由催化劑催化的氧化過程而得以減少。
在排出氣體的管路上，設(shè)有一監(jiān)控裝置3，用以連續(xù)地監(jiān)測排出氣體的有機(jī)物濃度和氧化劑濃度。監(jiān)測所得的值的信號(hào)會(huì)傳至氧化劑產(chǎn)生器2，借以控制氧化劑的供應(yīng)量。具體地，當(dāng)某次所測得的有機(jī)物濃度較前次所測得者為高時(shí)，提高氧化劑供應(yīng)量，而當(dāng)某次所測得的有機(jī)物濃度較前次所測得者為低時(shí)，減少氧化劑供應(yīng)量。當(dāng)某次所測得的氧化劑濃度較前次所測得者為高時(shí)，減少氧化劑供應(yīng)量。
以下，本發(fā)明將列舉實(shí)施例以說明本發(fā)明的方法、特征、及優(yōu)點(diǎn)，但并非用以限定本發(fā)明的范圍，本發(fā)明的范圍應(yīng)以后附的權(quán)利要求書為準(zhǔn)。
比較實(shí)施例1-3 傳統(tǒng)常溫高級(jí)氧化催化劑技術(shù)此比較實(shí)施例1中所使用的廢氣中含有三氯乙烯(TCE)，為一具有代表性的生物難分解和水中溶解度低的VOC，廢氣的相對(duì)濕度分別為5％、40％、80％。
在反應(yīng)器中充填催化劑，并供應(yīng)臭氧。所使用的催化劑為針狀形氧化鐵，臭氧進(jìn)流濃度為200ppm。
將廢氣導(dǎo)入反應(yīng)器中進(jìn)行處理，廢氣進(jìn)流濃度大約維持在100ppm，處理時(shí)溫度為25℃。
待達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，測TCE去除效率及O3利用率，操作條件為停留時(shí)間0.5秒，結(jié)果如表1所示。
比較實(shí)施例4步驟同比較實(shí)施例2，但將臭氧的供應(yīng)量增為兩倍(400ppm)，結(jié)果如表1所示。
實(shí)施例1所使用的廢氣與比較實(shí)施例1相同，相對(duì)濕度為5％，催化劑亦與比較實(shí)施例1相同，處理溫度為25℃。但臭氧是以連續(xù)方式導(dǎo)入反應(yīng)器中，且廢氣處理裝置改而采用本發(fā)明的裝置，其設(shè)有監(jiān)控裝置，以連續(xù)地監(jiān)測排出廢氣中的有機(jī)物濃度及臭氧濃度，以控制臭氧供應(yīng)量。
待達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，測TCE去除效率及O3利用率，操作條件為停留時(shí)間0.5秒，結(jié)果如表1所示。
實(shí)施例2步驟同實(shí)施例1，但改使用相對(duì)濕度為40％的廢氣，且處理溫度提高為60℃。結(jié)果如表1所示。
實(shí)施例3步驟同實(shí)施例1，但改使用相對(duì)濕度為80％的廢氣，且處理溫度提高為80℃。結(jié)果如表1所示。
表1
*臭氧供應(yīng)量增加為兩倍由表1可看出，對(duì)于相對(duì)濕度5％的廢氣，本發(fā)明及傳統(tǒng)常溫高級(jí)氧化催化劑技術(shù)的TCE去除率大約相同，皆高達(dá)93％，且臭氧利用率為98％。
但對(duì)于較高濕度的廢氣(相對(duì)濕度40％和80％)，利用本發(fā)明的方法所得的三氯乙烯去除率遠(yuǎn)高于利用傳統(tǒng)常溫高級(jí)氧化催化劑技術(shù)所得的值，且使用本發(fā)明的方法所得的臭氧利用率亦較高。
比較實(shí)施例5-7 傳統(tǒng)常溫高級(jí)氧化催化劑技術(shù)此比較實(shí)施例5中所使用的廢氣中含有臭氧，濃度為1000ppm。廢氣的相對(duì)濕度分別為5％、40％、80％。
在反應(yīng)器中充填催化劑，所使用的催化劑為針狀形氧化鐵。將廢氣導(dǎo)入反應(yīng)器中進(jìn)行處理，廢氣進(jìn)流濃度大約維持在100ppm，處理時(shí)溫度為25℃。
待達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，測O3處理效率，操作條件為停留時(shí)間0.5秒，結(jié)果如表2所示。
實(shí)施例4所使用的廢氣同比較實(shí)施例1，相對(duì)濕度為5％，催化劑亦同比較實(shí)施例1，處理溫度為25℃。待達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，測O3處理效率，操作條件為停留時(shí)間0.5秒，結(jié)果如表2所示。
實(shí)施例5步驟同實(shí)施例4，但改使用相對(duì)濕度為40％的廢氣，且處理溫度提高為60℃。結(jié)果如表2所示。
實(shí)施例6步驟同實(shí)施例4，但改使用相對(duì)濕度為80％的廢氣，且處理溫度提高為80℃。結(jié)果如表2所示。
由表2可看出，對(duì)于相對(duì)濕度40％和80％的廢氣，提高處理溫度，可使O3處理效率大幅提高。
表2
雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，所作的任何更動(dòng)與潤飾，皆應(yīng)包含于本發(fā)明的權(quán)利要求書所界定的范圍之中。
權(quán)利要求
1.一種處理受污染氣體的方法，其包括連續(xù)地將一含有揮發(fā)性有機(jī)污染物的受污染氣體導(dǎo)入一反應(yīng)器內(nèi)，使該反應(yīng)器中的氣體與一金屬氧化物催化劑和一氧化劑接觸一段時(shí)間，然后使經(jīng)處理的氣體連續(xù)地自反應(yīng)器中排出；以及連續(xù)地進(jìn)行監(jiān)測，監(jiān)測包括選自由該排出氣體的有機(jī)物濃度、該排出氣體的氧化劑濃度、及其組合所組成的族群中的值，并依據(jù)監(jiān)測所得的值控制氧化劑供應(yīng)量。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中當(dāng)監(jiān)測該排出氣體的有機(jī)物濃度時(shí)，控制方式為當(dāng)某次所測得的有機(jī)物濃度較前次所測得者為高時(shí)，提高氧化劑供應(yīng)量，而當(dāng)某次所測得的有機(jī)物濃度較前次所測得者為低時(shí)，減少氧化劑供應(yīng)量。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中當(dāng)監(jiān)測該排出氣體的氧化劑濃度時(shí)，控制方式為當(dāng)某次所測得的氧化劑濃度較前次所測得者為高時(shí)，減少氧化劑供應(yīng)量。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述的監(jiān)測值為該排出氣體的有機(jī)物濃度，以及該排出氣體的氧化劑濃度。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述的揮發(fā)性有機(jī)物為選自由氯化烷烴類、氯化烯烴類、烷烴類、烯烴類、芳香族類、酮類、醚類、醇類、有機(jī)酸類、胺類、及其混合物所組成的族群。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述的受污染氣體進(jìn)一步包括一臭味物質(zhì)。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中所述的臭味物質(zhì)為選自由含氮化合物、含硫化合物、及其混合物所組成的族群。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述的金屬氧化物催化劑為選自由氧化鐵、氧化錳、氧化鎳所組成的族群。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述的氧化劑為選自由過氧化氫、臭氧、及其混合物所組成的族群。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述的受污染氣體進(jìn)料的濕度在10％以上。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中所述的受污染氣體進(jìn)料的濕度在20％至100％之間。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中該方法進(jìn)一步包括在處理時(shí)，將受污染氣體的溫度較處理前的溫度提高5℃至70℃的步驟。
13.一種處理受污染氣體的方法，其包括連續(xù)地將一含有揮發(fā)性有機(jī)污染物的受污染氣體導(dǎo)入一反應(yīng)器內(nèi)，使該反應(yīng)器中的氣體與一金屬氧化物催化劑和一氧化劑接觸一段時(shí)間，然后使經(jīng)處理的氣體連續(xù)地自反應(yīng)器中排出；其中該受污染氣體進(jìn)料的濕度在20％至100％之間，溫度為T℃，處理時(shí)受污染氣體的溫度提高為(T+5)℃至(T+70)℃之間。
14.一種處理受污染氣體的方法，其包括連續(xù)地將一含有臭氧污染物的受污染氣體導(dǎo)入一反應(yīng)器內(nèi)，使該反應(yīng)器中的氣體與一金屬氧化物催化劑接觸一段時(shí)間，然后使經(jīng)處理的氣體連續(xù)地自反應(yīng)器中排出；其中該受污染氣體進(jìn)料的濕度在20％至100％之間，溫度為T℃，處理時(shí)受污染氣體的溫度提高為(T+5)℃至(T+70)℃之間；所述金屬氧化物催化劑為氧化鐵。
15.一種處理受污染氣體的裝置，其包括一氧化劑產(chǎn)生器，用以產(chǎn)生氧化劑；一反應(yīng)器，用以容納一金屬氧化物催化劑、連續(xù)導(dǎo)入的一含有揮發(fā)性有機(jī)污染物的受污染氣體、以及該氧化劑產(chǎn)生器所產(chǎn)生的氧化劑，經(jīng)處理的氣體可連續(xù)地自該反應(yīng)器排出；以及一監(jiān)控裝置，用以連續(xù)地監(jiān)測該排出的氣體，并依據(jù)該監(jiān)測所得的值以控制氧化劑供應(yīng)量，其中該值選自由有機(jī)物濃度、氧化劑濃度、及其組合所組成的族群。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種處理受污染氣體的方法及裝置。此方法包括連續(xù)地將一含有揮發(fā)性有機(jī)污染物的受污染氣體導(dǎo)入一反應(yīng)器內(nèi)，使該反應(yīng)器中的氣體與一金屬氧化物催化劑和一氧化劑接觸一段時(shí)間以降低揮發(fā)性有機(jī)物的濃度，然后使經(jīng)處理的氣體連續(xù)地自反應(yīng)器中排出；以及連續(xù)地監(jiān)測該排出氣體的有機(jī)物濃度和/或氧化劑濃度，并依據(jù)監(jiān)測所得的值以控制氧化劑供應(yīng)量。處理時(shí)，并將受污染氣體的溫度較處理前的溫度提高5℃至170℃。借助本發(fā)明的方法，可高效率處理高濕度的含有機(jī)污染物廢氣，且使氧化劑利用率提高。
文檔編號(hào)B01D53/46GK1404902SQ0114176
公開日2003年3月26日 申請(qǐng)日期2001年9月18日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月18日
發(fā)明者林樹榮, 賴慶智 申請(qǐng)人:財(cái)團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院