一种低温等离子体耦合吸附法处理VOCs及恶臭气体的方法技术

本发明专利技术涉及一种低温等离子体耦合吸附法处理VOCs及恶臭气体的方法，包括如下步骤：(1)预处理；(2)低温等离子体降解；(3)吸附处理，其中步骤(2)所述降解过程使用的是间隔式低温等离子体放电设备，该设备包括低温等离子体电源、低温等离子体放电单元和低温等离子体反应器，且有两个或两个以上的低温等离子体放电单元插入低温等离子体反应器中，间隔放电可以提高降解效率，而且低温等离子体产生的高能电子、离子和活性自由基可优先破坏直链烃或小分子有机化合物，能够从根本上解决吸附剂对VOCs吸附选择性差的问题。

A method for treating VOCs and malodorous gas by coupled adsorption of low temperature plasma

The present invention relates to a method of treating VOCs and odour gas by a low temperature plasma coupled adsorption method, including the following steps: (1) pretreatment; (2) low temperature plasma degradation; (3) adsorption treatment, and step (2) the degradation process is used as a spacer low temperature plasma discharge equipment, which includes low temperature plasma electricity. The source, the low temperature plasma discharge unit and the low temperature plasma reactor are inserted into the low temperature plasma reactor with two or more than two low temperature plasma discharge units. The gap discharge can improve the degradation efficiency, and the high energy electrons, ions and active free radicals produced by the low temperature plasma can give priority to the direct destruction. Chain hydrocarbons or small molecule organic compounds can fundamentally solve the problem of poor selectivity of adsorbent to VOCs.

【技术实现步骤摘要】
一种低温等离子体耦合吸附法处理VOCs及恶臭气体的方法
本专利技术涉及废气处理领域，具体地说，涉及一种低温等离子体耦合吸附法处理VOCs及恶臭气体的方法。
技术介绍
石油炼制是产生恶臭污染的重点行业之一，炼化企业生产过程产生的恶臭气体不但含有硫化氢、硫醇、硫醚、氨等恶臭污染，同时还含有大量油气和有机污染物，其复杂的工艺反应，会产生大量令人厌恶、对人敏感的恶臭物质，其中危害较大的有无机及有机硫化物、氨及有机胺类、芳烃类、酚类及有机酸类等。目前，恶臭污染源包括有组织排放废气、无组织排放气及储罐呼吸气。近年来，随着公民环保和健康意识的逐步提高，开始对装置废气和废水处理系统释放气的污染物进行治理，以解决恶臭污染扰民的问题。现场常用的恶臭治理方法有氧化方法、燃烧方法、吸收方法、吸附方法和生物处理方法等。由于工业挥发性有机物(VOCs)废气成分及性质的复杂性和单一治理技术的局限性，在很多情况下，采用单一技术往往难以达到治理要求，且不经济。利用不同单元治理技术的优势，采用组合治理工艺不仅可以满足排放要求，同时可以降低净化设备的运行费用。为了利用低温等离子体处理这些有毒有害气体，人们针对废气处理中低温等离子体的作用机理和产生低温等离子体的方法进行了大量的基础研究。低温等离子体中能量的传递大致为：电子从电场中得到能量，通过碰撞将能量转化为分子的内能和动能，获得能量的分子被激发，与此同时，部分分子被电离，这些活化了的粒子相互碰撞从而引起一系列复杂的物理化学反应。因等离子体内富含的大量活性粒子如离子、电子、激发态的原子和分子及自由基等，从而为等离子体技术通过化学反应处理VOCs和恶臭物质提供了条件。虽然专利CN204429064U、CN204380489U、CN201830541U、CN103418217B、CN204485611U、CN203002160U均提及了多级串联放电，但这些专利的技术方案只是简单地增加了等离子体发生器的级数和总输入功率，放电时间长，效果不佳。关于活性炭吸附处理有机废气的技术，专利CN204543922U(一种新型改进结构的活性炭吸附装置)、CN204619676U(一种活性炭吸附塔)、CN104785025A(一种活性炭过滤箱)、CN204522680U(环状活性炭吸附装置)、CN104888702A(一种抑菌除臭改性活性炭吸附剂)、CN104923180A(一种吸附汽油蒸汽的活性炭吸附剂)等都进行了讨论，但是，上述技术的缺点是，均无法突破弗兰德里希和朗格缪尔吸附经验公式中揭示的有机物在活性炭表面动态的吸附与解析定律，即污染物的气相分压低于一定值后无法吸附在活性炭上，因此使用活性炭吸附处理高浓度有机废气实现GB31571-2015规定的非甲烷总烃低于120mg/m3的排放限值，因此需要多级活性炭吸附塔，投资和运行成本将会呈指数增长。此外，活性炭吸附还存在活性炭对同一废气中的不同组分吸附能力差别较大，难以实现GB31571-2015规定的苯低于4mg/m3的排放限值。
技术实现思路
针对现有技术中存在的上述问题，本专利技术使用低温等离子体耦合吸附的方法，可以高效降解掉本不利于吸附剂吸附的分子量较小的直链烃、环烷烃及硫醇、硫醚类恶臭物质，从而提高吸附剂对有机废气吸附效果。为实现上述目的，本专利技术提供一种低温等离子体耦合吸附法处理VOCs及恶臭气体的方法，包括如下步骤：(1)预处理VOCs及恶臭气体进入总烃在线分析仪进行检测，经检测后的气体进入缓冲罐缓冲或管道混合器混合，然后进入除湿机除湿；(2)低温等离子体降解经过预处理的恶臭气体进入间隔式低温等离子体放电设备进行降解；(3)吸附处理经过低温等离子体降解的废气进入吸附装置，使用吸附剂进行吸附处理，其中，步骤(2)所述间隔式低温等离子体放电设备包括低温等离子体电源、低温等离子体放电单元和低温等离子体反应器，且两个或两个以上的低温等离子体放电单元插入低温等离子体反应器，在气体流动方向上间隔布设，将低温等离子体反应器间隔为放电区域和非放电区域。优选地，步骤(1)所述缓冲罐入口的管线上设置配风管线，当废气浓度超过间隔式低温等离子体放电设备的设防值时，配风管线的进风口打开。优选地，气体通过步骤(2)所述非放电区域的时间为0.1s-50s。优选地，步骤(2)所述低温等离子体放电单元在气体流动方向上布设的间隔距离能够根据需要进行调节,放电单元的放电形式为电晕放电、单介质阻挡放电、双介质阻挡放电、辉光放电、射频放电中的任意一种。优选地，步骤(2)所述低温等离子体电源为高压电源、直流电源、脉冲电源中的任意一种，且电源的输出功率能够根据需要进行调节。优选地，步骤(2)所述低温等离子体发生器为栅格式、线筒式或板线式中的任意一种。优选地，步骤(2)所述等离子体放电区域中VOCs及恶臭气体的流速为0.1～17m/s。优选地，步骤(2)所述低温等离子体放电设备可采用两个或两个以上的风道并联。优选地，步骤(2)所述低温等离子体放电设备中的每个放电单元可设置两对或两对以上的电极。优选地，步骤(3)所述吸附剂为活性炭、沸石或高分子有机材料中的任意一种。优选地，步骤(3)所述吸附剂的再生方式为蒸汽解吸、真空解吸中的任意一种，且解吸的不凝气通过配风管线的进风口回到低温等离子体反应器进行降解。上述步骤(1)所述的预处理过程中，废气可先经过导淋、除尘、配风、均质和除湿等预处理步骤，然后经过低温等离子体降解及吸附剂吸附后的废气即可排放，降解与吸附之间也可以加入臭氧分解工艺。本专利技术的有益效果：(1)本专利技术采用的低温等离子体放电设备中布置有多组放电单元，通过对VOCs及恶臭气体间隔放电，可以降低低温等离子体发生器内活性粒子的复合机率，提高活性粒子对污染物的降解效率；(2)使用低温等离子体耦合活性炭吸附的方法，使得经低温等离子体处理的有机废气的组分数量得以降低，尤其是可以高效降解掉本不利于活性炭吸附的分子量较小的直链烃、环烷烃及硫醇、硫醚类恶臭物质，从而提高吸附剂对有机废气吸附效果；(3)采用低温等离子体耦合活性炭吸附工艺，低温等离子体产生的高能电子、离子和活性自由基可使吸附饱和的吸附剂再生，显著延长活性炭更换周期，同时吸附剂(例如活性炭基吸附剂)可作为低温等离子体产生的高能电子、离子和活性自由基反应床，显著提高降解效果。(4)所述吸附剂的再生方式为蒸汽解吸、真空解吸中的任意一种，且解吸的不凝气通过配风管线的进风口风机回到低温等离子体反应器进行降解，解决了吸附工艺不凝气难以达标排放的问题。本专利技术可用于处理浓度低于6000ppm且硫化氢低于100ppm的有机废气和恶臭气体，装置的进气量可在1-100000Nm3/h之间。附图说明图1为本专利技术所述低温等离子体耦合吸附法处理VOCs及恶臭气体的工艺流程图；图2为本专利技术所述间隔式低温等离子发生器的示意图。标号说明：1--入口总烃分析仪；2--废气流量计；3--缓冲罐(或管道混合器)；4--配风风机；5--空气电动蝶阀；6--空气流量计；7--除湿机；8--废气电动蝶阀；9--低温等离子体设备；10--风机；11--臭氧分解塔；12--吸附塔；13--出口总烃分析仪；14-低温等离子体反应器；15-低温等离子体电源；16-接线盒；17-视窗；18-排污口；19本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低温等离子体耦合吸附法处理VOCs及恶臭气体的方法，包括如下步骤：(1)预处理VOCs及恶臭气体进入总烃在线分析仪进行检测，经检测后的气体进入缓冲罐缓冲或管道混合器混合，然后进入除湿机除湿；(2)低温等离子体降解经过预处理的恶臭气体进入间隔式低温等离子体放电设备进行降解；(3)吸附处理经过低温等离子体降解的废气进入吸附装置，使用吸附剂进行吸附处理，其特征在于，步骤(2)所述间隔式低温等离子体放电设备包括低温等离子体电源、低温等离子体放电单元和低温等离子体反应器，且两个或两个以上的低温等离子体放电单元插入低温等离子体反应器，在气体流动方向上间隔布设，将低温等离子体反应器间隔为放电区域和非放电区域。

【技术特征摘要】
1.一种低温等离子体耦合吸附法处理VOCs及恶臭气体的方法，包括如下步骤：(1)预处理VOCs及恶臭气体进入总烃在线分析仪进行检测，经检测后的气体进入缓冲罐缓冲或管道混合器混合，然后进入除湿机除湿；(2)低温等离子体降解经过预处理的恶臭气体进入间隔式低温等离子体放电设备进行降解；(3)吸附处理经过低温等离子体降解的废气进入吸附装置，使用吸附剂进行吸附处理，其特征在于，步骤(2)所述间隔式低温等离子体放电设备包括低温等离子体电源、低温等离子体放电单元和低温等离子体反应器，且两个或两个以上的低温等离子体放电单元插入低温等离子体反应器，在气体流动方向上间隔布设，将低温等离子体反应器间隔为放电区域和非放电区域。2.根据权利要求1所述的一种低温等离子体耦合吸附法处理VOCs及恶臭气体的方法，其特征在于，步骤(1)所述缓冲罐入口的管线上设置配风管线。3.根据权利要求1所述的一种低温等离子体耦合吸附法处理VOCs及恶臭气体的方法，其特征在于，气体通过步骤(2)所述非放电区域的时间为0.1s-50s。4.根据权利要求1所述的一种低温等离子体耦合吸附法处理VOCs及恶臭气体的方法，其特征在于，步骤(2)所述低温等离子体放电单元在气体流动方向上布设的间隔距离能够根据需要进行调节,放电单元的放电形式为电晕放电、单介质阻挡放电、双介质阻挡放电、辉光放电、射频放电中的任意一种。5.根据权利要求1所述的一种低温等离子体耦合...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭亚逢，唐晓丽，姚猛，隋立华，赵乾斌，宋项宁，牟桂芹，王世强，王林，厉建祥，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司青岛安全工程研究院，
类型：发明
国别省市：山东,37