HUC高效联合催化技术的讨论

一种新型处理工业废气的新技术HUC高效联合催化技术的讨论HUC高效联合催化技术是海乐尔在引进美国先进废气处理技术的基础上，按照中国VOCs废气排放及环保治理要求的特点开发的新型废气治理技术。其中“H”是high efficiency,意为高效的；“U”为unite,意为联合；“C”为catalyze，意为催化；强调的是HUC高效联合催化技术的高效、联合与催化的特征。下图是HUC微波联合催化技术的功能模块图，整个处理系统由HC处理模块、TOR、TTR活性催化模块、HMR浓缩分离模块、PTR后处理模块以及CCU自动控制模块五大部分组成。 CCU是整个HUC微波联合催化技术系统的大脑，是系统的自动控制中心，包含众多的传感器、电动阀及其它用电模块，控制HC处理系统的开启及输出的大小，以最大程度上达到氧化剂与被氧化物的平衡，达到经济性与环保性的平衡。同时它也控制着HMR微波联合催化技术系统的脱附时间、风量、浓度以及PTR处理模块的启停。其中HC处理模块采用了国际上VOCs处理领域最新的微波催化处理技术，利用“微波发生器”、“无极紫外微波催化灯”、“光触媒”等新进尖端技术的合理优化组合，通过多种处理工艺的协同效应，破坏有机气体的分子结构，发生氧化等一系列复杂的化学反应，将高分子有机物降解，并进一步分解成CO2和H2O。其原理与国内目前使用的UV光催化、高能等离子技术基本相似；均是以高能量击断一部分VOCs分子的分子链，使其从难以氧化的有机物大分子或环状结构转化为易被氧化的短碳链结构，同时利用能量电离O2及H2O来产生O2-及OH-。单一HC微波催化技术工作原理示意图 如图，在半导体微波催化氧化反应中，通过微波能辐射在纳米TiO2催化剂上，纳米TiO2催化剂吸收光能产生电子跃进和空穴跃进，经过进一步的结合产生电子-空穴对，与废气表面吸附的水分（H2O）和氧气（O2）反应生成氧化性很活波的羟基自由基和超氧离子自由基能够把各种有机废气如烃类、醛类、酚类、醇类、硫醇 类、苯类、氨类、氮氧化物、硫化物以及其它VOC类有机物及无机物在光催化氧化的作用下还原成二氧化碳（CO2）、水（H2O）以及其它无毒无害物质，经过净化之后的废气分子被活化降解，臭味也同时消失了，起到了废气净化的作用。其反应的化学原理如下图：下列因素影响高能处理技术的处理效率：因素1-氧化剂O3及OH-浓度；因素2-VOCs被氧化被击断的彻底程度；因素3-氧化剂与被氧化物接触时间；因素4-活性催化剂的催化性能；负面因素-剩余的O3会严重污染环境其中改变因素1、因素2需要更高的能量，而更高的能量产生的大量O3无法及时反应，产生严重的负面因素；延长因素3的时间则需要更大的箱体体积及空间。按照现在最严苛上极限：功率5KW/wm3.h，反应腔体积8.3m3/wm3.h（反应接触时间3秒）标准，上述高能催化的处理效率平均50%左右。如进一步提高反应时间，从成本和空间都已是无法承受，进一步提高功率，会导致O3过剩，而VOCs的危害之一就是VOCs分子在阳光和热能的作用下形成O3来污染环境，通过O3参与大气中一系列的复杂反应产生雾霾，形成PM2.5的重要成分。而上述高能技术在单独使用的情况下，过剩的O3会直接排入大气中污染环境。如没有防治措施，以一种更为污染环境的O3来治理VOCs，仅在环境保护上来看就得不偿失的。现有的催化剂是二氧化钛催化剂，只能在一定程度上增加O3及OH-浓度，而不会提高O3及OH-与VOCs的氧化速度。TOR、TTR催化模块是由两个以上功能类似的活性催化箱组成，分别命名为一级催化、二级催化。其核心部件为引进美国海乐尔创新发明的活性催化材料。主要功能是提高前一阶段的高能催化技术产生的相关产物的反应速度，并消除多余O3。一级催化（TOR）活性催化箱能将HC高能微波催化的效率提高50%左右（由原来的50%左右提高到75%左右）。并在不影响去除效率的情况下，反应腔体积由8.3m3/万m3降低到1.6m3/万m3（反应接触时间由3秒降低到0.6秒），并将多余的O3全部消除。HMR浓缩分离模块是经过HC微波催化模块、TOR及TTR活性催化模块处理后的废气处理模块，空气经过HMR分离过滤模块后，最后残余的VOCs被吸附在HMR的吸附脱附载体上，而干净达标的空气则被分离后排放出去。留在吸脱附载体上的VOCs在热N2的反向吹脱下，随热N2一起进入PTR后处理系统。HMR最大的亮点是引进了美国先进小风量脱附技术，废气浓缩倍数最大可达500倍，即对10Wm3/h的脱附气体，脱附风量可以控制在200m3/h以内，其次，HUC系统中，经过HMR排放出去的空气，VOCs的含量可以降低98%以上。PTR为后处理组合技术，主要是对经过HMR模块后被脱附出来的气体进行处理，由于不同的工作场所有不同的要求。如，石油、石化、炼焦行业对明火有严格的控制等。HUC系统中，对于高浓度（1wmg/m3以上）小风量的脱附气，在条件允许的情况下，采用即开即停的燃气炉直燃，VOCs的去除效率在99%以上；在对安全防爆有严格要求的场所，采用多级冷凝回收装置。单级冷凝回收效率在80%左右，二级冷凝回收效率在95%左右，其经过回收后的空