一种VOCs气体回收处理方法及其控制系统与流程

一种vocs气体回收处理方法及其控制系统
技术领域
1.本发明涉及废气处理技术领域，具体而言，涉及一种vocs气体回收处理方法及其控制系统。


背景技术：

2.有机废气(volatile organic compounds，vocs)存在于大气环境中，不仅污染环境，同时危害人类健康。从我国当前工业生产现状来看，有机废气的排放来源主要集中在石油、化工以及交通运输等领域中，并且有机废气的排放量也十分巨大、构成成分中含有多种污染种类，所造成的污染性十分严重。因此，对有机废气的处理是当前工业生产、交通运输行业的重要任务。
3.现有技术中，对于vocs气体的主要治理方法包括：蓄热式氧化技术(regenerative thermal oxidizer，rto)、蓄热式催化燃烧法(regenerative catalytic oxidation，rco)、催化剂焚烧炉(catalytic oxidation，co)直燃式废气燃烧炉(thermal oxidizer，to)。现有技术的上述vocs气体处理方法在一定程度上取得了成就。
4.然而，现有技术中的上述vocs气体治理方法对于大风量、高浓度且易发生爆炸的气体而言，存在处理过程中需要温度高、能耗高、容易产生爆炸现象的问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于，针对上述现有技术中的不足，提供一种vocs气体回收处理方法及其控制系统，以解决现有技术中vocs气体治理存在能耗高、安全性低的问题。
6.为实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：
7.第一方面，本发明实施例提供了一种vocs气体回收处理，其特征在于，包括：进气口、电源、风冷磁控管、微波源、反应腔、多孔吸收微波材料、温度传感器、控制器和出风口；
8.其中，所述多孔吸收微波材料上附着有催化剂；
9.气体通过所述进气口依次经过所述电源、所述风冷磁控管的加热后，通过微波源进风通道将加热后的气体送至所述反应腔，在所述微波源的作用下所述加热后的气体被所述多孔吸收微波材料进一步加热，并在其上附着的催化剂的催化作用下快速反应，将反应后的气体通过所述出风口排出。
10.可选的，所述控制器包括：温度控制器、微波功率控制器和工作时间的控制器。
11.可选的，所述温度控制器用于检测所述反应腔的温度；所述微波功率控制器用于控制所述微波源的功率。
12.可选的，所述控制系统还包括风速传感器。
13.可选的，若所述微波功率控制器工作于第一模式时，所述出气口排出的气体用于消毒。
14.可选的，所述控制系统还用于，若所述微波功率控制器工作于第二模式时，所述出气口排出的气体用于消毒、去除异味和有毒气体。
15.可选的，所述控制系统还用于，若所述微波功率控制器工作于第三模式时，所述出气口排出的气体用于消毒、去除异味、去除有毒气体和对空气进行加热。
16.可选的，所述微波源与所述风冷磁控管连接处设置金属网；所述反应腔与所述出风口拐角处设置金属网。
17.第二方面，一种vocs气体回收处理的控制方法，其特征在于，所述方法用于实现上述所述的vocs气体回收处理。
18.第三方面，一种vocs气体回收处理的控制设备，其特征在于，所述设备包括：处理器和存储器，所述存储器用于存储指令，所述处理器用于执行所述存储器中存储的指令，以使所述设备执行上述所述的vocs气体回收处理。
19.本发明的有益效果是：一种微波气体加热处理装置，其特征在于，包括：进气口、电源、风冷磁控管、微波源、反应腔、多孔吸收微波材料、温度传感器、控制器和出风口；其中，多孔吸收微波材料上附着有催化剂；气体通过所述进气口依次经过所述电源、所述风冷磁控管的加热后，通过微波源进风通道将加热后的气体送至所述反应腔，在所述微波源的作用下所述加热后的气体被所述多孔吸收微波材料进一步加热，并在其上附着的催化剂的催化作用下快速反应，将反应后的气体通过所述出风口排出。本发明实现了对气体的低能耗加热与快速净化处理。
附图说明
20.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它相关的附图。
21.图1为本发明一实施例提供的vocs气体回收处理装置示意图；
22.图2为本发明另一实施例提供的vocs气体回收处理方法流程示意图；
23.图3为本发明一实施例提供的又一vocs气体回收处理的控制方法流程示意图；
24.图4为本发明另一实施例提供的vocs气体回收处理的控制装置示意图；
25.图5为本发明另一实施例提供的vocs气体回收处理的控制系统结构示意图。
26.图标：1-压缩机、2-进气阀、3-反应腔、4-微波源、5-紫外灯、6-内衬、7-灯架、8-出气阀和9-回收处理器。
具体实施方式
27.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
28.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
29.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
30.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
31.此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
32.在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
33.图1为本发明一实施例提供的vocs气体回收处理装置示意图，图2为本发明另一实施例提供的vocs气体回收处理方法流程示意图，图3为本发明一实施例提供又一种vocs气体回收处理的控制方法的示意图，图4为发明另一实施例提供的vocs气体回收处理的控制方法示意图，图5为本发明另一实施例提供的vocs气体回收处理的控制系统结构示意图。以下将结合图1至图5，对本发明实施例所提供的vocs气体回收处理进行详细说明。
34.图1为本发明一实施例提供的vocs气体回收处理装置示意图，如图1所示，该vocs气体回收处理装置1，包括：压缩机11、进气阀12、反应腔13、微波源14、紫外灯15、内衬16、灯架17、出气阀18和回收处理器19，其中，反应腔内附着有聚合催化剂；压缩机位于vocs气体进口处，微波源设置在反应腔外部，紫外灯设置在反应腔内；vocs气体经过压缩机压缩处理后，通过进气阀进入反应腔，压缩后的气体在微波、紫外灯以及催化剂的作用下，聚合成为大分子，通过出气阀进入回收处理器进行回收处理。
35.本发明实施例中，本发明实施例中，vocs气体通常分为非甲烷碳氢化合物(简称nmhcs)、含氧有机化合物、卤代烃、含氮有机化合物、含硫有机化合物等几大类。vocs参与大气环境中臭氧和二次气溶胶的形成，其对区域性大气臭氧污染、pm2.5污染具有重要的影响。大多数vocs具有令人不适的特殊气味，并具有毒性、刺激性、致畸性和致癌作用，特别是苯、甲苯及甲醛等对人体健康会造成很大的伤害。vocs是导致城市灰霾和光化学烟雾的重要前体物，主要来源于煤化工、石油化工、燃料涂料制造、溶剂制造与使用等过程。
36.本发明实施例中，vocs气体在无氧的环境下与压缩机连接，压缩机以预设周期对进入的vocs气体进行压缩处理。vocs气体在处理过程中无氧接触，从而避免了发生气体爆炸的肯能性。
37.本发明实施例中，压缩机(compressor)，是一种将低压气体提升为高压气体的从动的流体机械。压缩机以预设周期对进入的vocs气体进行压缩处理，这里，预设周期可以根据实际环境下压缩机容量的大小，以及vocs气体的容量具体确定。示例性的，预设周期可以
为10min、20min或者其它的固定时间间隔。
38.进气阀打开时，出气阀关闭。
39.vocs气体经过压缩机压缩后，进气阀打开，压缩后的高浓度vocs气体通过进气阀进入反应腔。需要说明的是，为了保证反应腔处于高压密封的环境下，进气阀打开时，反应腔另一侧的出气阀处于关闭状态。高浓度的vocs气体进入反应腔内，在微波源、紫外灯以及聚合催化剂的作用下，发生反应，将小分子的vocs气体聚合成大分子的vocs气体。进气阀能够对腔体保压，进一步的，进气阀还具有定时微波功率的作用。
40.反应腔的内部阵列式的排不着紫外灯，紫外灯固定在灯架上，需要说明的是，本发明实施例中，紫外灯为无极紫外灯，无极是指紫外灯无正负极之分，适应于各种环境，安全可靠，绿色环保、能够真正实现免维护、免更换。示例性的，采用185nm的无极紫外灯管。
41.微波源均匀的分布在反应腔外部。
42.微波是频率在300兆赫到300千兆赫的电波，被加热介质物料中的水分子是极性分子。它在快速变化的高频点磁场作用下，其极性取向将随着外电场的变化而变化。造成分子的相互摩擦运动的效应，此时微波场的场能转化为介质内的热能，使物料温度升高，产生热化和膨化等一些列物化过程而达到微波加热的目的。
43.采用微波加热，具有以下优点：加热时间短；热能利用率高，节省能源；加热均匀；微波源易于控制，微波还能诱导催化反应的发生。
44.本发明实施例中，聚合催化剂可以在低分子量单体通过链增长过程形成高分子量聚合物的过程中起到催化聚合作用。
45.示例性的，聚合催化剂包括：第一类ⅳ、vib族过渡金属的卤化物、卤素氧化物、烷氧化合物、乙酰丙酮(acac)化合物、环戊二烯(cp)化合物等，如ticl4、ticl3、voi3、vocl3等；第二类
ⅷ
族过渡金属，如ni、co、fe等的卤化物,羟酸盐、乙酰丙酮化合物等。此类催化剂对α-烯烃聚合活性较小，却是共轭二烯烃聚合的理想催化剂。
46.本发明实施例中，聚合性催化剂附着在玻璃纤维布上，玻璃纤维布在工业上主要用于：隔热、防火、阻燃。该材料在遭到火焰燃烧时吸收大量热量并能阻止火焰穿过、隔绝空气。从而提高了控制系统的安全性。
47.反应腔外壁为金属材质。
48.本发明实施例中，反应腔为金属材质，从而保证足够的耐正压能力。进一步的，金属材质的反应腔外壁可以将微波屏蔽在反应腔内部，防止微波泄漏。其中，正压就是指比常压(即常说的一个大气压)的气体压力高的气体状态。金属反应腔的外部一侧均匀的分布这微波源，为气体反应提供环境。
49.反应腔内壁包含一层内衬，内衬为聚四氟乙烯。
50.本发明实施例中金属反应腔内部设置一层内衬，内衬为聚四氟乙烯，聚四氟乙烯(poly tetra fluoroethylene，简写为ptfe)，俗称“塑料王”，为以四氟乙烯作为单体聚合制得的聚合物。白色蜡状、半透明、耐热、耐腐蚀、耐寒性优良，可在-180～260℃长期使用。
51.进气阀与反应腔连接处设置有第一金属网，反应腔与出气阀连接处设置有第二金属网。
52.优选地，为了减少对工作人员身体的伤害，反应腔的连接口均设置有金属网。具体的，进气阀与反应腔连接处设置有第一金属网，反应腔与出气阀连接处设置有第二金属网，
其中，第一金属网与第二金属网性质相同。
53.进一步的，本发明实施例中，金属网的孔径孔径小于或等于3mm，可防止微波能量从反应腔5中泄露到外环境中，提高了系统的安全性。
54.回收处理器用于对大分子进行分离液态物质和固态物质的分离。
55.本发明实施例中，出气阀打开后，大分子聚合物进入回收处理器，在回收处理器中，大分子聚合物通过浓缩、过滤、凝聚。絮凝、沉降和加热的方式将气态物质和固态物质进行分离，进一步的，对分离后的物质进行回收利用。从而实现废气的循环使用。
56.本发明实施例中，vocs气体回收处理装置及其控制系统。包括：压缩机、进气阀、反应腔、紫外灯、微波源、灯架、内衬、出气阀和回收处理器；其中，反应腔内附着有聚合催化剂；压缩机位于vocs气体进口处，微波源设置在反应腔外部，紫外灯设置在反应腔内；vocs气体经过压缩机压缩处理后，通过进气阀进入反应腔，压缩后的气体在微波、紫外灯以及催化剂的作用下，聚合成为大分子，通过出气阀进入回收处理器进行回收处理。本发明实现了对vocs高效、安全可靠的处理。
57.基于前述实施例，本发明实施例提供一种vocs回收处理方法流程示意图，图2中的方法应用于废气处理、化学药品制作以及微波紫外合成技术领域；结合图2对vocs回收处理步骤进一步详细的说明。vocs回收处理步骤包括：
58.s201、获取第一预设条件下的待处理的vocs气体。
59.本发明实施例中，第一预设条件是指无氧环境，vocs回收处理装置在无氧环境下获取到待处理的vocs气体。
60.示例性的，本发明中的待处理的vocs气体可以是管道油气泄露的气体物质，泄露出的气体物质暴露在空气中后与氧气发生反应从而导致爆炸的现象。vocs气体还可以是工业废气、汽车尾气、光化学污染等；而在室内则主要来自燃煤和天然气等燃烧产物、吸烟、采暖和烹调等的烟雾，建筑和装饰材料、家具、家用电器、汽车内饰件生产、清洁剂和人体本身的排放等。
61.s202、对所述待处理的vocs气体进行压缩处理，得到第一气体。
62.其中，所述第一气体浓度大于所述待处理的vocs气体。
63.本发明实施例中，vocs回收处理装置在无氧环境下获取到待处理的vocs气体，vocs回收处理装置中的压缩机将待处理的vocs气体进行压缩处理，得到高浓度的vocs气体。
64.s203、在第二预设环境下将所述第一气体进行聚合处理，得到大分子聚合物。
65.本发明实施例中，第二预设环境为有微波辐照、紫外光源且包含加速vocs气体气体反应的催化剂的一个密闭环境。第一气体是经过压缩机的高浓度vocs气体。高浓度的vocs气体通过进气阀进入反应腔，在微波的作用下，无极紫外灯在微波环境中激发灯管发出紫外光，紫外光对高浓度的vocs气体进行光解，光解成小分子物质，小分子物质在微波和催化剂的作用下聚合为大分子聚合物。
66.需要说明的是，大气中最常见的光解作用有两种，第一种是：o3+hν
→
o2+o1dλ，臭氧被光分解成了氧分子和一个处于激发态的氧原子o1d。这一氧原子会和空气中的水分子作用而生成氢氧根：o1d+h2o
→
2oh。这些氢氧根会氧化碳氢化合物，因而有如同清洁剂的效果；第二种是：no2+hν
→
no+o这是对流层中的臭氧形成的主要化学作用。
67.聚合反应包括加聚反应和缩聚反应。经过聚合反应将相对分子质量小的不饱和化合物聚合成相对分子质量大的高分子化合物的反应。
68.s204、对所述大分子聚合物进行回收处理后排出。
69.本发明实施例中，反应腔内的高浓度vocs气体反应结束后，打开出气阀，出气阀设置在反应腔的底部，便于在反应结束后从底部将大分子聚合物排出反应结束时间可以设置固定的周期，基于控制器进行准确的控制。
70.本发明实施例中获取第一预设条件下的待处理的vocs气体；对待处理的vocs气体进行压缩处理，得到第一气体；其中，第一气体浓度大于待处理的vocs气体；在第二预设环境下将第一气体进行聚合处理，得到大分子聚合物；对大分子聚合物进行回收处理后排出。也就是说，本发明通过将待处理的vocs气体压缩为高浓度的气体分子，进一步的对高浓度的气体分子在紫外光的作用下进行光解并在催化剂和微波环境下聚合为大分子聚合物，最终将大分子聚合物回收利用。本发明通过压缩vocs气体，使得vocs气体浓度的超出爆炸极限，避免了废气发生爆炸的危险，同时在反应腔中对高浓度的vocs气体浓度进行聚合处理进一步得到大分子聚合物进行回收利用，从而实现了对vocs高效、安全可靠的回收处理。
71.需要说明的是，本实施例中与其它实施例中相同步骤和相同内容的说明，可以参照其它实施例中的描述，此处不再赘述。
72.如图3所示，本发明实施例还提供了一种vocs气体回收处理方法，具体包括：
73.s301、获取第一预设条件下的待处理的vocs气体。
74.s302、对待处理的vocs气体进行压缩处理，得到第一气体。
75.s303、在紫外光条件下对第一气体进行光解，得到光解后的小分子气体。
76.s304、在微波和催化剂的作用下，将小分子气体聚合为大分子聚合物。
77.s305、对大分子聚合物进行固液分离，得到液体物质和固态分子。
78.s306、分别对液态物质和固态分子进行回收。
79.需要说明的是，本实施例中与其它实施例中相同步骤和相同内容的说明，可以参照其它实施例中的描述，此处不再赘述。
80.如图4所示为本发明实施例中提供的vocs气体回收处理控制装置图。获取模块401用于在无氧的环境下获取待处理的vocs气体；处理模块402用于将待处理的vocs气体进行压缩处理，得到高浓度的vocs气体；反应模块403用于对高浓度的vocs气体光解为小分子物质并进一步聚合为大分子聚合物；输出模块404用于将大分子气体通过出气口排出反应腔，进一步进入回收处理器，对大分子聚合物进行回收利用。
81.需要说明的是，本实施例中与其它实施例中相同步骤和相同内容的说明，可以参照其它实施例中的描述，此处不再赘述。
82.图5为本发明第三实施例提供的图像的vocs气体回收处理的设备的示意图，该装置可以集成于终端设备或者终端设备的芯片。
83.该装置包括：存储器501、处理器502。
84.存储器501用于存储程序，处理器502调用存储器501存储的程序，以执行上述方法实施例。具体实现方式和技术效果类似，这里不再赘述。
85.优选地，本发明还提供一种程序产品，例如计算机可读存储介质，包括程序，该程序在被处理器执行时用于执行上述方法实施例。
86.在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
87.作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
88.另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。
89.上述以软件功能单元的形式实现的集成的单元，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述软件功能单元存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或处理器(英文：processor)执行本发明各个实施例方法的部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(英文：read-only memory，简称：rom)、随机存取存储器(英文：random access memory，简称：ram)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。