CN107270311A - 一种便携式催化燃烧床 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种便携式催化燃烧床，包括外壳，外壳为圆柱体结构，外壳由耐温碳钢制成，外壳的外面包裹着电磁线圈，电磁线圈外侧覆盖一层保温材料，外壳的内壁上依次设置蜂窝状分子筛吸附材料和泡沫金属催化剂，本发明利用蜂窝结构的分子筛进行吸附浓缩，利用泡沫金属为催化剂载体，复合电磁感应加热方式，使泡沫金属本身产生热量，并且利用泡沫金属的优良传热生，可以在数分钟内从将室温升温至200摄氏度，通过内循环实现分子筛的脱附再生及VOCs催化氧化成二氧化碳及水。
Description
技术领域
本发明涉及汽车尾气处理技术领域，具体为一种便携式催化燃烧床。
背景技术
目前，挥发性有机气体是国家治理大气的重点，而汽车4s店的喷漆工艺是VOCs的重要污染来源。
汽车涂装产生的VOCs主要是来自烤箱和喷漆室。在烤箱中，VOCs的处理方式是使用催化燃烧CO和蓄热式热力氧化器技术（RTO）。对于喷漆室而言，因为VOCs浓度较低，所以需要先浓缩，再用CO和RTO处理尾气。
无论是CO还是RTO，在催化燃烧废气的时候，都需要吸附浓缩装置，设备的占地空间大（几十个立方空间），另外设备的加热装置，普遍采用是的电阻丝和石英加热方式，而这种传统的加热方式，其热效率比较低，电阻丝和石英主要是靠通电后，自身发热然后再把热量传递到料筒上，从而起到加热物品的效果，电加热器与VOCs气体直接接触，易发生燃爆问题，同时加热速率不高，升温时间需要30分钟以上。
电磁感应加热的原理是感应加热电源产生的交变电流通过感应器（即线圈）产生交变磁场，导磁性物体置于其中切割交变磁力线，从而在物体内部产生交变的电流（即涡流），涡流使物体内部的原子高速无规则运动，原子互相碰撞、摩擦而产生热能，从而起到加热物品的效果。即是通过把电能转化为磁能，使被加热钢体感应到磁能而发热的一种高效加热方式。
分子筛是指具有均匀的微孔，其孔径与一般分子大小相当的一类物质。常用分子筛为结晶态的硅酸盐或硅铝酸盐，是由硅氧四面体或铝氧四面体通过氧桥键相连而形成分子尺寸大小的孔道和空腔体系，具有丰富的比表面积和孔道结构，对VOCs有良好的吸附能力。
发明内容
本发明的目的在于提供一种便携式催化燃烧床，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种便携式催化燃烧床，包括外壳，所述外壳为圆柱体结构，所述外壳由耐温碳钢制成，所述外壳的外面包裹着电磁线圈，所述电磁线圈外侧覆盖一层保温材料，所述外壳的内壁上依次设置蜂窝状分子筛吸附材料和泡沫金属催化剂。
优选的，所述保温材料为上海摩根的陶瓷纤维方编绳-玻璃丝增强CBR10。
优选的，所述蜂窝状分子筛吸附材料采用硅铝材料，由硅氧四面体或铝氧四面体通过氧桥键相连而形成分子尺寸大小的孔道和空腔体系，其材料组成按重量比：二氧化硅：三氧化二铝为300-400。
优选的，所述泡沫金属催化剂组份按重量份数包括二氧化钛5-10份、二氧化硅1-5份、氧化铈5-10份、活性氧化铝5-10份、贵金属铂、钯0.03-0.1份以及泡沫金属60-80份。
优选的，所述外壳的直径为200-400mm，长度为2001000mm，厚度为8mm。
优选的，所述保温材料的厚度为20mm-60mm。
优选的，其使用方法包括以下步骤：
A、前处理后的气体进入外壳体内腔，将低浓度的VOCs气体通入设备，设备内的蜂窝状分子筛吸附材料可以进行吸附浓缩，使处理的后的气体达到国标后排放；
B、当吸附一定时间后，开起将外壳连接电源，电磁线圈迅速工作，5min内达到催化起燃温度200-300℃,同时热量扩散至蜂窝状分子筛吸附材料，进行脱附产生高浓度的VOCs；
C、脱附后的VOCs经泡沫金属催化剂氧化分解成二氧化碳及水，放出的热量进一步提升整个设备的内部温度，使蜂窝状分子筛吸附材料的温度达到180-200℃，获得再生，可以进入下一次的吸附过程。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明利用蜂窝结构的分子筛进行吸附浓缩，利用泡沫金属为催化剂载体，复合电磁感应加热方式，使泡沫金属本身产生热量，并且利用泡沫金属的优良传热生，可以在数分钟内从将室温升温至200摄氏度，通过内循环实现分子筛的脱附再生及VOCs催化氧化成二氧化碳及水；本发明中采用的保温材料保温效果好，耐高温性能好，减少热损失；采用的蜂窝状分子筛吸附材料具有丰富的比表面积和孔道结构，风阻小，不可燃；采用的泡沫金属催化剂质量轻巧，成本低，其本身材料具有多孔性，表面面积大，负载了大量的催化剂。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种便携式催化燃烧床，包括外壳，外壳的直径为200-400mm，长度为200-1000mm，厚度为8mm；所述外壳为圆柱体结构，所述外壳由耐温碳钢1制成，所述外壳的外面包裹着电磁线圈2，所述电磁线圈2外侧覆盖一层保温材料3，所述外壳的内壁上依次设置蜂窝状分子筛吸附材料4和泡沫金属催化剂5；其中，保温材料为上海摩根的陶瓷纤维方编绳-玻璃丝增强CBR10；保温材料的厚度为20mm-60mm。
实施例一：
蜂窝状分子筛吸附材料采用硅铝材料，由硅氧四面体或铝氧四面体通过氧桥键相连而形成分子尺寸大小的孔道和空腔体系，其材料组成按重量比：二氧化硅：三氧化二铝为300。
泡沫金属催化剂组份按重量份数包括二氧化钛5份、二氧化硅1份、氧化铈5份、活性氧化铝5份、贵金属铂、钯0.03份以及泡沫金属60份。
本实施例的使用方法包括以下步骤：
A、前处理后的气体进入外壳体内腔，将低浓度的VOCs气体通入设备，设备内的蜂窝状分子筛吸附材料可以进行吸附浓缩，使处理的后的气体达到国标后排放；
B、当吸附一定时间后，开起将外壳连接电源，电磁线圈迅速工作，5min内达到催化起燃温度200℃,同时热量扩散至蜂窝状分子筛吸附材料，进行脱附产生高浓度的VOCs；
C、脱附后的VOCs经泡沫金属催化剂氧化分解成二氧化碳及水，放出的热量进一步提升整个设备的内部温度，使蜂窝状分子筛吸附材料的温度达到180℃，获得再生，可以进入下一次的吸附过程。
实施例二：
蜂窝状分子筛吸附材料采用硅铝材料，由硅氧四面体或铝氧四面体通过氧桥键相连而形成分子尺寸大小的孔道和空腔体系，其材料组成按重量比：二氧化硅：三氧化二铝为400。
泡沫金属催化剂组份按重量份数包括二氧化钛10份、二氧化硅5份、氧化铈10份、活性氧化铝10份、贵金属铂、钯0.1份以及泡沫金属80份。
本实施例的使用方法包括以下步骤：
A、前处理后的气体进入外壳体内腔，将低浓度的VOCs气体通入设备，设备内的蜂窝状分子筛吸附材料可以进行吸附浓缩，使处理的后的气体达到国标后排放；
B、当吸附一定时间后，开起将外壳连接电源，电磁线圈迅速工作，5min内达到催化起燃温度300℃,同时热量扩散至蜂窝状分子筛吸附材料，进行脱附产生高浓度的VOCs；
C、脱附后的VOCs经泡沫金属催化剂氧化分解成二氧化碳及水，放出的热量进一步提升整个设备的内部温度，使蜂窝状分子筛吸附材料的温度达到200℃，获得再生，可以进入下一次的吸附过程。
实施例三：
蜂窝状分子筛吸附材料采用硅铝材料，由硅氧四面体或铝氧四面体通过氧桥键相连而形成分子尺寸大小的孔道和空腔体系，其材料组成按重量比：二氧化硅：三氧化二铝为300。
泡沫金属催化剂组份按重量份数包括二氧化钛6份、二氧化硅2份、氧化铈6份、活性氧化铝6份、贵金属铂、钯0.05份以及泡沫金属65份。
本实施例的使用方法包括以下步骤：
A、前处理后的气体进入外壳体内腔，将低浓度的VOCs气体通入设备，设备内的蜂窝状分子筛吸附材料可以进行吸附浓缩，使处理的后的气体达到国标后排放；
B、当吸附一定时间后，开起将外壳连接电源，电磁线圈迅速工作，5min内达到催化起燃温度220℃,同时热量扩散至蜂窝状分子筛吸附材料，进行脱附产生高浓度的VOCs；
C、脱附后的VOCs经泡沫金属催化剂氧化分解成二氧化碳及水，放出的热量进一步提升整个设备的内部温度，使蜂窝状分子筛吸附材料的温度达到190℃，获得再生，可以进入下一次的吸附过程。
实施例四：
蜂窝状分子筛吸附材料采用硅铝材料，由硅氧四面体或铝氧四面体通过氧桥键相连而形成分子尺寸大小的孔道和空腔体系，其材料组成按重量比：二氧化硅：三氧化二铝为400。
泡沫金属催化剂组份按重量份数包括二氧化钛9份、二氧化硅4份、氧化铈9份、活性氧化铝9份、贵金属铂、钯0.08份以及泡沫金属75份。
本实施例的使用方法包括以下步骤：
A、前处理后的气体进入外壳体内腔，将低浓度的VOCs气体通入设备，设备内的蜂窝状分子筛吸附材料可以进行吸附浓缩，使处理的后的气体达到国标后排放；
B、当吸附一定时间后，开起将外壳连接电源，电磁线圈迅速工作，5min内达到催化起燃温度280℃,同时热量扩散至蜂窝状分子筛吸附材料，进行脱附产生高浓度的VOCs；
C、脱附后的VOCs经泡沫金属催化剂氧化分解成二氧化碳及水，放出的热量进一步提升整个设备的内部温度，使蜂窝状分子筛吸附材料的温度达到190℃，获得再生，可以进入下一次的吸附过程。
实施例五：
蜂窝状分子筛吸附材料采用硅铝材料，由硅氧四面体或铝氧四面体通过氧桥键相连而形成分子尺寸大小的孔道和空腔体系，其材料组成按重量比：二氧化硅：三氧化二铝为400。
泡沫金属催化剂组份按重量份数包括二氧化钛8份、二氧化硅3份、氧化铈8份、活性氧化铝8份、贵金属铂、钯0.07份以及泡沫金属70份。
本实施例的使用方法包括以下步骤：
A、前处理后的气体进入外壳体内腔，将低浓度的VOCs气体通入设备，设备内的蜂窝状分子筛吸附材料可以进行吸附浓缩，使处理的后的气体达到国标后排放；
B、当吸附一定时间后，开起将外壳连接电源，电磁线圈迅速工作，5min内达到催化起燃温度250℃,同时热量扩散至蜂窝状分子筛吸附材料，进行脱附产生高浓度的VOCs；
C、脱附后的VOCs经泡沫金属催化剂氧化分解成二氧化碳及水，放出的热量进一步提升整个设备的内部温度，使蜂窝状分子筛吸附材料的温度达到190℃，获得再生，可以进入下一次的吸附过程。
本发明利用蜂窝结构的分子筛进行吸附浓缩，利用泡沫金属为催化剂载体，复合电磁感应加热方式，使泡沫金属本身产生热量，并且利用泡沫金属的优良传热生，可以在数分钟内从将室温升温至200摄氏度，通过内循环实现分子筛的脱附再生及VOCs催化氧化成二氧化碳及水；本发明中采用的保温材料保温效果好，耐高温性能好，减少热损失；采用的蜂窝状分子筛吸附材料具有丰富的比表面积和孔道结构，风阻小，不可燃；采用的泡沫金属催化剂质量轻巧，成本低，其本身材料具有多孔性，表面面积大，负载了大量的催化剂。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (7)
1.一种便携式催化燃烧床，包括外壳，其特征在于：所述外壳为圆柱体结构，所述外壳由耐温碳钢制成，所述外壳的外面包裹着电磁线圈，所述电磁线圈外侧覆盖一层保温材料，所述外壳的内壁上依次设置蜂窝状分子筛吸附材料和泡沫金属催化剂。
2.根据权利要求1所述的一种便携式催化燃烧床，其特征在于：所述保温材料为上海摩根的陶瓷纤维方编绳-玻璃丝增强CBR10。
3.根据权利要求1所述的一种便携式催化燃烧床，其特征在于：所述蜂窝状分子筛吸附材料采用硅铝材料，由硅氧四面体或铝氧四面体通过氧桥键相连而形成分子尺寸大小的孔道和空腔体系，其材料组成按重量比：二氧化硅：三氧化二铝为300-400。
4.根据权利要求1所述的一种便携式催化燃烧床，其特征在于：所述泡沫金属催化剂组份按重量份数包括二氧化钛5-10份、二氧化硅1-5份、氧化铈5-10份、活性氧化铝5-10份、贵金属铂、钯0.03-0.1份以及泡沫金属60-80份。
5.根据权利要求1所述的一种便携式催化燃烧床，其特征在于：所述外壳的直径为200-400mm，长度为200-1000mm，厚度为8mm。
6.根据权利要求1所述的一种便携式催化燃烧床，其特征在于：所述保温材料的厚度为20mm-60mm。
7.实现权利要求1所述的一种便携式催化燃烧床的使用方法，其特征在于：其使用方法包括以下步骤：
A、前处理后的气体进入外壳体内腔，将低浓度的VOCs气体通入设备，设备内的蜂窝状分子筛吸附材料可以进行吸附浓缩，使处理的后的气体达到国标后排放；
B、当吸附一定时间后，开起将外壳连接电源，电磁线圈迅速工作，5min内达到催化起燃温度200-300℃,同时热量扩散至蜂窝状分子筛吸附材料，进行脱附产生高浓度的VOCs；
C、脱附后的VOCs经泡沫金属催化剂氧化分解成二氧化碳及水，放出的热量进一步提升整个设备的内部温度，使蜂窝状分子筛吸附材料的温度达到180-200℃，获得再生，可以进入下一次的吸附过程。
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