CN108031277B - 含voc废气催化净化处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种含VOC废气催化净化处理方法，主要解决现有技术中安全性较差、投资较大的问题。本发明通过采用一种含VOC废气催化净化处理方法，含VOC废气经风机后进入热交换器，经过加热的含VOC废气进入催化氧化反应器，同时以与催化氧化反应器并联的方式设置低温催化氧化反应器，催化氧化反应器、低温催化氧化反应器出口物流经所述热交换器冷却后达标排放；其中，在装置开车期间，通过阀门切换，使用低温催化氧化反应器来预热整个装置，而在正常使用过程中，通过阀门切换，以使低温催化氧化反应器隔离出系统；热交换器与催化氧化器之间的管线上不设置电加热器的技术方案较好地解决了上述问题，可用于VOC废气处理中。

Description

含VOC废气催化净化处理方法
技术领域
本发明涉及一种含VOC废气催化净化处理方法。
背景技术
挥发性有机物(Volatile Organic Compounds简称VOCs)是指在常压下沸点在50-260℃的有机化合物，按其化学结构可以分为芳香烃(苯、甲苯、二甲苯)、酮类、醛类、胺类、卤代类、不饱和烃类等。VOCs对人的健康和生活环境有害，并且有恶臭，人如果长期吸入低浓度的有机废气，会引发咳嗽、胸闷、气喘甚至肺气肿等慢性呼吸道疾病，是目前公认的强烈致癌物。2013年9月,国务院印发了《大气污染防治行动计划》，推进挥发性有机物污染治理。在油漆、涂料、胶粘剂、有机化工、包装印刷等行业实施挥发性有机物综合整治。根据《大气污染物综合排放标准》(GB16297-1996)的规定，对VOC排放口的有机特种污染物浓度有明确要求，规定了33种大气污染物的排放限值。保护环境，防治污染，不仅是企业本身可持续发展战略的内在要求，也是企业应该承担的社会环保责任。实施VOC 废气处理有着现实的、紧迫的必要性。
催化氧化又称为无火焰燃烧或催化燃烧，它在200℃-450℃，利用固体催化剂与氧气将有机物转化为二氧化碳和水。催化氧化比直接燃烧的温度低很多，过程安全、有机物去除率高、能耗低，不产生NOx二次污染物，目前工业挥发性有机废气大都采用催化氧化处理。因催化剂颗粒小，反应过程压降大，能耗高，为了减小催化剂床层迎风面的气体流速，一般都将反应器做的矮胖或者又窄又高，造成反应器壳体材料用量大，反应器成本较高。
专利CN201815242U中公开了一种有机废气催化氧化净化处理系统装置，其包括两个并列设置的催化氧化反应器，有机废气通过管道分配至两个并列设置的催化氧化反应器，通过气路上的阀门，两个反应器可任意切换，其增加了操作的灵活性和可靠性，但整个装置仍需要使用电加热器点火，增加了设备投资，且存在明火设施。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有技术中安全性较差、投资较大的问题，提供一种新的含VOC废气催化净化处理方法，具有安全性较好、投资较小的优点。
为解决上述问题，本发明采用的技术方案如下：一种含VOC废气催化净化处理方法，含VOC废气经风机后进入热交换器，经过加热的含VOC废气进入催化氧化反应器，同时以与催化氧化反应器并联的方式设置低温催化氧化反应器，催化氧化反应器、低温催化氧化反应器出口物流经所述热交换器冷却后达标排放；其中，在装置开车期间，通过阀门切换，使用低温催化氧化反应器来预热整个装置，而在正常使用过程中，通过阀门切换，以使低温催化氧化反应器隔离出系统；热交换器与催化氧化器之间的管线上不设置电加热器；催化氧化反应器中的催化氧化反应催化剂为贵金属Ⅱ负载催化剂；低温催化氧化反应器中的催化剂为纳米合金颗粒负载CeO2载体，含有贵金属Ⅰ。
上述技术方案中，优选地，废气中VOC的浓度为3000～6000mg/m3。
上述技术方案中，优选地，低温催化氧化器反应内的催化剂在30-120℃下即可将某种 VOC组分催化氧化。
上述技术方案中，更优选地，所述某种VOC组分为催化氧化点火温度低于100℃的化学品。
上述技术方案中，更优选地，某种VOC组分为甲醛、甲醇、乙醇。
上述技术方案中，优选地，催化氧化反应器的操作条件为：催化氧化反应催化剂为贵金属Ⅱ负载催化剂，贵金属Ⅱ为Ru、Rh、Pt，以质量分数计，Ru的含量0.1-0.3％，Rh的含量为0.5-0.9％，Pt的含量0.02-0.08％；温度200-450℃、空速1万到2万h-1。
上述技术方案中，优选地，低温催化氧化反应器的操作条件为：低温催化氧化催化剂为低温甲醛催化氧化催化剂，为纳米合金颗粒负载CeO2载体，含有贵金属Ⅰ，贵金属Ⅰ为Ru、Rh、Pt、Pd，以质量分数计，Ru的含量0.1-0.3％，Rh的含量为0.2-0.8％，Pt的含量 0.2-0.5％，Pt的含量1-2％；空速1万到2万h-1。
上述技术方案中，优选地，催化氧化反应器出口中废气中VOC的浓度为0～20mg/m3。
上述技术方案中，优选地，催化氧化反应催化剂的载体为氧化铝，贵金属Ⅱ为Ru、Rh、 Pt，以质量分数计，Ru的含量0.2％，Rh的含量为0.7％，Pt的含量0.05％。
上述技术方案中，优选地，贵金属Ⅰ为Ru、Rh、Pt、Pd，以质量分数计，Ru的含量0.25％，Rh的含量为0.5％，Pt的含量0.35％，Pt的含量1.25％。
本发明在催化氧化反应器旁路并联一个低温催化反应器，在装置开车期间，通过气体管路上的阀门切换，通过低温催化氧化反应器来预热整个装置；正常使用过程中，通过阀门切换，以使低温催化氧化反应器隔离出系统，不使用电加热器，降低了投资，且没有明火，安全性高，取得了较好的技术效果。
附图说明
图1为本发明所述的VOC处理的催化净化装置示意图；
图2为现有技术的VOC处理的催化净化装置示意图；
图1-图2中，1-风机2-热交换器3-催化氧化反应器4-低温催化氧化反应器5-电加热器。
下面通过实施例对本发明作进一步的阐述，但不仅限于本实施例。
具体实施方式
【实施例1】
一种VOC处理的催化净化装置，其流程见图1，装置开车期间，50m3/h的VOCs废气，其中甲醛浓度3500mg/m3，其他VOCs组分的浓度为1200mg/m3，温度60℃，压力为常压，通过风机升压(1)至5kpa进入热交换器(2)，热交换器为管壳式换热器，尺寸为DN50*1200，换热面积1.6m2，因开车过程整个装置为冷备，废气出热交换器无温升，废气进入低温催化氧化反应器(4)，反应器中装填低温甲醛催化剂，催化剂为纳米合金颗粒负载CeO2载体，含有Ru、Rh、Pt、Pd贵金属，以质量分数计，Ru的含量0.25％，Rh 的含量为0.5％，Pt的含量0.35％，Pt的含量1.25％；催化剂装填量为5L，低温催化氧化反应器的操作条件为：空速1万h-1，温度60℃。废气中的甲醛被催化氧化，并放出反应热，使废气的温度升值200℃，再进入热交换器(2)，与进料废气进行热交换，同时将整个装置的管道和设备加热。净化后的废气经热交换器温度降至100℃高点排放。进料废气被加热至210℃后，通过阀门切换，将低温催化氧化反应器切换出装置，催化氧化反应器 (3)开始使用。完成开车过程。
催化氧化反应器的操作条件为：催化氧化反应催化剂为贵金属负载催化剂，载体为氧化铝，含有Ru、Rh、Pt贵金属，以质量分数计，Ru的含量0.2％，Rh的含量为0.7％，Pt 的含量0.05％；温度210-450℃、空速1万h-1。催化氧化反应器出口中废气中VOC的浓度为20mg/m3。
整个装置投资60万元，无电加热器，不使用明火，有效地利用了低温催化氧化反应热，安全性高。
【实施例2】
一种VOC处理的催化净化装置，其流程见图1，装置开车期间，50m3/h的VOCs废气，其中甲醛浓度3000mg/m3，其他VOCs组分的浓度为80mg/m3，温度30℃，压力为 100kpaA，通过风机升压(1)至5kpa进入热交换器(2)，热交换器为管壳式换热器，尺寸为DN50*1200，换热面积1.6m2，因开车过程整个装置为冷备，废气出热交换器无温升，废气进入低温催化氧化反应器(4)，反应器中装填低温催化剂，催化剂为纳米合金颗粒负载CeO2载体，含有Ru、Rh、Pt、Pd贵金属，以质量分数计，Ru的含量0.25％，Rh 的含量为0.5％，Pt的含量0.35％，Pt的含量1.25％；催化剂装填量为2.5L，低温催化氧化反应器的操作条件为：空速2万h-1，点火温度30℃。废气中的甲醛被催化氧化，并放出反应热，使废气的温度升值130℃，再进入热交换器(2)，与进料废气进行热交换，同时将整个装置的管道和设备加热。净化后的废气经热交换器温度降至60℃高点排放。进料废气被加热至200℃后，通过阀门切换，将低温催化氧化反应器切换出装置，催化氧化反应器(3)开始使用。完成开车过程。
催化氧化反应器的操作条件为：催化氧化反应催化剂为贵金属负载催化剂，载体为氧化铝，含有Ru、Rh、Pt贵金属，以质量分数计，Ru的含量0.2％，Rh的含量为0.7％，Pt 的含量0.05％；温度200-450℃、空速1万h-1。催化氧化反应器出口中废气中VOC的浓度为20mg/m3。
整个装置投资60万元，无电加热器，不使用明火，有效地利用了低温催化氧化反应热，安全性高。
【实施例3】
一种VOC处理的催化净化装置，其流程见图1，装置开车期间，50m3/h的VOCs废气，其中甲醛浓度6000mg/m3，其他VOCs组分的浓度为80mg/m3，温度30℃，压力为 100kpaA，通过风机升压(1)至5kpa进入热交换器(2)，热交换器为管壳式换热器，尺寸为DN50*1200mm，换热面积1.6m2，因开车过程整个装置为冷备，废气出热交换器无温升，废气进入低温催化氧化反应器(4)，反应器中装填低温催化剂，催化剂为纳米合金颗粒负载CeO2载体，含有Ru、Rh、Pt、Pd贵金属，以质量分数计，Ru的含量0.25％， Rh的含量为0.5％，Pt的含量0.35％，Pt的含量1.25％；催化剂装填量为2.5L，低温催化氧化反应器的操作条件为：空速2万h-1，点火温度30℃。废气中的甲醛被催化氧化，并放出反应热，使废气的温度升值230℃，再进入热交换器(2)，与进料废气进行热交换，同时将整个装置的管道和设备加热。净化后的废气经热交换器温度降至60℃高点排放。进料废气被加热至200℃后，通过阀门切换，将低温催化氧化反应器切换出装置，催化氧化反应器(3)开始使用。完成开车过程。
催化氧化反应器的操作条件为：催化氧化反应催化剂为贵金属负载催化剂，载体为氧化铝，含有Ru、Rh、Pt贵金属，以质量分数计，Ru的含量0.2％，Rh的含量为0.7％，Pt 的含量0.05％；温度200-450℃、空速1万h-1。催化氧化反应器出口中废气中VOC的浓度为20mg/m3。
整个装置投资60万元，无电加热器，不使用明火，有效地利用了低温催化氧化反应热，安全性高。
【比较例1】
一种VOC处理的催化净化装置，其流程见图2，装置开车期间，50m3/h的VOCs废气，其中甲醛浓度3500mg/m3，其他VOCs组分的浓度为1200mg/m3，温度60℃，压力为常压，通过风机升压(1)至5kpa进入热交换器(2)，热交换器为管壳式换热器，尺寸为DN50*1200mm，换热面积1.6m2，因开车过程整个装置为冷备，废气出热交换器无温升，废气进入电加热器，电加热器功率为3kw，废气升温至200℃后进入催化氧化反应器 (3)，反应器中装填催化氧化催化剂，催化剂装填量为5L，废气中的甲醛及VOCs组分一起被催化氧化，并放出反应热，使废气的温度升值400℃，再进入热交换器(2)，与进料废气进行热交换。净化后的废气经热交换器温度降至200℃高点排放。进料废气被加热至200℃后，关闭电加热器，催化氧化反应器(3)开始使用。完成开车过程。
整个装置投资95万元。
由实施例1与比较例1对比可知，本发明装置与对比例1中目前普遍使用的装置相比，本发明无电加热器，本发明可明显降低装置的投资。

Claims (4)

1.一种含VOC废气催化净化处理方法，含VOC废气经风机后进入热交换器，经过加热的含VOC废气进入催化氧化反应器，同时以与催化氧化反应器并联的方式设置低温催化氧化反应器，催化氧化反应器、低温催化氧化反应器出口物流经所述热交换器冷却后达标排放；其中，在装置开车期间，通过阀门切换，使用低温催化氧化反应器来预热整个装置，而在正常使用过程中，通过阀门切换，以使低温催化氧化反应器隔离出系统；热交换器与催化氧化器之间的管线上不设置电加热器；催化氧化反应器中的催化氧化反应催化剂为贵金属Ⅱ负载催化剂；低温催化氧化反应器中的催化剂为纳米合金颗粒负载CeO2载体，含有贵金属Ⅰ；废气中VOC的浓度为3000～6000mg/m3；低温催化氧化反应器内的催化剂在30-120℃下即可将某种VOC组分催化氧化；所述某种VOC组分为催化氧化点火温度低于120℃的化学品；催化氧化反应器的操作条件为：催化氧化反应催化剂为贵金属Ⅱ负载催化剂，贵金属Ⅱ为Ru、Rh、Pt，以质量分数计，Ru的含量0.1-0.3％，Rh的含量为0.5-0.9％，Pt的含量0.02-0.08％；温度200-450℃、空速1万到2万h-1；低温催化氧化反应器的操作条件为：低温催化氧化催化剂为低温甲醛催化氧化催化剂，为纳米合金颗粒负载CeO2载体，含有贵金属Ⅰ，贵金属Ⅰ为Ru、Rh、Pt、Pd，以质量分数计，Ru的含量0.1-0.3％，Rh的含量为0.2-0.8％，Pt的含量0.2-0.5％，Pt的含量1-2％；空速1万到2万h-1；催化氧化反应器出口中废气中VOC的浓度为0～20mg/m3。
2.根据权利要求1所述含VOC废气催化净化处理方法，其特征在于某种VOC组分为甲醛、甲醇、乙醇。
3.根据权利要求1所述含VOC废气催化净化处理方法，其特征在于催化氧化反应催化剂的载体为氧化铝，贵金属Ⅱ为Ru、Rh、Pt，以质量分数计，Ru的含量0.2％，Rh的含量为0.7％，Pt的含量0.05％。
4.根据权利要求1所述含VOC废气催化净化处理方法，其特征在于贵金属Ⅰ为Ru、Rh、Pt、Pd，以质量分数计，Ru的含量0.25％，Rh的含量为0.5％，Pt的含量0.35％，Pt的含量1.25％。
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