CN110013759A - 低温催化氧化处理含氢驰放气的装置及方法 - Google Patents

低温催化氧化处理含氢驰放气的装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种低温催化氧化处理含氢驰放气的装置及方法，主要解决现有技术中氢化尾气直接排放而导致的安全性较差的问题。本发明通过采用一种低温催化氧化处理含氢驰放气的装置及方法，含氢驰放气和空气进入列管式催化氧化反应器，与催化剂接触，发生无燃烧氧化反应，反应后的气体通过排放线排放，生成水从排凝线排出；所述列管式催化氧化反应器设有加热和温度控制系统，内部设有阻火丝网，所述催化剂为铂或钯金属粉末、或金属丝网、或负载于氧化铝载体上，催化剂填装于列管内的技术方案较好地解决了上述问题，可用于处理含氢驰放气中。

Description

低温催化氧化处理含氢驰放气的装置及方法
技术领域
本发明涉及一种低温催化氧化处理含氢驰放气的装置及方法。
背景技术
氢化工艺是化工生产中常用的工艺类型，多数使用氢气参加反应，本身具有较高危险性，同时，反应后的尾气处理往往含有氢气，也具有一定危险性。加氢裂化等炼化工艺的尾氢采取循化利用的模式，而规模较小的化工装置往往直接排放，随着安全环保要求的提高，亟需提出一种安全的氢化尾气处理技术。如蒽醌法双氧水生产工艺中，使用大量芳烃及蒽醌类有机物作为过氧化氢的生产媒介，其生产的第一步就是氢化反应，在传统生产工艺中，氢化尾气中一般直接排放，既存在安全隐患也存在环保问题。近年也有专利提到了氢气回用的方法，如CN201520803287.1-一种氢化反应装置以及一种生产过氧化氢的系统和CN106629622A-一种含氢蒽醌工作液的氢化方法及氢化装置，但这些专利仅提及了氢气回用，对必须排放时驰放气的安全处理未涉及。本专利提出了一种用于氢化驰放气安全回用与处理的系统，可在非燃烧的条件下将氢化尾气处理干净。
发明内容
本发明所要解决的技术问题之一是现有技术中氢化尾气直接排放而导致的安全性较差的问题，提供一种新的低温催化氧化处理含氢驰放气的装置，具有安全性较好的优点。本发明所要解决的技术问题之二是提供一种与解决的技术问题之一相对应的低温催化氧化处理含氢驰放气的方法。
为解决上述问题之一，本发明采用的技术方案如下：一种低温催化氧化处理含氢驰放气的装置，含氢驰放气进料管线、空气进料管线与列管式催化氧化反应器入口相连，列管式催化氧化反应器出口设有排凝线和排放线，所述列管式催化氧化反应器设有加热和温度控制系统，内部设有阻火丝网。
为解决上述问题之二，本发明采用的技术方案如下：一种低温催化氧化处理含氢驰放气的方法，含氢驰放气和空气进入列管式催化氧化反应器，与催化剂接触，发生无燃烧氧化反应，反应后的气体通过排放线排放，生成水从排凝线排出；所述列管式催化氧化反应器设有加热和温度控制系统，内部设有阻火丝网，所述催化剂为铂或钯金属粉末、或金属丝网网、或负载于氧化铝载体上，催化剂填装于列管内。
上述技术方案中，优选地，加热和温度控制系统包括电加热器、温度检测分析指示、信号变换器，列管内插入贴壁热电偶。
上述技术方案中，优选地，列管式催化氧化反应器的列管间为加热介质流通通道。
上述技术方案中，优选地，加热介质为低压蒸汽、导热油、离子液体或熔盐，更优选地，加热介质为低压蒸汽
上述技术方案中，优选地，阻火丝网位于含氢驰放气和空气的气体入口侧。
上述技术方案中，优选地，含氢驰放气中的氢气体积分数为5～30％。
上述技术方案中，优选地，列管式催化氧化反应器的操作条件为温度10～40℃、压力0.1～0.5MPa、空速300～1000h-1。
上述技术方案中，优选地，所述催化剂为铂或钯负载于氧化铝载体上。
上述技术方案中，优选地，反应后的气体中的氢气体积分数为0.1～2％。
本发明为含氢尾气的处理提供了安全可靠的控制与操作方法，能有效防止氢化尾气的燃爆带来的安全问题，有效保证氢化工艺过程的整体安全，取得了较好的技术效果。
附图说明
图1为本发明所述方法的流程示意图。
图1中，1.催化氧化反应器 2.温度检测分析指示 3.信号变换器 4.低压蒸汽阀门5.电加热器 6.催化剂 7.阻火丝网 8.含氢尾气 9.空气 10.蒸汽凝液 11.排放线 12.排凝线。
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】
一种低温催化氧化处理含氢驰放气的方法，如图1所示，含氢驰放气和空气进入列管式催化氧化反应器，与催化剂接触，发生无燃烧氧化反应，反应后的气体通过排放线排放，生成水从排凝线排出；所述列管式催化氧化反应器设有加热和温度控制系统，顶部设有阻火丝网，所述催化剂为铂金属粉末，催化剂填装于列管内。
从氢化反应系统排出的少量氢化尾气从反应器顶部进入，在铂催化剂的作用下，氢气与空气中的氧气迅速发生无燃烧氧化反应，生成水并从底部排出。催化剂在列管中，列管外为热载体，采用低压蒸汽，反应器入口设有阻火丝网，防止空气进入后与氢气形成燃爆体系，空气的通入量可根据含氢尾气的通入量和尾气组成进行相应调整。
含氢驰放气中的氢气体积分数为5％。列管式催化氧化反应器的操作条件为温度10℃、压力0.1MPa、空速300h-1，铂催化剂负载在活性氧化铝颗粒上，铂金属负载的质量分数为0.5％。反应后的气体中的氢气体积分数为0.1％。
【实施例2】
一种低温催化氧化处理含氢驰放气的方法，如图1所示，含氢驰放气和空气进入列管式催化氧化反应器，与催化剂接触，发生无燃烧氧化反应，反应后的气体通过排放线排放，生成水从排凝线排出；所述列管式催化氧化反应器设有加热和温度控制系统，底部设有阻火丝网，所述催化剂为钯金属粉末，催化剂填装于列管内。
从氢化反应系统排出的少量氢化尾气从反应器底部进入，在钯催化剂的作用下，氢气与空气中的氧气迅速发生无燃烧氧化反应，生成水并从底部排出。催化剂在列管中，列管外为热载体，采用导热油，反应器入口设有阻火丝网，防止空气进入后与氢气形成燃爆体系，空气的通入量可根据含氢尾气的通入量和尾气组成进行相应调整。
含氢驰放气中的氢气体积分数为10％。列管式催化氧化反应器的操作条件为温度40℃、压力0.5MPa、空速300h-1，钯催化剂负载在活性氧化铝颗粒上，钯金属负载的质量分数为0.5％。反应后的气体中的氢气体积分数为0.3％。
【实施例3】
一种低温催化氧化处理含氢驰放气的方法，如图1所示，含氢驰放气和空气进入列管式催化氧化反应器，与催化剂接触，发生无燃烧氧化反应，反应后的气体通过排放线排放，生成水从排凝线排出；所述列管式催化氧化反应器设有加热和温度控制系统，顶部设有阻火丝网，所述催化剂为铂金属丝网，催化剂填装于列管内。
从氢化反应系统排出的少量氢化尾气从反应器顶部进入，在铂催化剂的作用下，氢气与空气中的氧气迅速发生无燃烧氧化反应，生成水并从底部排出。催化剂在列管中，列管外为热载体，采用熔盐，反应器入口设有阻火丝网，防止空气进入后与氢气形成燃爆体系，空气的通入量可根据含氢尾气的通入量和尾气组成进行相应调整。
含氢驰放气中的氢气体积分数为20％。列管式催化氧化反应器的操作条件为温度40℃、压力0.5MPa、空速500h-1，铂金属负载的质量分数为0.5％。反应后的气体中的氢气体积分数为0.7％。
【实施例4】
一种低温催化氧化处理含氢驰放气的方法，如图1所示，含氢驰放气和空气进入列管式催化氧化反应器，与催化剂接触，发生无燃烧氧化反应，反应后的气体通过排放线排放，生成水从排凝线排出；所述列管式催化氧化反应器设有加热和温度控制系统，顶部设有阻火丝网，所述催化剂为铂/氧化铝，催化剂填装于列管内。
从氢化反应系统排出的少量氢化尾气从反应器顶部进入，在铂催化剂的作用下，氢气与空气中的氧气迅速发生无燃烧氧化反应，生成水并从底部排出。催化剂在列管中，列管外为热载体，采用低压蒸汽，反应器入口设有阻火丝网，防止空气进入后与氢气形成燃爆体系，空气的通入量可根据含氢尾气的通入量和尾气组成进行相应调整。
含氢驰放气中的氢气体积分数为20％。列管式催化氧化反应器的操作条件为温度20℃、压力0.3MPa、空速500h-1，铂金属负载的质量分数为0.5％。反应后的气体中的氢气体积分数为1.1％。
【实施例5】
一种低温催化氧化处理含氢驰放气的方法，如图1所示，含氢驰放气和空气进入列管式催化氧化反应器，与催化剂接触，发生无燃烧氧化反应，反应后的气体通过排放线排放，生成水从排凝线排出；所述列管式催化氧化反应器设有加热和温度控制系统，顶部设有阻火丝网，所述催化剂为钯/氧化铝，催化剂填装于列管内。
从氢化反应系统排出的少量氢化尾气从反应器顶部进入，在钯催化剂的作用下，氢气与空气中的氧气迅速发生无燃烧氧化反应，生成水并从底部排出。催化剂在列管中，列管外为热载体，采用低压蒸汽，反应器入口设有阻火丝网，防止空气进入后与氢气形成燃爆体系，空气的通入量可根据含氢尾气的通入量和尾气组成进行相应调整。
含氢驰放气中的氢气体积分数为30％。列管式催化氧化反应器的操作条件为温度40℃、压力0.5MPa、空速1000h-1，钯金属负载的质量分数为0.5％。反应后的气体中的氢气体积分数为2％。
显然，采用本发明的方法，可以将含氢驰放气中的氢气含量降低至0.1％，有效的保证了排放安全性，且环保，具有较大的技术优势。

Claims (10)

1.一种低温催化氧化处理含氢驰放气的装置，含氢驰放气进料管线、空气进料管线与列管式催化氧化反应器入口相连，列管式催化氧化反应器出口设有排凝线和排放线，所述列管式催化氧化反应器设有加热和温度控制系统，内部设有阻火丝网。
2.一种低温催化氧化处理含氢驰放气的方法，含氢驰放气和空气进入列管式催化氧化反应器，与催化剂接触，发生无燃烧氧化反应，反应后的气体通过排放线排放，生成水从排凝线排出；所述列管式催化氧化反应器设有加热和温度控制系统，内部设有阻火丝网，所述催化剂为铂或钯金属粉末、或金属丝网、或负载于氧化铝载体上，催化剂填装于列管内。
3.根据权利要求2所述低温催化氧化处理含氢驰放气的方法，其特征在于加热和温度控制系统包括电加热器、温度检测分析指示、信号变换器，列管内插入贴壁热电偶。
4.根据权利要求2所述低温催化氧化处理含氢驰放气的方法，其特征在于列管式催化氧化反应器的列管间为加热介质流通通道。
5.根据权利要求4所述低温催化氧化处理含氢驰放气的方法，其特征在于加热介质为低压蒸汽、导热油、离子液体或熔盐。
6.根据权利要求2所述低温催化氧化处理含氢驰放气的方法，其特征在于阻火丝网位于含氢驰放气和空气的气体入口侧。
7.根据权利要求2所述低温催化氧化处理含氢驰放气的方法，其特征在于含氢驰放气中的氢气体积分数为5～30％。
8.根据权利要求2所述低温催化氧化处理含氢驰放气的方法，其特征在于列管式催化氧化反应器的操作条件为温度10～40℃、压力0.1～0.5MPa、空速300～1000h-1。
9.根据权利要求2所述低温催化氧化处理含氢驰放气的方法，其特征在于所述催化剂为铂或钯负载于氧化铝载体上。
10.根据权利要求2所述低温催化氧化处理含氢驰放气的方法，其特征在于反应后的气体中的氢气体积分数为0.1～2％。
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