CN110368813A - 一种催化氧化处理变压吸附脱碳装置排放气中co的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种催化氧化处理变压吸附脱碳装置排放气中CO的方法，主要解决现有技术中排放气CO无法达标排放的问题。本发明通过采用一种催化氧化处理变压吸附脱碳装置排放气中CO的方法，将含CO、H2的变压吸附脱碳装置排放气与计算配入空气在换热器中混合均匀后经加热器加热至所需温度后通入到催化氧化反应器中发生氧化反应，反应生成H2O和CO2，催化氧化反应器反应后的出口气体CO含量≤800ppm达到排放标准，出口气体进入所述换热器与变压吸附脱碳排放气换热，经换热后达标高空排放。该技术方案较好地解决了环保达标问题，可用于变压吸附脱碳装置排放气处理。

Description

一种催化氧化处理变压吸附脱碳装置排放气中CO的方法
技术领域
本发明属于气体分离技术领域，尤其涉及一种催化氧化处理变压吸附脱碳装置排放气中CO的方法。
背景技术
清新的空气、洁净的水源、整洁的居住环境，随着我国生态文明建设的深入进行，环境污染已经成为了目前人们最为关注的热门话题，对环境的治理要求也越来越高。变压吸附气体吸附分离技术在钢铁、气体、电子、石油和化工等行业气体回收净化中得到了广泛应用，变压吸附作为气体净化装置，是依靠压力的变化来实现吸附与再生，在再生过程中会产生大量的排放气（逆放气和解析抽空气），排放气中含有高浓度CO2酸性气体以及一定量的CO，其中CO 是一种有毒的易燃、易爆的气体，极易与血红蛋白结合，对人类和动物有致命伤害，当空气中CO 含量为2.0×10-5mol/L 时，两小时之内人就会出现头晕和呕吐现象，当含量达到1.2% 时，会在1-3min 内致人死亡，因此一氧化碳是我国《环境空气质量标准》中六项基本控制污染物项目之一，消除CO污染对人类健康具有重要的现实意义，为此各地方政府在大气污染物综合排放标准中对CO排放做了严格的规定，如北京的DB11/501-2017、上海的DB31/933-2015、河北的DB13/487-2002等对CO最高允许排放浓度限制为1000mg/Nm3。
现有的变压吸附脱碳生产装置逆放气管道是直接对天排放，解析抽空气若不回收利用也直接排放，直接放空气中的CO2酸性气体和有毒的CO不仅造成周边环境污染，而且由于放空气中的CO2酸性气体具有腐蚀性对设备的安全运行存在一定的安全隐患；并且逆放气和抽空气并不是在一起排放的。因此，解决这一类的问题显得尤为重要。
发明内容
针对上述问题，本发明通过采用一种催化氧化处理变压吸附脱碳装置排放气中CO的方法，本发明是通过如下手段实现的：
一种催化氧化处理变压吸附脱碳装置排放气中CO的方法，包括如下步骤：
将含CO、H2、CO2等的变压吸附脱碳排放气与计算配入空气在气气换热器中混合均匀后，经加热器加热至所需温度后通入到催化氧化反应器中发生氧化反应，生成H2O和CO2，反应后的气体CO含量≤800ppm，催化氧化反应器的出口气体进入所述换热器与变压吸附脱碳排放气换热后达标高空排放。
进一步的，所述催化氧化反应器中采用的催化剂为包括铂、钯任意一种或铂钯二种组合的贵金属蜂窝催化剂或非贵金属蜂窝催化剂，优选贵金属蜂窝催化剂。
进一步的，所述变压吸附脱碳排放气进入催化氧化反应器空速：5000~20000 h-1；进入反应器的温度：150~250℃；反应压力：3~200kPa.g，氧化反应转化率大于90%。
进一步的，所述换热器操作温度为0~500℃；加热器操作温度为150~250℃；催化氧化反应器操作温度为50~600℃、操作压力为3~200kPa.g。
一种上述任一催化氧化处理变压吸附脱碳装置排放气中CO的方法的装置，其特征在于，该装置包括
混合部分、气气换热器（8）、加热器（9）、催化氧化反应器（10）、放空筒（11）；
其中气气换热器（8）的冷相入口经混合气管A（3）与混合部分连接，气气换热器（8）的冷相出口与加热器（9）的入口通过混合气管B（4）连接；
加热器（9）出口通过混合气管C（5）与催化氧化反应器（10）入口连接，再经催化氧化反应器（10）出口通过混合气管D（6）与气气换热器（8）的热相反应入口连接；
气气换热器（8）的热相反应出口通过混合气管E（7）与放空筒（11）连接。
进一步的，所述混合部分包括变压吸附脱碳装置排放气总管（1）与空气管（2），所述变压吸附脱碳装置排放气总管（1）的出口与空气管（2）的出口经混合气管A（3）汇集后与气气换热器（8）冷相入口相连。
进一步的，所述气气换热器（8）与加热器（9）相连的混合气管B（4）部分设置有测温点A（18）。
进一步的，所述加热器（9）与催化氧化反应器（10）相连的混合气管C（5）部分设置有测温点B（19）。
进一步的，所述催化氧化反应器（10）与气气换热器（8）相连的混合气管D（6）部分依次设置有测温点C（20），CO在线分析仪A（21）。
进一步的，所述气气换热器（8）与放空筒（11）相连的混合气管E（7）部分依次设置有控制阀D（16）、测温点D（22）。
进一步的，所述变压吸附脱碳装置排放气总管（1）与气气换热器（8）相连的混合气管A（3）上依次设置有CO在线分析仪B（17）、控制阀A（13）；
变压吸附脱碳装置排放气总管（1）与空气管（2）在汇集前各自设置控制阀A（13）与控制阀B（14）。
进一步的，所述控制阀A（13）与控制阀B（14）的前端还设置有空气调节阀（12），并与CO在线分析仪A （17）形成连锁，且该空气调节阀（12）分别连接于变压吸附脱碳装置排放气总管（1）与空气管（2）两端。
进一步的，所述变压吸附脱碳装置排放气总管（1）与空气调节阀（12）之间还连接有控制阀C（15），该控制阀C（15）与混合气管E（7）连接，并位于测温点D（22）的后方。
本发明的有益效果在于：
本发明提供一种新的催化氧化处理变压吸附脱碳装置排放气中CO的方法，解决了现有技术中变压吸附脱碳装置排放气无法达标排放的问题。该方法具有变压吸附脱碳装置排放气能够连续稳定达标排放的优点，排放气CO含量≤800ppm，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-变压吸附脱碳装置排放气总管，2-空气管，3-混合气管A，4-混合气管B，5-混合气管C，6-混合气管D，7-混合气管E，8-气气换热器，9-加热器，10-催化氧化反应器，11-放空筒，12-空气调节阀，13-控制阀A，14-控制阀B，15-控制阀C，16-控制阀D，17-CO在线分析仪A，18-测温点A，19-测温点B，20-测温点C，21-CO在线分析仪B，22-测温点D。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例对本发明做进一步详述，本实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。
实施例1
如图1所示，本实施例提供了一种变压吸附脱碳装置排放气脱CO净化装置，包括1-变压吸附脱碳装置排放气总管，2-空气管，3-混合气管A，4-混合气管B，5-混合气管C，6-混合气管D，7-混合气管E，8-气气换热器，9-加热器，10-催化氧化反应器，11-放空筒，12-空气调节阀，13-控制阀A，14-控制阀B，15-控制阀C，16-控制阀D，17-CO在线分析仪A，18-测温点A，19-测温点B，20-测温点C，21-CO在线分析仪B，22-测温点D。
本发明通过采用一种催化氧化处理变压吸附脱碳排放气中CO的装置，在含CO、VOC、氢气的变压吸附脱碳装置排放气总管（1）上设置有CO在线分析仪A（17），空气管（2）上设置有空气调节阀（12），并与CO在线分析仪A（17）形成连锁，根据所述CO在线分析仪A（17）获得的CO、H2含量自动调节空气调节阀（12）的开度，以维持进入催化氧化反应器（10）中空气量及反应温度，保证催化氧化反应器安全稳定运行。
变压吸附脱碳装置排放气总管（1）与计算配入空气管（2）经控制阀A（13）、混合气管A（3）混合均匀进入气气换热器（8）中，混合气与来自催化氧化反应器（10）脱CO处理后的反应气体经混合气管D（6）输送至气气换热器（8）中进行气体换热。换热后气体经混合气管B（4）进入加热器（9）加热，在混合气管B（4）上设置有测温点A（18），加热器出口混合气管C（5）上设置有测温点B（19），加热器（9）用电加热控制温度，开车运行初期，需要采用加热器（9）对气体加热，待催化氧化反应器（10）运行正常后，加热器（9）会自动关闭加热，利用气气换热器（8）加热维持催化氧化反应器（10）正常运行。加热器（9）加热至测温点B（19）的要求后，经混合气管C（5）通入到催化氧化反应器（10）中发生氧化反应，生成H2O和CO2，在催化氧化反应器（10）的出口混合气管D（6）上设置有CO在线分析仪B（21）、测温点C（20），监控CO催化氧化反应转化率和反应温度，使反应后的气体CO含量≤0.15%。催化氧化反应器（10）的出口气体经混合气管D（6）进入所述气气换热器（8）与混合气管A（3）流出的变压吸附脱碳排放气进行热交换，换热后经混合气管E（7）、控制阀D（16）进入放空筒（11）高空排放，在混合气管E（7）上设置有测温点D（22），用于监控换热器的换热效率和调控测温点A（18）的温度。当催化氧化反应器（10）停车检修、更换催化剂，系统需空气置换时，关闭阀门空气调节阀（12），控制阀A（13）、控制阀C（15），打开控制阀B（14）、控制阀D（16），调整控制阀B（14）开度来调整空气量。当变压吸附脱碳装置排放气总管（1）上设置有CO在线分析仪A（17）获得的CO、氢气含量已达排放标准，则关闭阀门空气调节阀（12），控制阀A（13）、控制阀D（16），打开控制阀C（15）直接排放。
以变压吸附脱碳装置排放的逆放气进入本催化氧化CO脱出装置为例，逆放气流量为20336.844 Nm3/h，压力为10 kPa.g，温度为32℃，组成及流量见表1。
表1、处理逆放气组成及数量：
。
采用本发明的催化氧化处理处理变压吸附脱碳排放气中CO的装置，气气换热器（8）操作温度为330℃，加热器（9）操作温度为160℃，催化氧化反应器（10）操作温度为380℃、操作压力为5kPa.g。催化剂为100％铂贵金属蜂窝催化剂。由此，通过催化氧化反应处理含CO的变压吸附脱碳逆放气，CO去除率在94.4％以上，处理后的逆放气中CO浓度降至800ppm以下，可通过排气筒高空直接排放。
实施例2
按照实施例1所述的方法，变压吸附脱碳装置排放的解吸气进入本催化氧化CO脱出装置，解吸气压力为6 kPa.g，温度为30℃，组成及流量见表2。
表2、处理逆放气组成及数量：
。
采用本发明的催化氧化处理处理变压吸附脱碳排放气中CO的装置，气气换热器（8）操作温度为300℃，加热器（9）操作温度为200℃，催化氧化反应器（10）操作温度为330℃，操作压力为5kPa.g。催化剂为100％钯贵金属蜂窝催化剂。由此，通过催化氧化反应处理含CO的变压吸附脱碳逆放气，CO去除率在96.5％以上，处理后的逆放气中CO浓度降至600ppm以下，可通过排气筒高空直接排放。
实施例3
按照实施例1所述的方法，变压吸附脱碳装置排放的解吸气和逆放气混合后的排放气进入本催化氧化CO脱出装置，排放气压力为8kPa.g，温度为30℃，组成及流量见表3。
表3、处理逆放气组成及数量：
。
采用本发明的催化氧化处理处理变压吸附脱碳排放气中CO的装置，气气换热器（8）操作温度为315℃，加热器（9）操作温度为200℃，催化氧化反应器（10）操作温度为345℃，操作压力为5kPa.g。催化剂为55％铂和45％钯贵金属蜂窝催化剂。由此，通过催化氧化反应处理含CO的变压吸附脱碳逆放气，CO去除率在95.5％以上，处理后的逆放气中CO浓度降至800ppm以下，可通过排气筒高空直接排放。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (13)

1.一种催化氧化处理变压吸附脱碳装置排放气中CO的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
将含CO、H2、CO2等的变压吸附脱碳排放气与计算配入空气在气气换热器中混合均匀后，经加热器加热至所需温度后通入到催化氧化反应器中发生氧化反应，生成H2O和CO2，反应后的气体CO含量≤800ppm，催化氧化反应器的出口气体进入所述换热器与变压吸附脱碳排放气换热后达标高空排放。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述催化氧化反应器中采用的催化剂为包括铂、钯任意一种或铂钯二种组合的贵金属蜂窝催化剂或非贵金属蜂窝催化剂，优选贵金属蜂窝催化剂。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述变压吸附脱碳排放气进入催化氧化反应器空速：5000~20000 h-1；进入反应器的温度：150~250℃；反应压力：3~200kPa.g，氧化反应转化率大于90%。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述换热器操作温度为0~500℃；加热器操作温度为150~250℃；催化氧化反应器操作温度为50~600℃、催化反应器操作压力为3~200kPa.g。
5.一种根据权利要求1~4任一所述催化氧化处理变压吸附脱碳装置排放气中CO的方法的装置，其特征在于，该装置包括
混合部分、气气换热器（8）、加热器（9）、催化氧化反应器（10）、放空筒（11）；
其中气气换热器（8）的冷相入口经混合气管A（3）与混合部分连接，气气换热器（8）的冷相出口与加热器（9）的入口通过混合气管B（4）连接；
加热器（9）出口通过混合气管C（5）与催化氧化反应器（10）入口连接，再经催化氧化反应器（10）出口通过混合气管D（6）与气气换热器（8）的热相反应入口连接；
气气换热器（8）的热相反应出口通过混合气管E（7）与放空筒（11）连接。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述混合部分包括变压吸附脱碳装置排放气总管（1）与空气管（2），所述变压吸附脱碳装置排放气总管（1）的出口与空气管（2）的出口经混合气管A（3）汇集后与气气换热器（8）冷相入口相连。
7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述气气换热器（8）与加热器（9）相连的混合气管B（4）部分设置有测温点A（18）。
8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述加热器（9）与催化氧化反应器（10）相连的混合气管C（5）部分设置有测温点B（19）。
9.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述催化氧化反应器（10）与气气换热器（8）相连的混合气管D（6）部分依次设置有测温点C（20），CO在线分析仪A（21）。
10.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述气气换热器（8）与放空筒（11）相连的混合气管E（7）部分依次设置有控制阀D（16）、测温点D（22）。
11.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述变压吸附脱碳装置排放气总管（1）与气气换热器（8）相连的混合气管A（3）上依次设置有CO在线分析仪B（17）、控制阀A（13）；
变压吸附脱碳装置排放气总管（1）与空气管（2）在汇集前各自设置控制阀A（13）与控制阀B（14）。
12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述控制阀A（13）与控制阀B（14）的前端还设置有空气调节阀（12），并与CO在线分析仪A （17）形成连锁，且该空气调节阀（12）分别连接于变压吸附脱碳装置排放气总管（1）与空气管（2）两端。
13.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述变压吸附脱碳装置排放气总管（1）与空气调节阀（12）之间还连接有控制阀C（15），该控制阀C（15）与混合气管E（7）连接，并位于测温点D（22）的后方。
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