CN111715206A - 催化剂及采用其的费托合成反应脱碳尾气VOCs催化氧化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了提供了一种催化剂及采用其的费托合成反应脱碳尾气VOCs催化氧化方法，所述催化剂中至少含有钒、钨、铬、铜、锰和钼金属及其氧化物中的任意一种或几种。本发明的目的是提供一种用于费托合成反应脱碳尾气VOCs催化氧化的催化剂，以及采用该催化剂的费托合成反应脱碳尾气VOCs催化氧化方法，可移植到大型煤化工中含有机挥发物尾气的处理中使用。

Description

催化剂及采用其的费托合成反应脱碳尾气VOCs催化氧化方法
技术领域
本发明涉及费托合成反应脱碳尾气VOCs处理领域。更具体地说，本发明涉及催化剂及采用其的费托合成反应脱碳尾气VOCs催化氧化方法。
背景技术
随着我国煤化工行业的快速发展，挥发性有机化合物(VOCs)的排放量逐年升高，国内对大气环境治理环境力度不断加大，需要对排放的VOCs进行处理。费托合成反应脱碳尾气中含有少量的CO、H2及C2以上的烷烃和烯烃，挥发性有机物排放超过国家环保标准，需要进行治理。脱碳再生气的特点是流量大，可燃物浓度低(约370mg/m3)，常规冷凝回收法、吸收法、吸附法以及燃烧法的处理难度较大，一般采用催化氧化的处理方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于费托合成反应脱碳尾气VOCs催化氧化的催化剂，以及采用该催化剂的费托合成反应脱碳尾气VOCs催化氧化方法，可移植到大型煤化工中含有机挥发物尾气的处理中使用。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种催化剂，所述催化剂中至少含有钒、钨、铬、铜、锰和钼金属及其氧化物中的任意一种或几种。
优选的是，所述的一种催化剂中，所述催化剂的催化剂载体为氧化铝、二氧化钛、二氧化硅和二氧化铈中的任意一种，或者是由氧化铝、二氧化钛、二氧化硅和二氧化铈中至少一种组合而成的催化剂载体。
一种采用上述催化剂的费托合成反应脱碳尾气VOCs催化氧化方法，包括以下步骤：
S1、将所述尾气进行气液分离后，并与补充空气混合后，输入到催化氧化反应器中；
S2、将催化氧化反应器中的气体加热至400℃，然后向催化氧化反应器中加入甲醇，并同时加入所述催化剂，对所述尾气中的VOCs进行选择性催化转化。
优选的是，所述的费托合成反应脱碳尾气VOCs催化氧化方法中，所述S2中对所述尾气中的VOCs进行选择性催化转化时，催化氧化反应器的操作温度为350-550℃。
优选的是，所述的费托合成反应脱碳尾气VOCs催化氧化方法中，所述S2中对所述尾气中的VOCs进行选择性催化转化时，所述催化氧化反应器的操作压力为常压。
本发明的有益效果是：
1、通过本发明的费托合成反应脱碳尾气VOCs催化氧化方法对费托脱碳再生气进行处理后，非甲烷总烃转化率期望值≥98％，保证值≥95％，同时排放气中非甲烷总烃≤20.5mg/Nm3，符合环保部批复环评文件标准和《石油炼制工业污染物排放标准》。
2、本发明的费托合成反应脱碳尾气VOCs催化氧化方法能耗较小、操作简单，操作温度350-550℃，热损失低，运行费用低，可以不用补充燃料运行。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
<实施例1>
一种费托合成反应脱碳尾气VOCs催化氧化方法，包括以下步骤：
S1、将所述尾气进行气液分离后，并与补充空气混合后，输入到催化氧化反应器中；
S2、将催化氧化反应器中的气体加热至400℃，然后向催化氧化反应器中加入甲醇，并同时加入所述催化剂，对所述尾气中的VOCs进行选择性催化转化。
其中，所述催化剂中至少含有钒、钨、铬、铜、锰和钼金属及其氧化物中的任意一种或几种；所述催化剂的催化剂载体为氧化铝、二氧化钛、二氧化硅和二氧化铈中的任意一种，或者是由氧化铝、二氧化钛、二氧化硅和二氧化铈中至少一种组合而成的催化剂载体。
其中，所述S2中对所述尾气中的VOCs进行选择性催化转化时，催化氧化反应器的操作温度为350-550℃。
其中，所述S2中对所述尾气中的VOCs进行选择性催化转化时，所述催化氧化反应器的操作压力为常压。
进一步，上述费托合成反应脱碳尾气VOCs催化氧化方法的具体工艺如下：
来自费托脱碳产生的再生气经气液分离罐进一步除去水分后，与补充空气混合，进入催化氧化反应器。
反应器为立式，气体在反应器中的流向经四套气动换向阀控制，换向阀的执行机构由控制柜控制，切换周期可按需要预设。进入系统的再生气流量应当计量、显示并自动调节。催化段入口、中间及出口、蓄热段下端设置一根插入床层轴心的热电偶，测定床层轴向温度分布，所有测量信号均应转化为电压或电流信号，由一台PLC控制柜采集、传输、处理和显示，流向变换周期按需要预置和控制。开工期间催化剂与惰性段的预热用电加热预热器实现。
开车预热时，手动关闭再生气进气阀，再生气由放空阀直接排出，打开补风阀，催化床层与惰性段的预热用内置于反应器中的两组电加热管实现，将催化床层预热到400℃时即停止加热，打开再生气进气阀，再生气和空气进入反应器进行催化氧化反应。两段催化床层前后的六个温度信号反馈给补风阀和四个换向阀，其中任一温度达到550℃，关闭补风阀，风机停止，使再生气内无氧气进入，氧化反应无法发生，降低催化床层温度，防止飞温。四个温度均降至低于530℃后打开补风阀，鼓风机恢复正常工作。当两段催化床层任一温度超过600℃，四个换向阀全开，再生气直接排空，同时系统进入紧急停车阶段。当再生气主管道压力超过设定压力限值时，放空阀自动打开，气体直接排入烟囱。
催化剂最高温度控制在600℃以下，因此温度操作区间为350-550℃。
反应器带有电补热，如果尾气中有机物浓度过低，反应器催化床层温度低于设定值时，可以自动启动电加热补充热量。因为现在非甲烷总烃含量为370mg/m3，造成的温升最高为10-30℃。如果尾气中可燃物浓度升高，控制反应器温度低于600℃，最好低于550℃，因此催化床层升温需要低于200-250℃。当可燃物浓度进一步升高，催化床层温度高于550℃时，系统会自动关闭补风阀，停止补充新鲜空气，使氧化反应停止，降低催化床层温度。
当有生产异常情况出现，可燃物浓度短时间内非正常升高，使催化床层温度高于600℃时，四个换向阀门全开，再生气直接排空，防止系统飞温。
主要工艺操作条件：
操作压力：常压
操作温度：350～550℃
进气组成：CO2、水蒸汽、CO、H2、O2及微量VOCs。
进气流量：72000Nm3/h。
催化剂床层最高允许温度：550℃，短期可耐650℃
设计空速：10000～20000h-1。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的实施例。

Claims (5)

1.一种催化剂，其特征在于，所述催化剂中至少含有钒、钨、铬、铜、锰和钼金属及其氧化物中的任意一种或几种。
2.如权利要求1所述的一种催化剂，其特征在于，所述催化剂的催化剂载体为氧化铝、二氧化钛、二氧化硅和二氧化铈中的任意一种，或者是由氧化铝、二氧化钛、二氧化硅和二氧化铈中至少一种组合而成的催化剂载体。
3.一种采用如权利要求2所述的催化剂的费托合成反应脱碳尾气VOCs催化氧化方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将所述尾气进行气液分离后，并与补充空气混合后，输入到催化氧化反应器中；
S2、将催化氧化反应器中的气体加热至400℃，然后向催化氧化反应器中加入甲醇，并同时加入所述催化剂，对所述尾气中的VOCs进行选择性催化转化。
4.如权利要求3所述的费托合成反应脱碳尾气VOCs催化氧化方法，其特征在于，所述S2中对所述尾气中的VOCs进行选择性催化转化时，催化氧化反应器的操作温度为350-550℃。
5.如权利要求3所述的费托合成反应脱碳尾气VOCs催化氧化方法，其特征在于，所述S2中对所述尾气中的VOCs进行选择性催化转化时，所述催化氧化反应器的操作压力为常压。
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