CN112933959A - 一种用于低温催化净化挥发性有机物的反应装置 - Google Patents

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王亚飞
樊明禹
孟利伟
杨康
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    • B01D2257/7027—Aromatic hydrocarbons

Abstract

本发明涉及一种用于低温催化净化挥发性有机物的反应装置，包括进气口、反应室、催化板层、加热层和出气口；其中，所述进气口与所述反应室一端相连接，所述出气口与所述反应室另一端相连接；所述催化板层置于所述反应室内部；所述加热层包覆于所述反应室外部。本发明所述用于低温催化净化挥发性有机物的反应装置，能够在相对较低的温度下进行催化反应；同时，所述反应装置体积小，占用空间小，利于降低旧工艺改造升级的成本和空间；该技术开发低温催化反应器，成本更低，适用性更强。

Description

一种用于低温催化净化挥发性有机物的反应装置
技术领域
本发明属于低温催化氧化技术领域，具体涉及一种用于低温催化净化挥发性有机物的反应装置。
背景技术
对于苯系物气相催化氧化反应来说，其原理是反应物以催化剂的表面作为气-固相氧化反应发生的媒介，在加热的条件下发生无焰燃烧，将有机化合物氧化分解为无害产物CO2和H2O。目前，加热是不可或缺的条件，通常采用燃气燃烧或电加热套等手段来保持较高的反应温度250～450℃，因此存在能耗高、处理成本高、使用受限的问题，所以对催化氧化技术而言，低温高性能催化剂的开发一直是研究的重点。
近几十年来，对于气相催化氧化来说，加热一直是必不可少的条件，能够为反应提供所需要的能量。迄今为止，加热所采用的手段一般为蓄热体。传统的加热方式不可避免使用体积大，能耗大的加热设备，尤其是工业催化应用，在一定程度上限制了催化氧化技术的使用范围，例如石油行业，易燃易爆的空间等，不利于出现电加热造成的安全性隐患。另外，现有的加热反应器对于低温催化反应来说不再适用。
发明内容
为了解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种用于低温催化净化挥发性有机物的反应装置。所述用于低温催化净化挥发性有机物的反应装置，能够在相对较低的温度下进行催化反应；同时，所述反应装置体积小，占用空间小，利于降低旧工艺改造升级的成本和空间；该技术开发低温催化反应器，成本更低，适用性更强。
本发明的方案是，提供一种用于低温催化净化挥发性有机物的反应装置，包括进气口、反应室、催化板层、加热层和出气口；其中，所述进气口与所述反应室一端相连接，所述出气口与所述反应室另一端相连接；所述催化板层置于所述反应室内部；所述加热层包覆于所述反应室外部。
为便于理解本发明，将本发明的原理进行如下阐述：
打开进气口，待催化的苯系物气流通过进气口进去至反应室；其次，对加热层进行加热，并使热量传递至反应室，使反应室的温度维持在合适的催化温度范围内(80～150℃)；最后，待催化的苯系物气流与催化板层附着的催化剂进行接触催化，催化氧化结束后，排出气体。苯系物的催化反应式如下所示。
Figure BDA0002948214340000021
或，
Figure BDA0002948214340000022
优选地，所述催化板层数量至少为一层。
优选地，所述反应装置还包括布气口，所述布气口呈圆弧状；所述布气口置于所述反应室内部并与进气口连接；所述布气口设置通气孔。
优选地，所述反应装置还包括导热层，所述导热层位于所述加热层与反应室之间。
优选地，所述反应装置还包括保温层，所述保温层包覆于所述加热层外部。
优选地，所述加热层为加热线圈。
优选地，所述加热线圈为加热电阻丝。
优选地，所述反应装置还包括温度传感器，所述温度传感器置于所述反应室内部。
优选地，所述进气口的长度与所述反应室的长度之比为1:4。
优选地，所述反应装置多个串联连接。
本发明的有益效果为：
本发明所述用于低温催化净化挥发性有机物的反应装置，能够在相对较低的温度下进行催化反应；同时，所述反应装置体积小，占用空间小，利于降低旧工艺改造升级的成本和空间；该技术开发低温催化反应器，成本更低，适用性更强。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1、图2是本发明所述用于低温催化净化挥发性有机物的反应装置的示意图；
图3是本发明所述另一种用于低温催化净化挥发性有机物的反应装置的示意图。
图中附图标记为：
1-进气口；11-布气口；12-通气孔；2-反应室；21-温度传感器；3-催化板层；4-加热层；5-出气口；6-导热层；7-保温层；8-加热线圈。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。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的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
实施例1
本实施例提供一种用于低温催化净化挥发性有机物的反应装置，参考图1，包括进气口1、反应室2、催化板层3、加热层4和出气口5；其中，所述进气口1与所述反应室2一端相连接，所述出气口5与所述反应室2另一端相连接；所述催化板层3置于所述反应室2内部；所述加热层4包覆于所述反应室2外部。
作为可选的实施方式，参考图1，所述催化板层3数量至少为一层。在实际的催化过程中，可按照需求设置多个催化板层，以提高催化效率。
作为可选的实施方式，参考图2，所述反应装置还包括布气口11，所述布气口11呈圆弧状；所述布气口11置于所述反应室2内部并与进气口1连接；所述布气口11设置通气孔12。待催化的苯系物气流通过进气口1后，会分散于布气口11所形成的凹型空间，之后能够通过通气孔12均匀地进入反应室2。
作为可选的实施方式，参考图1，所述反应装置还包括导热层6，所述导热层6位于所述加热层4与反应室2之间。
作为可选的实施方式，参考图1，所述反应装置还包括保温层7，所述保温层7包覆于所述加热层4外部。为了维持反应室2的温度，设置保温层7能够使催化过程的温度环境更为稳定，有利于催化反应的彻底进行。
作为可选的实施方式，参考图2，所述加热层4为加热线圈8。
作为可选的实施方式，所述加热线圈8为加热电阻丝。加热电阻丝为常用的加热源，获取容易，成本较低。
作为可选的实施方式，参考图2，所述反应装置还包括温度传感器21，所述温度传感器21置于所述反应室2内部。设置温度传感器21能够准确地掌握反应室的反应温度，有利于对催化过程进行实时的温度调节；其中，温度传感器21外接显示装置，能够实时显示温度参数。
作为可选的实施方式，参考图1，所述进气口1的长度与所述反应室2的长度之比为1:4。进气口1是有一定的存储待催化气体的空间的，当反应室2相对于进气口1的长度过短时，气相苯系物在到达出气口5时很可能还未催化完全，催化效率较低；而反应室2相对于进气口1的长度过长时，气相苯系物在到达出气口5时很可能早已被催化完全，会造成反应空间上的浪费，会使得反应装置的体积过于巨大，既不方便，制造成本又会有所增加。经过发明人反复验证，当所述进气口1的长度与所述反应室2的长度之比为1:4时，可使气相苯系物能够完全被催化，又不会浪费反应空间。
实施例2
作为可选的实施方式，参考图1，所述反应装置多个串联连接。如此设置，能够使得气相苯系物催化得更为彻底。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种用于低温催化净化挥发性有机物的反应装置，其特征在于，包括进气口(1)、反应室(2)、催化板层(3)、加热层(4)和出气口(5)；其中，所述进气口(1)与所述反应室(2)一端相连接，所述出气口(5)与所述反应室(2)另一端相连接；所述催化板层(3)置于所述反应室(2)内部；所述加热层(4)包覆于所述反应室(2)外部。
2.根据权利要求1所述用于低温催化净化挥发性有机物的反应装置，其特征在于，所述催化板层(3)数量至少为一层。
3.根据权利要求2所述用于低温催化净化挥发性有机物的反应装置，其特征在于，还包括布气口(11)，所述布气口(11)呈圆弧状；所述布气口(11)置于所述反应室(2)内部并与进气口(1)连接；所述布气口(11)设置通气孔(12)。
4.根据权利要求1所述用于低温催化净化挥发性有机物的反应装置，其特征在于，还包括导热层(6)，所述导热层(6)位于所述加热层(4)与反应室(2)之间。
5.根据权利要求1所述用于低温催化净化挥发性有机物的反应装置，其特征在于，还包括保温层(7)，所述保温层(7)包覆于所述加热层(4)外部。
6.根据权利要求1所述用于低温催化净化挥发性有机物的反应装置，其特征在于，所述加热层(4)为加热线圈(8)。
7.根据权利要求6所述用于低温催化净化挥发性有机物的反应装置，其特征在于，所述加热线圈(8)为加热电阻丝。
8.根据权利要求1所述用于低温催化净化挥发性有机物的反应装置，其特征在于，还包括温度传感器(21)，所述温度传感器(21)置于所述反应室(2)内部。
9.根据权利要求1所述用于低温催化净化挥发性有机物的反应装置，其特征在于，所述进气口(1)的长度与所述反应室(2)的长度之比为1:4。
10.根据权利要求1所述用于低温催化净化挥发性有机物的反应装置，其特征在于，所述反应装置多个串联连接。
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