CN113663508A - 一种尾气用催化氧化处理装置及处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种尾气用催化氧化处理装置，涉及尾气处理技术领域，包括反应器；进气管，包括第一进气支路和第二进气支路，所述第一进气支路通过加热器后与所述反应器的进气端连通，所述第二进气支路的出气端与所述反应器的进气端连通，且所述第二进气支路包括位于所述反应器内的预热段；以及，排气管，与所述反应器的出气端连通。本发明可根据反应器内部的温度调节待处理尾气的移动路径，在反应器内部温度过高时可通过待处理尾气与反应器内部气体进行热交换来达到为反应器降温的目的，同时，还可为待处理尾气预热，从而降低了尾气升温至催化反应温度所需的时间和能耗。
Description
技术领域
本发明涉及尾气处理技术领域，特别是涉及一种尾气用催化氧化处理装置及处理方法。
背景技术
VOCs尾气是指含有挥发性有机化合物的尾气，此类尾气不仅会导致区域空气质量下降，而且其中的某些成分会刺激人体的呼吸道系统、血液系统和神经系统，长期接触这类尾气会对人体健康造成严重影响，因此需对上述含VOCs尾气进行处理。
目前多采用催化氧化法对VOCs尾气进行处理，具体流程为：待处理的尾气经过加热至催化反应温度后进入反应器内，在催化剂的作用下降尾气中的VOCs分解并产生热量，处理后的废气由反应器的排气口排出。该工艺流程中的反应器大多采用固定床反应器，在实际使用过程中，由于反应器内尾气分布不均匀，造成催化床层的温度波动较大，甚至产生飞温，而过高的温度会使催化剂的结构破坏，进而导致催化效率降低甚至失效。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种尾气用催化氧化处理装置及处理方法。
为了解决以上技术问题，本发明的技术方案如下：
一种尾气用催化氧化处理装置，包括，反应器，用于进行催化氧化反应； 进气管，包括第一进气支路和第二进气支路，所述第一进气支路通过加热器后与所述反应器的进气端连通，所述第二进气支路的出气端与所述反应器的进气端连通，且所述第二进气支路包括位于所述反应器内的预热段；以及，排气管，与所述反应器的出气端连通。
上述技术方案将进气管分为第一进气支路和第二进气支路，且第二进气支路上包括位于反应器内的预热段，当反应器内的温度过高时，可使待处理的尾气进入第二进气支路内，待处理的尾气经过预热段时会与反应器内部的气体进行热交换，从而持续吸收反应器内部的热量，使反应器内部的温度降低，同时，反应器内部的高温会对预热段内的尾气进行预热，使尾气温度上升，从而降低了尾气升温至催化反应温度所需的时间和能耗。
作为本发明所述尾气用催化氧化处理装置的一种优选方案，其中：所述反应器内固定设置有用于监测所述反应器内部温度的第一温度传感器。
上述技术方案通过第一温度传感器实时监测反应器内部的温度，便于及时作出处理，避免处理过慢而导致催化剂床层出现飞温的现象。
作为本发明所述尾气用催化氧化处理装置的一种优选方案，其中：还包括换热器，所述第一进气支路位于所述加热器前的部分与所述排气管在所述换热器内进行热交换。
上述技术方案通过换热器使反应后的高温尾气与待处理的尾气进行热交换，进行余热回收，可对第一进气支路内待处理的尾气进行预热，从而降低了尾气加热至催化反应温度所需的时间和能耗。
作为本发明所述尾气用催化氧化处理装置的一种优选方案，其中：位于所述预热段后的所述第二进气支路包括第一出气支路和第二出气支路，所述第一出气支路的出气端与所述反应器的进气端连通，所述第二出气支路通过所述加热器后与所述反应器的进气端连通。
上述技术方案将预热段后的第二进气支路分为第一出气支路和第二出气支路，根据经过预热段后尾气的温度来判断尾气的移动路径，若尾气温度已达到催化反应温度则可直接进入反应器内，若未达到则经过加热器加热后再进入反应器内，保证尾气温度符合要求。
作为本发明所述尾气用催化氧化处理装置的一种优选方案，其中：所述预热段的出气端设置有用于测量经过所述预热段预热后尾气温度的第二温度传感器。
作为本发明所述尾气用催化氧化处理装置的一种优选方案，其中：所述预热段呈螺旋状设置在所述反应器内。
上述技术方案增加了预热段与反应器内部的接触面积，从而提高了预热段内尾气与反应器内部气体的热交换效率。
作为本发明所述尾气用催化氧化处理装置的一种优选方案，其中：所述反应器内设置有进气分布器，所述进气分布器与所述反应器的进气端连通，所述进气分布器上的若干个出气孔均匀分布在所述反应器的横截面内。
上述技术方案在反应器内的进气端处连通进气分布器，使进入反应器的尾气均匀分布在反应器内，避免出现反应器内尾气分布不均匀而造成催化床层的温度波动较大的问题。
本发明还公开了一种尾气用催化氧化处理装置的处理方法，包括以下步骤：
S1：将待处理的尾气通过进气管进入第一进气支路内，经过加热器加热至催化反应温度后进入反应器内，进行催化氧化反应，反应后的高温尾气进入换热器内，与待处理的尾气进行换热后排出；
S2：当反应器内部温度超过预定温度时，打开进气管第二进气支路上的阀门，使待处理的尾气可进入第二进气支路内，并在预热段处吸收反应器内的热量；
S3：预热段出气端处的第二温度传感器检测经过预热段预热后尾气的温度，若尾气温度已达到催化反应温度，则尾气直接进入第一出气支路，并沿第一出气支路进入反应器内，进行催化氧化反应；若尾气温度未达到催化反应温度，则尾气进入第二出气支路，并沿第二出气支路移动至加热器内，经过加热器加热后进入反应器内，进行催化氧化反应。
本发明的有益效果是：
（1）本发明可根据反应器内部的温度调节待处理尾气的移动路径，在反应器内部温度过高时可通过待处理尾气与反应器内部气体进行热交换来达到为反应器降温的目的，不需要停止尾气处理工作来对反应器进行降温，同时，还可为待处理尾气预热，使尾气温度上升，从而降低了尾气升温至催化反应温度所需的时间和能耗。
（2）本发明还可根据经过预热段后尾气的温度调节尾气的移动路径，若尾气温度已达到催化反应温度则可直接进入反应器内，若未达到则经过加热器加热后再进入反应器内，保证尾气温度符合要求。
（3）本发明在反应器内的进气端处连通进气分布器，使进入反应器的尾气均匀分布在反应器内，避免出现反应器内尾气分布不均匀而造成催化床层的温度波动较大的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例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性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明提供的尾气用催化氧化处理装置的结构示意图；
其中：100、反应器；200、进气管；210、第一进气支路；220、第二进气支路；300、加热器；400、换热器；221、第一出气支路；222、第二出气支路；223、预热段；500排气管。
具体实施方式
为使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施方式并结合附图，对本发明作出进一步详细的说明。
本实施例提供了一种尾气用催化氧化处理装置，包括用于进行催化氧化反应的反应器100、用于将待处理的尾气输送至反应器100内的进气管200以及与反应器100的排气端连接，供反应后的尾气排出的排气管。
具体地，进气管200包括第一进气支路210和第二进气支路220，第一进气支路210的出气端通过电加热器300后与反应器100的进气端连通。第一进气支路210内的待处理尾气进入电加热器300内被加热至催化反应所需的温度，然后进入反应器100内，进行催化氧化反应，尾气中的VOCs与氧气在催化剂的作用下发生氧化反应，VOCs被氧化成二氧化碳和水，并释放出热量。反应后的尾气进入排气管内。第二进气支路220的出气端先伸至反应器100内，并在反应器100内形成预热段223后伸至反应器100外，最后与反应器100的进气端连通。第二进气支路220内的待处理尾气在移动至预热段223时会与反应器100内部的高温气体进行热交换，吸收反应器100内部的热量，使反应器100内部的温度降低，同时使自身的温度升高，最后进入反应器100内，进行催化氧化反应，反应完成后进入排气管。
为提高预热段223内尾气与反应器100内部气体的热交换效率，本实施例中，位于反应器100内部的预热段223设置为螺栓状。这样设置可增加预热段223与反应器100内部的接触面积，进而提高热交换效率。
需要说明的是，在第一进气支路210和第二进气支路220上均固定安装有用于控制所在管路通断的控制阀。当需要打开或关闭任一管路时，只需控制所在管路上的控制阀即可。
较佳的，在反应器100内部固定设置有第一温度传感器，该第一温度传感器用于实时监测反应器100内部的温度。在本实施例中，反应器100内部的正常运行温度为250~400℃，则当第一温度传感器检测到反应器100内部温度超过400℃时，即可控制第二进气支路220上的控制阀打开，使待处理的尾气可进入第二进气支路220，并在预热段223持续地与反应器100内部的气体进行热交换。
另外，由于第二进气支路220打开后，待处理尾气与反应器100内部进行热交换需要一定的时间，因此，第二进气支路220上控制阀的打开温度可设置为反应器100内部最高正常运行温度以下50~100℃，即当第一温度传感器检测到反应器100内部温度为300~350℃时，即可打开第二进气支路220上的控制阀，使在控制阀打开后至第二进气支路220内待处理尾气与反应器100内部进行热交换之间所需的时间内，反应器100内部的温度不会超过反应器100的最高正常运行温度。需要说明的是，上述50~100℃仅作为本实施例中的一个参考数值，具体数值可根据实际使用情况进行调整。
本实施例中，位于预热段223后方的第二进气支路220还分为第一出气支路221和第二出气支路222。第一出气支路221的出气端直接与反应器100的进气端连通，即从预热段223进入第一出气支路221内的尾气会直接进入反应器100内，进行催化氧化反应。而第二出气支路222的出气端先通过加热器300之后再与反应器100的进气端连通，即从预热段223进入第二出气支路222内的尾气会先经过加热器300加热，然后再进入反应器100内，进行催化氧化反应。这样设置的目的在于，若经过预热段223预热之后的尾气温度已达到催化反应所需的温度，则尾气可直接通过第一出气支路221进入反应器100内进行催化氧化，不需要再对其进行加热。而若经过预热段223预热之后的尾气温度仍未达到催化反应所需的温度，则尾气需通过第二出气支路222先进入加热器300内进行加热，待尾气温度达到催化反应所需的温度才可进入反应器100内。
较佳的，在第二进气支路220中位于预热段223的后端固定设置有第二温度传感器，该第二温度传感器可测量经过预热段223预热后尾气的温度，从而判断经过预热段223后尾气的移动路径。
需要说明的是，在第一出气支路221和第二出气支路222上均固定设置有用于控制所在支路通断的控制阀。通过控制上述控制阀的启闭即可控制所在支路的通断，从而调节尾气的移动路径。
另外，该尾气用催化氧化处理装置还包括换热器400，位于加热器300前的第一进气支路210部分与排气管在换热器400内进行热交换。反应后的高温尾气通过排气管进入换热器400内，与第一进气支路210内待处理的尾气进行换热，使换热后的待处理尾气的温度上升，从而降低了尾气进入加热器300内加热至催化反应温度所需的时间和能耗，同时，反应后的尾气温度下降至适应排放的温度，最后排放至大气中。本实施例中，换热器400选用的是间隔式换热器400，使反应后的废气和待处理的废气不接触换热，保证废气的处理效率。
在反应器100内的底部还固定安装有进气分布器，该进气分布器的进气端与反应器100的进气端连通，进气分布器上的若干个出气孔均匀分布在反应器100的横截面内。通过进气管200进入反应器100内的待处理尾气会先进入进气分布器内，然后由进气分布器均匀进入反应器100内部，避免出现反应器100内尾气分布不均匀而造成催化床层的温度波动较大的问题。
本实施例还提供了一种尾气用催化氧化处理装置的处理方法，包括以下步骤：
S1：将待处理的尾气通过进气管200进入第一进气支路210内，经过加热器300加热至催化反应温度后进入反应器100内，进行催化氧化反应，反应后的高温尾气通过排气管进入换热器400内，与位于加热器300前的第一进气支路210部分内的待处理尾气进行换热后排出；
S2：当反应器100内部温度超过预定温度（本实施例中可设置为300℃）时，打开进气管200第二进气支路220上的阀门，使待处理的尾气可进入第二进气支路220内，并在预热段223处吸收反应器100内的热量；
S3：预热段223出气端处的第二温度传感器检测经过预热段223预热后尾气的温度，若尾气温度已达到催化反应温度，则尾气直接进入第一出气支路221，并沿第一出气支路221进入反应器100内，进行催化氧化反应；若尾气温度未达到催化反应温度，则尾气进入第二出气支路222，并沿第二出气支路222移动至加热器300内，经过加热器300加热后进入反应器100内，进行催化氧化反应，反应后的尾气经过换热器400换热后排放至大气内。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式；凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
Claims (8)
1.一种尾气用催化氧化处理装置，其特征在于：包括，
反应器(100)，用于进行催化氧化反应；
进气管(200)，包括第一进气支路(210)和第二进气支路(220)，所述第一进气支路(210)通过加热器(300)后与所述反应器(100)的进气端连通，所述第二进气支路(220)的出气端与所述反应器(100)的进气端连通，且所述第二进气支路(220)包括位于所述反应器(100)内的预热段(223)；以及，
排气管，与所述反应器(100)的出气端连通。
2.根据权利要求1所述的尾气用催化氧化处理装置，其特征在于：所述反应器(100)内固定设置有用于监测所述反应器(100)内部温度的第一温度传感器。
3.根据权利要求1所述的尾气用催化氧化处理装置，其特征在于：还包括换热器(400)，所述第一进气支路(210)位于所述加热器(300)前的部分与所述排气管在所述换热器(400)内进行热交换。
4.根据权利要求3所述的尾气用催化氧化处理装置，其特征在于：位于所述预热段(223)后的所述第二进气支路(220)包括第一出气支路(221)和第二出气支路(222)，所述第一出气支路(221)的出气端与所述反应器(100)的进气端连通，所述第二出气支路(222)通过所述加热器(300)后与所述反应器(100)的进气端连通。
5.根据权利要求4所述的尾气用催化氧化处理装置，其特征在于：所述预热段(223)的出气端设置有用于测量经过所述预热段(223)预热后尾气温度的第二温度传感器。
6.根据权利要求1所述的尾气用催化氧化处理装置，其特征在于：所述预热段(223)呈螺旋状设置在所述反应器(100)内。
7.根据权利要求1所述的尾气用催化氧化处理装置，其特征在于：所述反应器(100)内设置有进气分布器，所述进气分布器与所述反应器(100)的进气端连通，所述进气分布器上的若干个出气孔均匀分布在所述反应器(100)的横截面内。
8.一种尾气用催化氧化处理装置的处理方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：将待处理的尾气通过进气管(200)进入第一进气支路(210)内，经过加热器(300)加热至催化反应温度后进入反应器(100)内，进行催化氧化反应，反应后的高温尾气进入换热器(400)内，与待处理的尾气进行换热后排出；
S2：当反应器(100)内部温度超过预定温度时，打开进气管(200)第二进气支路(220)上的阀门，使待处理的尾气可进入第二进气支路(220)内，并在预热段(223)处吸收反应器(100)内的热量；
S3：预热段(223)出气端处的第二温度传感器检测经过预热段(223)预热后尾气的温度，若尾气温度已达到催化反应温度，则尾气直接进入第一出气支路(221)，并沿第一出气支路(221)进入反应器(100)内，进行催化氧化反应；若尾气温度未达到催化反应温度，则尾气进入第二出气支路(222)，并沿第二出气支路(222)移动至加热器(300)内，经过加热器(300)加热后进入反应器(100)内，进行催化氧化反应。
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