CN204513421U - 一种多段式热回收催化燃烧反应器系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及尾气处理技术领域，具体涉及一种热回收催化燃烧反应器系统。一种多段式热回收催化燃烧反应器系统，包括尾气进气管、反应器本体、催化剂床层、换热器、尾气出气管，反应器本体内依次设有至少两个催化剂床层，在相邻两个催化剂床层之间设有一个换热器，换热器内置在反应器本体内，换热器的一端连接换热介质入口，另一端连接换热介质出口。由于采用上述技术方案，本实用新型能提高尾气催化转换率，减少设备投资及设备占地面积。

Description

一种多段式热回收催化燃烧反应器系统

技术领域

本实用新型涉及尾气处理技术领域，具体涉及一种热回收催化燃烧反应器系统。

背景技术

近年来挥发性有机物已成为我国主要大气污染物之一，有关挥发性有机物的危害事故逐年增多，因而挥发性有机物的净化处理技术已成为环境催化领域的一个研究热点。目前，工业上应用较多的处理方法为直接燃烧法和催化燃烧法。直接燃烧法适合处理高浓度挥发性有机物的废气，其运行温度通常达到800-1200℃时，工艺能耗成本较高，且燃烧尾气中容易出现二恶英、NOx等副产物。催化燃烧可以在远低于直接燃烧温度条件下处理低浓度的挥发性有机物气体，具有净化效率高、无二次污染、催化燃烧产生的热量可回收利用的特点，是工业上处理挥发性有机物应用最有效的处理方法。

在目前的催化燃烧装置中，催化燃烧产生的热量先用于产蒸汽或过热蒸汽，然后对反应器的尾气进行预热。催化燃烧设备、用于产蒸汽或过热蒸汽的设备均独立设置，设备之间通过管道连接，这样导致装置占地面积大、结构复杂等问题。另外，在催化反应器中，随着反应热的产生，尾气的温度逐渐升高。随着温度的升高，反应效率逐渐降低，反应完全所需时间增大，直接造成反应器体积增大，又大大增加了整个系统的占地面积。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，提供一种多段式热回收催化燃烧反应器系统，解决以上技术问题。

本实用新型所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

一种多段式热回收催化燃烧反应器系统，包括一尾气进气管、反应器本体、催化剂床层、换热器、尾气出气管，其特征在于，所述反应器本体内依次设有至少两个催化剂床层，在相邻两个所述催化剂床层之间设有一个所述换热器，所述换热器内置在所述反应器本体内，所述换热器的一端连接换热介质入口，另一端连接换热介质出口；

所述尾气进气管的一端连接所述反应器本体的反应器进口，所述尾气进气管的另一端连接一尾气预热器的第一出气口，所述尾气预热器的第一进气口分别连接一冷尾气管、一补充空气管，所述第一进气口和所述第一出气口之间采用第一预热管连接；

所述尾气出气管的一端连接所述反应器本体的反应器出口，所述尾气出气管的另一端连接所述尾气预热器的第二进气口，所述尾气预热器的第二出气口连接一排大气尾气管，所述第二进气口和所述第二出气口之间采用第二预热管连接。

所述第一预热管和所述第二预热管之间在所述尾气预热器内进行热交换。

本实用新型实现过程如下：需处理的冷尾气与补充空气混合后，进入尾气预热器，与来自反应器出口燃烧后的尾气进行换热，达到起燃温度的热尾气由反应器进口进入到第一段催化剂床层进行催化燃烧反应，第一段催化剂床层出来的尾气与设置在两段催化剂床层之间的内置换热器换热，使尾气重新降低到起燃温度，进入到第二段床层反应，直到反应完全后，反应器出口出来的尾气到尾气预热器进行换热，热量回收完，排入大气。

本实用新型由催化剂床层的数量来确定分段数，本实用新型将催化剂床层和换热器均内置在反应器本体内，且在每段催化剂床层中利用换热器换热，使下一段的催化剂床层尾气进料温度降到合适的反应温度，增大了反应效率、降低了反应器体积，又将换热器设备与反应器本体一体化，大大减小了占地面积、降低成本。另外，本实用新型利用最后一个催化剂床层出口尾气所带的热量，与冷尾气管进入的冷尾气、补充空气进行热交换，保证反应器本体进口尾气预热到反应器本体内催化剂床层所需要的起燃温度，热量回收率高，环保节能效果好。

至少两个所述催化剂床层从上往下依次设置在所述反应器本体内，在最下面的一个所述催化剂床层下方还设有一辅助换热器，所述辅助换热器的一端连接辅助换热介质入口，另一端连接辅助换热介质出口。在最后一个催化剂床层出口尾气所带的热量在保证反应器进口尾气预热到反应器所需的起燃温度后，若还有剩余热量可回收利用时，可设置辅助换热器，对剩余热量回收利用，若无剩余热量可回收利用时，则无需设置辅助换热器。

所述换热器、所述辅助换热器均可以采用蛇管或热管型式的换热器。

所述换热器、所述辅助换热器内的换热介质均可以根据具体的项目环境确定，优选采用饱和蒸汽，用于产生过热蒸汽。

有益效果：由于采用上述技术方案，本实用新型具有如下优点：

1)在相邻两段催化剂床层之间设置换热器，利用蒸汽取热，产过热蒸汽，使下一段的床层尾气进料温度降到合适的反应温度，增大反应效率、降低反应器体积；

2)在反应器最后一段床层下设置合适大小的辅助换热器，使出口尾气有足够的热量用于余热反应器进口尾气，以保证反应器进口尾气达到起燃温度；

3)将蒸汽余热设备与反应器本体一体化，减小占地面积、降低成本。

附图说明

图1为本实用新型的一种结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示进一步阐述本实用新型。

参照图1，一种多段式热回收催化燃烧反应器系统，包括尾气进气管16、反应器本体2、催化剂床层3、换热器4、尾气出气管12。反应器本体2内从上往下依次设有至少两个催化剂床层3，在相邻两个催化剂床层3之间设有一个换热器4，换热器4内置在反应器本体2内，换热器4的一端连接换热介质入口7，另一端连接换热介质出口8。在最下面的一个催化剂床层3下方还设有辅助换热器6，辅助换热器6的一端连接辅助换热介质入口9，另一端连接辅助换热介质出口10。换热器4、辅助换热器6均可以采用蛇管或热管型式的换热器4。换热器4、辅助换热器6内的换热介质均可以根据具体的项目环境确定，优选采用饱和蒸汽，用于产生过热蒸汽。

尾气进气管16的一端连接反应器本体2的反应器进口1，尾气进气管16的另一端连接尾气预热器15的第一出气口，尾气预热器15的第一进气口分别连接冷尾气管14、补充空气管17，第一进气口和第一出气口之间采用第一预热管连接。尾气出气管12的一端连接反应器本体2的反应器出口11，尾气出气管12的另一端连接尾气预热器15的第二进气口，尾气预热器15的第二出气口连接排大气尾气管13，第二进气口和第二出气口之间采用第二预热管连接。第一预热管和第二预热管之间在尾气预热器15内进行热交换。

本实用新型由催化剂床层3的数量来确定分段数，本实用新型将催化剂床层3和换热器4均内置在反应器本体2内，且在每段催化剂床层3中利用换热器4换热，使下一段的催化剂床层3尾气进料温度降到合适的反应温度，增大了反应效率、降低了反应器体积，又将换热器4设备与反应器本体2一体化，大大减小了占地面积、降低成本。本实用新型在最后一个催化剂床层3出口尾气所带的热量在保证反应器进口1尾气预热到反应器所需的起燃温度后，若还有剩余热量可回收利用时，可设置辅助换热器6，对剩余热量回收利用，若无剩余热量可回收利用时，则无需设置辅助换热器6。

另外，本实用新型利用最后一个催化剂床层3出口尾气所带的热量，与冷尾气管14进入的冷尾气、补充空气进行热交换，保证反应器本体2进口尾气预热到反应器本体2内催化剂床层3所需要的起燃温度，热量回收率高，环保节能效果好。

实施例1：

如图1中所示，为三段式热回收催化燃烧反应器系统，在反应器本体内从上往下依次设有三个催化剂床层3，相邻的两个催化剂床层3之间均设有一个换热器4，共计两个换热器4，每个换热器4的一端连接换热介质入口7，另一端连接换热介质出口8。最下面的催化剂床层3的下方还设有一个辅助换热器6，辅助换热器6的一端连接辅助换热介质入口9，另一端连接辅助换热介质出口10。换热器4和辅助换热器6内的换热介质均采用饱和蒸汽。

具体实现过程如下：

在冷尾气管14内需处理的冷尾气与补充空气管17内的补充空气混合后，进入尾气预热器15，与来自反应器出口11的燃烧后尾气换热后，达到起燃温度的热尾气由反应器进口1进入到第一段催化剂床层3内进行催化燃烧反应，第一段催化剂床层3出来的尾气与设置在两段催化剂床层3间的内置换热器4换热，使尾气重新降低到起燃温度，进入到第二段催化剂床层3反应。第二段催化剂床层3出来的尾气与设置在两段催化剂床层3间的内置换热器4换热，使尾气再次重新降低到起燃温度，进入到第三段催化剂床层3反应。待反应完全后，尾气与内置辅助换热器6换热后，尾气进入到尾气预热器15换热，热量回收完，排入大气。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种多段式热回收催化燃烧反应器系统，包括一尾气进气管、反应器本体、催化剂床层、换热器、尾气出气管，其特征在于，所述反应器本体内依次设有至少两个催化剂床层，在相邻两个所述催化剂床层之间设有一个所述换热器，所述换热器内置在所述反应器本体内，所述换热器的一端连接换热介质入口，另一端连接换热介质出口。

2.根据权利要求1所述的一种多段式热回收催化燃烧反应器系统，其特征在于，所述尾气进气管的一端连接所述反应器本体的反应器进口，所述尾气进气管的另一端连接一尾气预热器的第一出气口，所述尾气预热器的第一进气口分别连接一冷尾气管、一补充空气管，所述第一进气口和所述第一出气口之间采用第一预热管连接；

所述尾气出气管的一端连接所述反应器本体的反应器出口，所述尾气出气管的另一端连接所述尾气预热器的第二进气口，所述尾气预热器的第二出气口连接一排大气尾气管，所述第二进气口和所述第二出气口之间采用第二预热管连接。

3.根据权利要求2所述的一种多段式热回收催化燃烧反应器系统，其特征在于，所述第一预热管和所述第二预热管之间在所述尾气预热器内进行热交换。

4.根据权利要求1、2或3所述的一种多段式热回收催化燃烧反应器系统，其特征在于，至少两个所述催化剂床层从上往下依次设置在所述反应器本体内，在最下面的一个所述催化剂床层下方还设有一辅助换热器，所述辅助换热器的一端连接辅助换热介质入口，另一端连接辅助换热介质出口。

5.根据权利要求1所述的一种多段式热回收催化燃烧反应器系统，其特征在于，所述换热器采用蛇管或热管型式的换热器。

6.根据权利要求1或5所述的一种多段式热回收催化燃烧反应器系统，其特征在于，所述换热器内的换热介质采用饱和蒸汽。

7.根据权利要求4所述的一种多段式热回收催化燃烧反应器系统，其特征在于，所述辅助换热器采用蛇管或热管型式的辅助换热器。

8.根据权利要求4所述的一种多段式热回收催化燃烧反应器系统，其特征在于，所述辅助换热器内的换热介质采用饱和蒸汽。