CN204865540U

CN204865540U - 催化氧化处理装置

Info

Publication number: CN204865540U
Application number: CN201520609109.5U
Authority: CN
Inventors: 尹树孟; 张卫华; 宫中昊; 于辉; 佟晓慧
Original assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Qingdao Safety Engineering Institute
Current assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Safety Engineering Research Institute Co Ltd
Priority date: 2015-08-13
Filing date: 2015-08-13
Publication date: 2015-12-16
Anticipated expiration: 2025-08-13

Abstract

本实用新型涉及一种催化氧化处理装置，主要解决现有技术中安全隐患、起燃温度高、能耗大的问题。本实用新型通过采用一种催化氧化处理装置，包括预处理系统、风机、加热室、低温催化氧化床、高温催化氧化床、在线浓度分析系统，预处理系统入口设有VOCs气体入口管线，预处理系统出口与风机入口相连，风机出口与回转型蜂窝陶瓷蓄热体冷程入口相连，回转型蜂窝陶瓷蓄热体冷程出口与加热室入口相连，加热室出口与低温催化氧化床入口相连，低温催化氧化床出口与高温催化氧化床入口相连，高温催化氧化床出口与回转型蜂窝陶瓷蓄热体热程入口相连，回转型蜂窝陶瓷蓄热体热程出口与烟囱相连的技术方案较好地解决了上述问题，可用于低温蓄热式催化氧化处理中。

Description

催化氧化处理装置

技术领域

本实用新型涉及一种催化氧化处理装置。

背景技术

目前的挥发性有机物(VOCs)的治理技术主要有两类:一类是回收技术,一类是销毁技术。回收技术是通过物理的方法，例如改变温度、压力或采取选择性吸附剂和选择性渗透膜等方法富集分离有机气相污染物的方法，主要有吸附技术、吸收技术、冷凝技术及膜分离技术。销毁技术主要通过化学或生化放映，用热、光、催化剂和微生物将有机化合物转变为二氧化碳和水等无毒害或低毒害的无机小分子化合物，主要有直接燃烧法、催化燃烧、生物氧化、光催化氧化、等离子破坏等。

回收技术主要针对浓度较高或经济价值高的VOCs气体进行回收，在某些领域能够满足国家环保标准的要求直接排入大气中。而销毁技术主要是针对回收技术无法达到标准要求时而采取的VOCs治理技术。《大气污染物综合排放标准》要求非甲烷总烃排放浓度≤120mg/m³，一些地区地方标准要求非甲烷总烃排放浓度≤80mg/m³，《石油化学工业污染物排放标准》等意见征求稿要求苯排放指标≤1mg/m³，回收技术若要达到以上标准，则技术实现上非常困难，需结合销毁技术进一步达到标准。

然而目前的销毁技术中直接燃烧法操作温度高达800℃,且设备成本高,在炼制企业应用过程中存在安全隐患；大部分催化燃烧技术不适应用于高浓度的有机污染物场合需进行预处理，且因催化剂工作温度基本在400℃左右，高于大部分有机物起燃温度，在使用上也存在爆炸的危险。若对有机污染物进行稀释预处理,则对空气的加热升温需要耗费大量的热能(电加热或者燃料加热),在大风量/低浓度的VOCs治理中运行成本过高，造成能源浪费。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是现有技术中安全隐患、起燃温度高、能耗大的问题，提供一种新的催化氧化处理装置。该装置用于低温蓄热式催化氧化处理中，具有无安全隐患、起燃温度低、能耗小的优点。

为解决上述问题，本实用新型采用的技术方案如下：一种催化氧化处理装置，其特征在于包括预处理系统、风机、加热室、低温催化氧化床、高温催化氧化床、在线浓度分析系统，预处理系统入口设有VOCs气体入口管线，预处理系统出口与风机入口相连，风机出口与回转型蜂窝陶瓷蓄热体冷程入口相连，回转型蜂窝陶瓷蓄热体冷程出口与加热室入口相连，加热室出口与低温催化氧化床入口相连，低温催化氧化床出口与高温催化氧化床入口相连，高温催化氧化床出口与回转型蜂窝陶瓷蓄热体热程入口相连，回转型蜂窝陶瓷蓄热体热程出口与烟囱相连；在线浓度分析系统与预处理系统入口管线、风机出口管线、回转型蜂窝陶瓷蓄热体热程出口管线相连。

上述技术方案中，优选地，所述VOCs气体入口管线与VOCs高浓度回收装置相连，VOCs高浓度回收装置与预处理系统相连。

上述技术方案中，优选地，所述风机出口管线设有旁路直接与加热室入口管线相连，所述旁路上设有调节阀，调节阀通过信号线与加热室出口管线上的温度测量元件相连。

上述技术方案中，优选地，所述预处理系统上设有空气入口管线，所述空气入口管线上设有可调节自动阀门，可调节自动阀门通过信号线与低温催化氧化床层出口的温度测量元件相连。

上述技术方案中，优选地，所述回转型蜂窝陶瓷蓄热体内分为至少两个仓室，回转型蜂窝陶瓷蓄热体与回转马达连接。

针对现有催化燃烧技术中存在安全隐患(因催化剂工作温度高于大部分有机物的起燃温度，有爆炸隐患)、起燃温度高(因高温催化剂的使用)、能耗大(处理低浓度VOCs气体时，电加热器一直处于工作状态)等缺点。本专利有机废气处理指标高，装置效率高。通过与前端回收技术相结合，本技术方法不仅能满足现行的环保标准要求，而且能够满足国家环保部门即将颁布实施的《石油化学工业污染物排放标准》和《石油炼制企业工业污染物排放标准》要求，其中非甲烷总烃排放指标≤80mg/m³，处理效率≥99％；苯≤1mg/m³，甲苯≤8mg/m³；二甲苯≤10mg/m³，处理指标远高于目前大部分有机气体回收治理技术。处理VOCs气体可以满足间歇或持续排放节约能耗，处理浓度适应范围广，满足大部分VOCs气体处理指标。本专利采用“前端回收+预处理+蓄热式换热+加热+低温触媒催化+高温触媒催化”的处理路线。在预处理系统和在线浓度分析仪的作用下，始终保持混合气体的浓度在爆炸极限的下限25％的范围内；其次低温触媒催化工作温度(200℃～300℃)显著低于目前大部分负载贵金属催化剂的工作温度，低于大部分有机物的起燃温度，较直接燃烧和其他催化氧化技术安全性更高。相比传统的催化氧化技术，本专利采用蓄热式换热的技术路线，即使有机废气物料浓度低、间歇进气情况下，由于蜂窝陶瓷蓄热体能较好的保温效果，来料VOCs气体经过蜂窝陶瓷蓄热体后能够容易达到低温触媒床工作的温度，从而使加热器工作时间更短，电能或其他能耗消耗更低。本专利通过把VOCs等有机废气转化成CO₂和H₂O，同时不产生氮氧化物，相比其他直接燃烧等销毁技术，无二次污染气体产生，更加环保，取得了较好的技术效果。

附图说明

图1为本实用新型所述装置的流程示意图。

图2为预处理系统流程示意图。

图3为回转型蜂窝陶瓷蓄热体剖面图。

图1、图2或图3中，1为VOCs高浓度处理装置；2为预处理系统；3为风机；4为调节阀；6为加热室；7为低温催化氧化层；8为高温催化氧化层；10为在线浓度分析系统；11为烟囱；12为回转型蜂窝陶瓷蓄热体；2a为稀释空气管线上的调节阀；2b为气体混合室，2c为混合气体进风机；2d为VOCs气体进气；12a～12c为蓄热体。

下面通过实施例对本实用新型作进一步的阐述，但不仅限于本实施例。

具体实施方式

【实施例1】

一种催化氧化处理装置，如图1所示，包括预处理系统、变频引风机、加热室、低温催化氧化床、高温催化氧化床、在线浓度分析系统，预处理系统入口设有VOCs气体入口管线，预处理系统出口与风机入口相连，风机出口与回转型蜂窝陶瓷蓄热体冷程入口相连，回转型蜂窝陶瓷蓄热体冷程出口与加热室入口相连，加热室出口与低温催化氧化床入口相连，低温催化氧化床出口与高温催化氧化床入口相连，高温催化氧化床出口与回转型蜂窝陶瓷蓄热体热程入口相连，回转型蜂窝陶瓷蓄热体热程出口与烟囱相连；在线浓度分析系统与预处理系统入口管线、风机出口管线、回转型蜂窝陶瓷蓄热体热程出口管线相连。

采用如图1所示的装置进行VOCs气体回收治理，流程走向：VOCs高浓度回收装置→预处理系统→风机→回转型蜂窝陶瓷蓄热体冷程→加热器→低温催化氧化床→高温催化氧化床→回转型蜂窝陶瓷蓄热体热程→烟囱。

VOCs高浓度回收装置可以是吸附系统、冷凝回收系统、膜分离系统等，主要用于回收浓度达到100g/m³～1000g/m³以上的高浓度VOCs气体。预处理系统(如图2所示)由稀释空气管线上的调节阀门(2a)和气体混合室(2b)组成，主要用于稀释低浓度的VOCs气体，使其浓度降至低温催化氧化装置使用的安全范围内。风机通过变频工作始终保持其风机前端进口处于微正压的工作范围内。调节阀(4)用于调节经换热器后出口管路内气体温度，并与加热器配合使管路内气体在进入低温催化氧化床层之前处于合理的工作范围内；低温催化氧化层、高温催化氧化层、回转型蜂窝陶瓷蓄热体用于净化消除VOCs气体，并使其浓度降至所需达到的标准要求以下；在线浓度分析仪用于监控来料气体浓度、催化氧化前端反应浓度以及排出口浓度；系统实时检测进入系统的浓度、温度及流量变化情况，在线浓度分析仪实时测量防爆风机前、后端浓度情况。当风机后端VOCs浓度高于爆炸极限下限的25％时，则预处理系统的调节阀门(2a)加大稀释力度，使其浓度降至在爆炸极限下限的25％以下，使低温催化氧化系统始终处于安全操作范围以内。烟囱主要用于排放达标气体；回转型蜂窝陶瓷蓄热体可分为不同仓室，蓄热体通过回转马达带动下旋转。混合气体首先经过已蓄热的仓室内的蓄热体，从而带走蓄热体的热量达到所需催化温度；同时其他仓室内的蓄热体用于回收高温净化气体的热量。

系统中供电设备主要是风机和加热器，此外相应管路及设备上设置有温度、流量、压力及浓度检测变送器，各检测信号及控制变量汇集进入一个PLC(可编程逻辑控制器)控制系统，并通过监控电脑控制整套系统运行。通过监控电脑启动运行系统，加热器首先开始工作，当加热器达到系统设定的温度时，防爆风机开始工作，VOCs气体通过前端高浓度回收装置进入低温催化氧化治理系统。

同时监控电脑实时监控经过回转型蜂窝陶瓷蓄热体后VOCs气体温度，当温度低于低温催化氧化床层所需温度时，加热器开始工作；当温度高于低温催化氧化床层温度时，调节阀(4)实时调节开度，降低VOCs气体温度，使其维持在低温催化氧化床层所需要的工作温度范围内；VOCs气体经过低温氧化床层后，90％以上的VOCs气体已在低温催化氧化床层内被分解为CO₂和H₂O，同时释放出热量并进入高温催化氧化床层，同时当此时气体温度较高时，预处理系统增加稀释力度，降低VOCs气体燃烧温度；高温催化氧化床层内填充不同于低温催化氧化床层的贵金属Pt等为代表的高温催化剂，该催化剂所需要工作温度高于低温催化氧化床层所需温度。剩余少部分VOCs气体在此区间内进一步分解成CO₂和H₂O，同时释放出热量进入回转型蜂窝陶瓷蓄热体，在回转型蜂窝陶瓷蓄热体内进一步高温燃烧，达到99％以上的处理效率。

以处理汽油挥发的油气为例，进口浓度为60g/m³的常温汽油油气，经系统预处理后浓度稀释为6g/m³(爆炸极限的下限的25％为9.4g/m³)，已低于爆炸极限的下限的25％，经回转型蜂窝陶瓷蓄热体换热后温度升高至230℃左右，此时加热器停止工作，经低温催化氧化床层、高温催化氧化床层以及陶瓷蓄热体的处理后，出口浓度可以达到80mg/m³以下，处理效率达到99％以上。

通过密闭的回转型蜂窝陶瓷蓄热体(12)实现蓄热和换热的合二为一，该方式可以提高换热效率，提高蓄热能力。通过回转型蜂窝陶瓷蓄热体(12)的旋转马达，带动蓄热体旋转。当回转型蓄热体(12)某一蓄热体(12a)作为蓄热功能使用时，不仅可以进一步净化VOCs气体，而且可以进行蓄热，进行热回收利用；此时蓄热体(12b)已蓄热完成等待系统换热；而蓄热体(12c)正在给来料VOCs气体进行加热。

Claims

1.一种催化氧化处理装置，其特征在于包括预处理系统、风机、加热室、低温催化氧化床、高温催化氧化床、在线浓度分析系统，预处理系统入口设有VOCs气体入口管线，预处理系统出口与风机入口相连，风机出口与回转型蜂窝陶瓷蓄热体冷程入口相连，回转型蜂窝陶瓷蓄热体冷程出口与加热室入口相连，加热室出口与低温催化氧化床入口相连，低温催化氧化床出口与高温催化氧化床入口相连，高温催化氧化床出口与回转型蜂窝陶瓷蓄热体热程入口相连，回转型蜂窝陶瓷蓄热体热程出口与烟囱相连；在线浓度分析系统与预处理系统入口管线、风机出口管线、回转型蜂窝陶瓷蓄热体热程出口管线相连。

2.根据权利要求1所述催化氧化处理装置，其特征在于所述VOCs气体入口管线与VOCs高浓度回收装置相连，VOCs高浓度回收装置与预处理系统相连。

3.根据权利要求1所述催化氧化处理装置，其特征在于所述风机出口管线设有旁路直接与加热室入口管线相连，所述旁路上设有调节阀，调节阀通过信号线与加热室出口管线上的温度测量元件相连。

4.根据权利要求1所述催化氧化处理装置，其特征在于所述预处理系统上设有空气入口管线，所述空气入口管线上设有可调节自动阀门，可调节自动阀门通过信号线与低温催化氧化床层出口的温度测量元件相连。

5.根据权利要求1所述催化氧化处理装置，其特征在于所述回转型蜂窝陶瓷蓄热体内分为至少两个仓室，回转型蜂窝陶瓷蓄热体与回转马达连接。