CN208222539U - 一种含苯类废气净化系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种含苯类废气净化系统，包括催化燃烧床、换热器、风冷器、冷冻机、活性炭吸附塔；换热器的受热气体腔进口与含苯废气源相通，换热器的受热气体腔出口经电加热器与催化燃烧床的进口连接，催化燃烧床的出口与换热器的供热气体腔进口相通，换热器的供热气体腔出口依次经风冷器、冷冻机与活性炭吸附塔的进口相通，活性炭吸附塔的出口与烟囱相通。基于本实用新型净化系统，待处理含苯废气经换热器与催化燃烧的烟气换热后、再经电加热器加热至燃点后进入催化燃烧床进行催化燃烧，高温烟气在换热器与新鲜含苯废气换热，再经风冷器、冷冻机逐级降温，进入活性炭吸附塔吸附，达到排放要求。本实用新型净化系统结构简单，净化效率高。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种含苯类废气净化系统，以及基于该系统的含苯类废气净化方法。
背景技术
在苯储罐区域内或其它情况下，当卸苯时会产生大量含苯废气。含苯废气具有强烈的气味，若不对这类废气进行有效控制而任其扩散排放，不仅危害工人健康，而且污染大气环境。
目前，苯类废气净化方法有很多，常用的有冷凝法、吸收法、燃烧法、催化法、吸附法等。冷凝法要求废气中有机物浓度高，一般有机物浓度要达到几万甚至几十万ppm，此法不适用于低浓度有机废气。吸收法可分为化学吸收和物理吸收，大部分有机废气不宜采用化学吸收；物理吸收要求吸收剂具有低挥发性、与吸收组分具有较高的亲和力、吸收剂吸收饱和后经解析或精馏后重新使用，但要选择廉价、高效的低挥发性吸收剂也比较困难，同时二次污染问题较难解决，净化效果不理想。直接燃烧法，又称为热氧化法、热力燃烧法，是利用燃气或燃油等辅助燃料燃烧放出的热量将混合气体加热到一定温度(700～800℃)，驻留一定的时间(0.3～0.5秒)，使可燃的有害物质进行高温分解转化为无害物质；该方法工艺简单，但不适用于低浓度废气且是明火装置。催化法是把废气加热到200～300℃，经过催化床催化燃烧转化成无害无臭的二氧化碳和水。催化法不使用明火装置，起燃温度低，节约能源；净化率高，无二次污染；工艺简单，操作方便，安全性好；装置体积小，占地面积少；设备的维修与折旧费较低。
苯排放标准很低，如江苏规定应低于6mg/Nm3排放，上海则已经将排放标准降低至1mg/Nm3，只通过催化燃烧往往无法实现达标排放；吸附法大多采用活性炭吸附，该方法设备简单、投资小，但仅仅靠吸附法也很难达标排放。综上所述，针对含苯废气的特点和难点，单一技术手段难以满足净化要求，需要将多技术进行系统集成，以实现在满足净化率的前提下，降低能耗。
实用新型内容
本实用新型的目的是针对目前含中低浓度含苯类废气处理技术净化效率低、存在二次污染、有明火装置等问题，提供一种高效、无明火的处理含中低浓度苯类废气的系统。
本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：
一种含苯类废气净化系统，包括：催化燃烧床1、换热器2、风冷器4、冷冻机5、活性炭吸附塔6；所述的换热器2的受热气体腔进口与含苯废气源相通，换热器2的受热气体腔出口经电加热器3与所述的催化燃烧床1的进口连接，催化燃烧床1的出口与换热器2的供热气体腔进口相通使催化燃烧后的高温烟气与待处理的新鲜含苯废气进行换热，换热器2的供热气体腔出口依次经风冷器4、冷冻机5与活性炭吸附塔6的进口相通，所述的活性炭吸附塔6的出口与烟囱相通。
优选的，在所述的换热器2和含苯废气源之间的进气管路上设有第一风机7，第一风机7进气口与含苯废气源相连，第一风机7的出气口与所述的换热器2的受热气体腔进口连接。
在所述的含苯废气源和第一风机7之间的连接管道上设有阻火器8。
优选的，在所述的活性炭吸附塔6的出口与烟囱的连接管路上设有第二风机9。
所述的换热器2包含四级换热单元，分别为第一级换热单元201、第二级换热单元202、第三级换热单元203和第四级换热单元204；换热单元由平行排列的气相换热板片(专利号为ZL201720454054.4)组成，各气相换热板片的左右两边向一方向压折边，上下两边反向压折边，相邻气相换热板片的左右两端分别两两搭接全焊接，在相邻气相换热板片之间形成受热气体腔，相邻气相换热板片的上下两端亦两两搭接全焊，在相邻气相换热板片之间形成供高温烟气流动的供热气体腔；所述的第一级换热单元201和第三级换热单元203的受热气体腔相互连通，第一级换热单元201的受热气体腔出口作为含苯废气出口，第三级换热单元203的受热气体腔入口作为含苯废气入口，所述的第二级换热单元202和第四级换热单元203的受热气体腔相互连通；所述的第一级换热单元201、第二级换热单元202、第三级换热单元203和第四级换热单元204的供热气体腔互相连通形成高温烟气腔。
优选的，在第一级换热单元201、第三级换热单元203的各受热气体腔内部中间位置沿垂直方向设有一层隔板，所述的隔板由受热气体腔顶部延伸至底部，但不与底部接触(距底部1/4高度位置)，使含苯废气呈U形流动，延长换热距离。在第二级换热单元202、第四级换热单元204的各受热气体腔内部中间位置沿垂直方向设有一层隔板，所述的隔板由受热气体腔底部延伸至顶部，但不与顶部接触(距顶部1/4高度位置)，使受热气体抢内气体呈U形流动，延长换热距离。
所述的气相换热板片包括板片本体，在板片本体上沿长边流向设有相互平行的蛇形凹槽和蛇形凸槽，所述的蛇形凹槽和蛇形凸槽间隔设置，从而在板片本体上沿短边流向形成凹凸相间的波纹结构；沿长边流向，在板片本体两侧无波纹处设有增加扰动的小凹槽；所述的蛇形凹槽和蛇形凸槽为形状尺寸一致的左右折流蛇形槽；所述的波纹高度为5～10mm。
本实用新型换热器利用内部传热单元优化换热器内部流体换热过程，实现换热面积最小化以减少成本，同时延长催化剂寿命，提升系统净化效率。所述的换热单元为板式换热器，通过加强换热模型的三维扰动来强化传热，充分利用催化燃烧后的烟气热量加热含苯类废气，具有高效的换热效率，大幅度降低电加热器工作时间。
所述的催化燃烧床1的出口设有新风阀，当催化燃烧床偶然发生剧烈氧化反应，释放大量热量时(温度超过600℃)启动新风阀，吸入新风开始降温，温度降到450℃时自动关闭降温新风阀，避免催化剂被烧坏，保证系统正常工作。
所述的催化燃烧床1采用的催化剂具有高比表面积和高负载量，催化剂以堇青石蜂窝陶瓷为载体，以贵金属Pd、Pt等为主要活性组分，贵金属活性组分的负载量为10g/m3左右，可确保大幅度降低苯含量。
综合考虑活性炭吸附塔的运行、通风阻力、安装、维护、塔的稳定性、荷载、占地等因素，所述的活性炭吸附塔6为立式径向流床层结构，在活性炭吸附塔6内设有活性炭滤筒装填活性炭用于吸附苯，利用活性炭的科学排布有效降低了苯的含量，达到排放标准。所述的活性炭为柱状活性炭。
基于所述的含苯类废气净化系统的含苯类废气净化方法，包括：待处理的含苯废气经换热器2与经过催化燃烧的烟气换热后、再经电加热器3加热至燃点(300℃左右)后进入催化燃烧床1进行催化燃烧去除约97％的苯，催化燃烧床排出的高温烟气在换热器与待进入催化燃烧床的含苯废气换热，再经风冷器4、冷冻机5逐级降温，最后进入活性炭吸附塔6吸附，气体中苯含量降至6mg/Nm3以下，达到排放要求，排入大气。
所述的待处理的含苯废气中苯的浓度约为1000mg/Nm3～5000mg/Nm3。待处理的含苯废气的风量在500～5000Nm3/h左右。
催化燃烧床1排出的高温烟气的温度为300℃～450℃；高温烟气经过换热器2与待处理的含苯废气换热后降温至约100～120℃，再经风冷器4冷却至50-60℃，进一步经过冷冻机5降温至常温(30℃)左右。在一定范围内，温度越低活性炭越容易吸收，但温度低成本就随之上升，所以在兼顾吸附效果及设备成本的情况下，将催化燃烧后的烟气冷却至常温后通入活性炭吸附床，此时吸附效率和成本达到最佳平衡。
本实用新型的有益效果：
采用本实用新型净化系统处理含苯废气，含苯废气在铂钯贵金属催化剂作用下氧化反应活化能大幅降低，苯分子被氧化分解为二氧化碳与水，为无焰催化燃烧，不属于明火设备，在对火敏感的区域同样可以净化。由于催化燃烧后的烟气温度高，本实用新型利用换热器加热待处理的含苯废气，利用内部传热单元的精细化设计来优化换热器内部流体换热过程，实现换热面积最小化减少成本，同时延长催化剂寿命，提升系统净化效率。
采用高温烟气加热待处理的含苯废气，只需要在废气浓度达不到自燃条件不间断开电加热器，减少了电加热器的工作时间，降低成本。当含苯废气浓度偏高时由于绝热温升可自行供热，即催化燃烧床排出的烟气能使新鲜废气提高至燃点，只需开机时加热废气至燃点即可，大大降低能源消耗。
本实用新型净化系统的设备接停机指令后，催化燃烧床延时停机等待催化氧化流程结束后将最终反应产物二氧化碳和水蒸气经吸活性他附塔进行吸附，可将残余微量未反应的有机溶剂蒸汽重新吸附在活性炭上，极大的提高了去除率，最终苯类气体净化率可达到99％以上，完全达到国家排放要求，实现净化排放。由于经过催化燃烧后再吸收，1吨活性炭基本上可以使用半年以上，避免了现有吸附法中活性炭吸附饱和、脱附再生频繁，加大工艺的复杂性(需加换热器、脱附风机、过滤器等)而且吸附饱和后的活性炭着火点急剧下降的风险。
本实用新型净化系统适用于处理禁明火区域内如罐区排放的、气流量小、浓度偏低的含苯类废。
附图说明
图1为本实用新型含苯类废气净化系统的结构示意图；
图2为本实用新型含苯类废气净化系统的换热器的结构示意图。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，一种含苯类废气净化系统，包括：催化燃烧床1、换热器2、风冷器4、冷冻机5、活性炭吸附塔6；所述的换热器2的受热气体腔进口经第一风机7与含苯废气源相通，在含苯废气源和第一风机7之间的连接管道上设有阻火器8；所述的换热器2的受热气体腔出口经电加热器3与所述的催化燃烧床1的进口连接，催化燃烧床1的出口与换热器2的供热气体腔进口相通使催化燃烧后的高温烟气与待处理的新鲜含苯废气进行换热，换热器2的供热气体腔出口依次经风冷器4、冷冻机5与活性炭吸附塔6的进口相通，所述的活性炭吸附塔6的出口经第二风机9与烟囱相通，将处理后的气体排入大气。
如图2所示，所述的换热器2包含四级换热单元，分别为第一级换热单元201、第二级换热单元202、第三级换热单元203和第四级换热单元204；换热单元由平行排列的气相换热板片组成，各气相换热板片的左右两边向一方向压折边，上下两边反向压折边，相邻气相换热板片的左右两端分别两两搭接全焊接，在相邻气相换热板片之间形成受热气体腔，相邻气相换热板片的上下两端亦两两搭接全焊，在相邻气相换热板片之间形成供高温烟气流动的供热气体腔；在第一级换热单元201、第三级换热单元203的各受热气体腔内部中间位置沿垂直方向设有一层隔板，所述的隔板由受热气体腔顶部延伸至底部，距底部1/4高度位置，使含苯废气呈U形流动，延长换热距离。在第二级换热单元202、第四级换热单元204的各受热气体腔内部中间位置沿垂直方向设有一层隔板，所述的隔板由受热气体腔底部延伸至顶部，距顶部1/4高度位置。所述的第一级换热单元201和第三级换热单元203的受热气体腔相互连通，第一级换热单元201的受热气体腔出口作为含苯废气出口，第三级换热单元203的受热气体腔入口作为含苯废气入口，所述的第二级换热单元202和第四级换热单元203的受热气体腔相互连通；所述的第一级换热单元201、第二级换热单元202、第三级换热单元203和第四级换热单元204的供热气体腔互相连通形成高温烟气腔。所述的气相换热板片包括板片本体，在板片本体上沿长边流向设有相互平行的蛇形凹槽和蛇形凸槽，所述的蛇形凹槽和蛇形凸槽间隔设置，从而在板片本体上沿短边流向形成凹凸相间的波纹结构；沿长边流向，在板片本体两侧无波纹处设有增加扰动的小凹槽；所述的蛇形凹槽和蛇形凸槽为形状尺寸一致的左右折流蛇形槽；所述的波纹高度为5～10mm。
所述的催化燃烧床1的出口设有新风阀。
所述的活性炭吸附塔6为立式径向流床层结构，在活性炭吸附塔6内设有活性炭滤筒装填柱状活性炭。
基于上述含苯类废气净化系统处理含苯废气的方法：含苯废气(常温，苯浓度约3000mg/Nm3，风量5000Nm3/h左右)进入催化燃烧床前，先进行电加热预热，催化燃烧床温度达到催化工作温度(300～350℃)停止预热流程，含苯废气中的苯在铂钯贵金属催化剂(铂、钯总负载量10g/m3，载体是堇青石蜂窝陶瓷骨架)作用下被氧化分解为二氧化碳与水；催化燃烧床出来的高温烟气(约450℃)经换热器加热待处理的含苯废气，温度降至110℃，废气中苯浓度下降为100mg/Nm3，烟气再经风冷器冷却至50～60℃，再进一步经过冷冻机水冷降温至30℃左右；烟气冷却后进入活性炭吸附塔，垂直穿透活性炭层，苯分子被吸附在活性炭微孔内，实现苯蒸汽与空气分离，吸附净化后的洁净空气苯含量低至6mg/Nm3，经烟囱高空排入大气。
在罐区等类似区域，废气流量小且是间歇性产生(来料时会排出)，再加上前端(即催化燃烧)已去除大部分废气，活性炭的消耗量很少。
Claims (8)
1.一种含苯类废气净化系统，其特征在于包括：催化燃烧床(1)、换热器(2)、风冷器(4)、冷冻机(5)、活性炭吸附塔(6)；所述的换热器(2)的受热气体腔进口与含苯废气源相通，换热器(2)的受热气体腔出口经电加热器(3)与所述的催化燃烧床(1)的进口连接，催化燃烧床(1)的出口与换热器(2)的供热气体腔进口相通使催化燃烧后的高温烟气与待处理的新鲜含苯废气进行换热，换热器(2)的供热气体腔出口依次经风冷器(4)、冷冻机(5)与活性炭吸附塔(6)的进口相通，所述的活性炭吸附塔(6)的出口与烟囱相通。
2.根据权利要求1所述的含苯类废气净化系统，其特征在于在所述的换热器(2)和含苯废气源之间的进气管路上设有第一风机(7)，第一风机(7)进气口与含苯废气源相连，第一风机(7)的出气口与所述的换热器(2)的受热气体腔进口连接。
3.根据权利要求2所述的含苯类废气净化系统，其特征在于在所述的含苯废气源和第一风机(7)之间的连接管道上设有阻火器(8)。
4.根据权利要求1所述的含苯类废气净化系统，其特征在于在所述的活性炭吸附塔(6)的出口与烟囱的连接管路上设有第二风机(9)。
5.根据权利要求1所述的含苯类废气净化系统，其特征在于所述的换热器(2)包含四级换热单元，分别为第一级换热单元(201)、第二级换热单元(202)、第三级换热单元(203)和第四级换热单元(204)；换热单元由平行排列的气相换热板片组成，各气相换热板片的左右两边向一方向压折边，上下两边反向压折边，相邻气相换热板片的左右两端分别两两搭接全焊接，在相邻气相换热板片之间形成受热气体腔，相邻气相换热板片的上下两端亦两两搭接全焊，在相邻气相换热板片之间形成供高温烟气流动的供热气体腔；所述的第一级换热单元(201)和第三级换热单元(203)的受热气体腔相互连通，第一级换热单元(201)的受热气体腔出口作为含苯废气出口，第三级换热单元(203)的受热气体腔入口作为含苯废气入口，所述的第二级换热单元(202)和第四级换热单元(203)的受热气体腔相互连通；所述的第一级换热单元(201)、第二级换热单元(202)、第三级换热单元(203)和第四级换热单元(204)的供热气体腔互相连通形成高温烟气腔。
6.根据权利要求5所述的含苯类废气净化系统，其特征在于在第一级换热单元(201)、第三级换热单元(203)的各受热气体腔内部中间位置沿垂直方向设有一层隔板，所述的隔板由受热气体腔顶部延伸至底部，但不与底部接触使含苯废气呈U形流动。
7.根据权利要求1所述的含苯类废气净化系统，其特征在于所述的催化燃烧床(1)的出口设有新风阀。
8.根据权利要求1所述的含苯类废气净化系统，其特征在于所述的活性炭吸附塔(6)为立式径向流床层结构，在活性炭吸附塔(6)内设有活性炭滤筒装填活性炭；所述的活性炭为柱状活性炭。
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| CN201820784415.6U CN208222539U (zh) | 2018-05-24 | 2018-05-24 | 一种含苯类废气净化系统 |
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| CN (1) | CN208222539U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113266837A (zh) * | 2021-04-06 | 2021-08-17 | 常州大学 | 一种含氯有机废气的处理方法 |
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2018
- 2018-05-24 CN CN201820784415.6U patent/CN208222539U/zh active Active
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