CN211176846U - 多功能压力容器式催化氧化反应设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了多功能压力容器式催化氧化反应设备，包括从上向下依次顺序设置于压力容器壳体内部的换热区域、反应区域和加热区域；其中，换热区域与反应区域通过本体法兰相连接，换热区域的顶部为烟气排放口，换热区域中均匀布设换热管；在反应区域的中部设置有催化剂支撑格栅；在加热区域一侧设置电加热器配对口，另一侧设置有进气口，进气口伸向压力容器底部封头中，加热区域中安装有电加热器。本实用新型的有益效果是，换热区域、反应区域和加热区域从上向下依次布置，分散的三个功能设备集成于一体，集成后的设备保证了整体的设计压力1.0MPa(G)，耐压性能显著提高；便于设备运输，大大节省了设备的占地面积和投资成本。

Description

多功能压力容器式催化氧化反应设备

技术领域

本实用新型涉及反应设备技术领域，尤其涉及一种多功能压力容器式催化氧化反应设备。

背景技术

随着环保要求越来越严，催化氧化(燃烧)工艺因其处理效率高，反应温度低等诸多优点，成为VOCs治理领域的主流工艺之一。

目前，多数采用的技术方案有两种：

(1)将加热器、反应器、换热器单体组装为一台长方体设备，该方案具有设备集中、占地面积小、投资成本低的优点，但由于设备外形为方形，三台单体设备集成后均不具备耐压能力，无法满足设备运行过程发生的压力剧烈波动的使用要求，此类设备易爆炸，存在较大的安全隐患，运行风险极高。

(2)加热器、反应器、换热器作为三个独立设备加工制造，最后用管道进行连接，优点是设备可以分别设计为压力容器，单台设备的耐压能力高，系统的安全性高，存在的缺点是设备太分散，占地面积大，整体投资成本高。

以上设备单台耐压能力高，但是集成后耐压性能大幅下降，目前市场上还未出现集成式可耐1.0MPa的催化氧化设备。

实用新型内容

为解决VOCs治理中催化氧化(燃烧)设备安全性差、占地面积大、耐压低、投资高等技术问题，本实用新型公开了一种多功能压力容器式催化氧化反应设备。

为实现上述目的，本实用新型采用下述技术方案：

多功能压力容器式催化氧化反应设备，包括从上向下依次顺序设置于压力容器壳体内部的换热区域、反应区域和加热区域；其中，换热区域与反应区域通过本体法兰相连接，换热区域的顶部为烟气排放口，在换热区域的一侧开设冷介质进气口，另一侧开设冷介质出气口，换热区域中均匀布设换热管；在反应区域的中部设置有催化剂支撑格栅；在加热区域一侧设置电加热器配对口，另一侧设置有进气口，进气口伸向压力容器底部封头中，加热区域中安装有电加热器。

本实用新型的技术方案还包括，所述换热区域中的换热管安装于换热器管箱中，冷介质进气口、冷介质出气口与换热器管箱之间均安装有气相分布挡板。

本实用新型的技术方案还包括，催化剂置于催化剂支撑格栅上，并通过催化剂固定件固定。

本实用新型的技术方案还包括，所述催化剂固定件为方形框结构，顶部和底部的两个面镂空，四周为钢板。

本实用新型的技术方案还包括，在所述反应区域的上部、下部分别开设有第一温度计口和第二温度计口。

本实用新型的技术方案还包括，所述加热区域中的电加热管安装于电加热器管箱中。

本实用新型的技术方案还包括，设备的设计压力为1.0MPa(G)。

本实用新型的有益效果是，

1、换热区域、反应区域和加热区域从上向下依次布置，将分散的三个功能设备集成于一体，便于设备运输，大大节省了设备的占地面积和投资成本；

2、另外，换热区域与反应区域通过本体法兰相连接，更换催化剂时将法兰的螺栓拆除，换热区移出后即可更换，操作简便。

3、在设备耐压方面加热区域、反应区域、换热区域统一安装于压力容器壳体内，集成后的设备保证了整体的设计压力1.0MPa(G)，耐压性能显著提高；

4、通过设置的催化剂支撑格栅、气相分布挡板等部件，保障了设备内部气体分布的均匀性。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型中催化剂支撑格栅结构示意图；

图3为本实用新型中催化剂固定件结构示意图；

其中，1-进气口；2-电加热器配对口；3-第一温度计口；4-第二温度计口；5-本体法兰； 6-冷介质出气口；7-冷介质进气口；8-烟气排放口；9-催化剂支撑格栅；10-催化剂固定件；11- 气相分布挡板；12-换热管；13-换热器管箱；14-电加热器管箱。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图所示，多功能压力容器式催化氧化反应设备，包括从上向下依次顺序设置于压力容器壳体内部的换热区域、反应区域和加热区域；其中，换热区域与反应区域通过本体法兰5 相连接，便于催化剂的更换和设备检修。换热区域的顶部为烟气排放口8，在换热区域的一侧开设冷介质进气口7，另一侧开设冷介质出气口6，换热区域中均匀布设换热管12；在反应区域的中部设置有催化剂支撑格栅9；在加热区域一侧设置电加热器配对口2，另一侧设置有进气口1，进气口1伸向压力容器底部封头中，加热区域中安装有电加热器。

特别的，上述换热区域中的换热管12安装于换热器管箱13中，冷介质进气口7、冷介质出气口6与换热器管箱13之间均安装有气相分布挡板11，气相分布挡板选用列管换热器的分布器。

特别的，催化剂置于催化剂支撑格栅9上，催化剂支撑格栅9圆形结构如图3所示，并通过催化剂固定件10固定。

特别的，催化剂固定件10为方形框结构，催化剂固定件10如图3所示，顶部和底部的两个面镂空，反应气体从底部进入反应床层，从顶部排出，四周其他四个面为钢板，可对催化剂起到固定的作用，同时防止气体的外溢。

特别的，在上述反应区域的上部、下部分别开设有第一温度计口3和第二温度计口4，安装两个温度计用于监测反应区域中的温度。

特别的，上述加热区域中的电加热管安装于电加热器管箱14中，保证气体能够全部经过加热有效区，保证加热器的加热效果。

特别的，该反应设备的设计压力为1.0MPa(G)，满足了VOCs催化氧化反应对设备压力的需求，提高设备耐压能力。

在本实用新型中，设备的整体外壳设计为耐压压力容器的形式，电加热器位于设备的底部，电加热器法兰与设备底部的配对法兰在电加热器配对口2处固定连接，电加热器的加热管深入反应器内部。

设备的中部设计为反应区域，该区域设置专门的催化剂支撑格栅9和催化剂固定件10，底部的支撑格栅具备支撑催化剂与均布气体的功能，侧面的催化剂固定件10主要具备固定催化剂，避免催化剂左右位移的功能。

设备的上部为换热区域，该区域由换热管12箱与气相分布挡板11组成，冷介质经气相分布挡板11均布后进入换热管12管程，热介质从底部反应区域出来后走壳程，在该区域热介质与冷介质错流，完成热量回收利用。

本实用新型的工作过程：

需要处理的气体通过冷介质进气口7进入换热区域，经过气相分布挡板11均布后进入换热管12，在换热管12内与热介质进行换热，换热后气体再由冷介质出口排出设备，经外部管道输送后，气体从设备下方的进气口1进入加热区域，冷介质经过设备底部封头分布后反向进入电加热器管箱14，在电加热器管箱14内冷介质被加热至反应所需温度，而被加热后的气体则经催化剂支撑格栅9均布后进入反应区域，在反应区域中发生催化氧化(燃烧)反应。

气体中的VOCs发生催化氧化放热反应，气体温度升高，高温气体经过换热区域与换热管12内的气体发生热量交换，高温气体中的热量被回收，气体经过烟气排放口8排出设备，完成气体的催化氧化(燃烧)反应流程。

该设备采用加热器、反应器、换热器集成式设计，且集成后的设备为耐压的压力容器，安全可靠、投资低成本的使用需求，是一种占地面积小、安全便捷、低成本的压力容器式催化氧化(燃烧)反应设备。

当然，上述说明并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.多功能压力容器式催化氧化反应设备，其特征在于，包括从上向下依次顺序设置于压力容器壳体内部的换热区域、反应区域和加热区域；其中，换热区域与反应区域通过本体法兰相连接，换热区域的顶部为烟气排放口，在换热区域的一侧开设冷介质进气口，另一侧开设冷介质出气口，换热区域中均匀布设换热管；在反应区域的中部设置有催化剂支撑格栅；在加热区域一侧设置电加热器配对口，另一侧设置有进气口，进气口伸向压力容器底部封头中，加热区域中安装有电加热器。

2.如权利要求1所述的多功能压力容器式催化氧化反应设备，其特征在于，所述换热区域中的换热管安装于换热器管箱中，冷介质进气口、冷介质出气口与换热器管箱之间均安装有气相分布挡板。

3.如权利要求1所述的多功能压力容器式催化氧化反应设备，其特征在于，催化剂置于催化剂支撑格栅上，并通过催化剂固定件固定。

4.如权利要求3所述的多功能压力容器式催化氧化反应设备，其特征在于，所述催化剂固定件为方形框结构，顶部和底部的两个面镂空，四周为钢板。

5.如权利要求1所述的多功能压力容器式催化氧化反应设备，其特征在于，在所述反应区域的上部、下部分别开设有第一温度计口和第二温度计口。

6.如权利要求1所述的多功能压力容器式催化氧化反应设备，其特征在于，所述加热区域中的电加热管安装于电加热器管箱中。

7.如权利要求1所述的多功能压力容器式催化氧化反应设备，其特征在于，设备的设计压力为1.0MPa(G)。

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