CN212492405U - 一种自热维持式港口码头VOCs污染物的催化净化设备 - Google Patents

Abstract

本申请揭示了一种自热维持式港口码头VOCs污染物的催化净化设备，包括：进气管、出气管、净化筒、催化管、进气隔板；催化管位于净化筒的轴线上，将净化筒分为中轴空间和外圈空间；中轴空间和外圈空间在净化筒的第一端连通；催化管的内部装有整体式多孔催化剂；进气管从净化筒的第二端与外圈空间连通，出气管从净化筒的第二端与中轴空间连通；进气隔板设置于净化筒与催化管之间。可以实现催化氧化反应的自热维持，设备启动后不需要持续的电加热或外部能量供给加热维持设备的高温，减少了能源浪费，降低了高温运行带来的安全隐患。

Description

一种自热维持式港口码头VOCs污染物的催化净化设备

技术领域

本实用新型属于VOCs污染物净化技术领域，涉及一种自热维持式港口码头VOCs污染物的催化净化设备。

背景技术

港口码头、燃油和危化品储罐区、加油站等场所在油气储运与装卸过程中，为保持储罐和油箱内压力平衡，需要与外界进行气体交换，大量高浓度油气会随之外排。大量挥发性有机物(VOCs)，尤其是碳氢化合物排入空气中不仅造成了资源浪费，还带来了严重的大气污染和安全隐患。如果这些挥发性有机物在船舱等相对封闭的空间内积聚，达到爆炸极限，一旦温度过高或者有火花产生，就有可能引发火灾、爆炸等安全事故。此外，油气主要成分大多属致癌物质，而且油气被紫外线照射以后，会与空气中其他有害气体发生一系列光化学反应，形成毒性更强的污染物，受污染的空气和水会通过呼吸、皮肤接触、饮用水等危害人员健康。

我国原油码头油气回收处理设备设施主要以活性炭吸附法为主，但吸附法对吸附剂的需求量较大，而且吸附效率会随使用过程逐渐降低，大量饱和吸附剂的解吸或再生过程中均会不可避免地带来大气的二次污染问题。深冷设备的建设和运行成本很高，且由于管路较长，储罐和管路的安全风险较大。催化燃烧设备通过特定的催化剂材料，可以实现在较低温度下将低浓度的挥发性有机组分直接氧化成无毒无害的二氧化碳和水，不会产生二次污染，无需更换耗材，催化燃烧过程中甚至无明火产生，安全性较高，是油气净化设备的理想技术方案。

由于污染物气体的浓度不稳定，为了维持较高的净化效率，现有催化燃烧设备需要始终保持在较高的运行温度。现有设备的高温维持均需要电加热或其它外部能量供给加热，不仅造成了大量的能源浪费，过高的运行温度还会带来一定的安全隐患。

实用新型内容

为了解决相关技术中由于污染物气体的浓度不稳定，为了维持较高的净化效率，催化燃烧设备需要始终保持在较高的运行温度。现有设备的高温维持均需要电加热或其它外部能量供给加热，不仅造成了大量的能源浪费，过高的运行温度还会带来一定的安全隐患的问题，本实用新型提供了一种自热维持式港口码头VOCs污染物的催化净化设备。技术方案如下：

提供了一种自热维持式港口码头VOCs污染物的催化净化设备，包括：进气管、出气管、净化筒、催化管、进气隔板；催化管位于净化筒的轴线上，将净化筒分为中轴空间和外圈空间；中轴空间和外圈空间在净化筒的第一端连通；催化管的内部装有整体式多孔催化剂；进气管从净化筒的第二端与外圈空间连通，出气管从净化筒的第二端与中轴空间连通；进气隔板设置于净化筒与催化管之间。

通过设置在净化筒轴线上的催化管组成双层回流结构，借助中轴空间内部催化氧化反应过程中释放的热量加热外圈空间流入净化筒的气体，可以实现催化氧化反应的自热维持，设备启动后不需要持续的电加热或外部能量供给加热维持设备的高温，减少了能源浪费，降低了高温运行带来的安全隐患，中心热源用于加热外圈气体，无需单独的换热器结构，组成简单，稳定性高。

可选的，催化管和净化筒之间设有均匀分布的进气隔板，将外圈空间均匀分成预定数量的外圈子空间；进气管分支为至少两个进气支管，进气支管的数量与外圈子空间的数量对应，每个进气支管从净化筒的第二端与对应的外圈子空间连通。

可选的，每个外圈子空间内均设有加热元器件和温度传感器；进气管的前端连接气体流量检测仪和气体浓度检测仪，进气管与接有气体流量控制器的空气管路相连；出气管内设有污染物浓度传感器；加热元器件、温度传感器、气体流量检测仪、气体浓度检测仪、气体流量控制器、污染物浓度传感器均连接到系统，系统接收采集的数据并根据数据进行分析控制。

通过在设备内设置气体流量检测仪和气体浓度检测仪，可以根据气体流量和气体浓度自动计算所需的反应温度和氧浓度，使设备自动设定合适的起始反应温度，并根据浓度变化自动配入相应量的空气，保证催化氧化反应彻底，在保证净化效率的前提下，进一步提高催化剂寿命，降低设备运行温度和危险性。

可选的，催化管内的催化污染物反应过程中，反应释放的热量被催化剂载体和催化管吸收贮存，热量传导给外圈空间中的污染物气体。

通过将催化氧化反应释放的热量用于加热入口气体，使得污染物气体温度持续满足催化氧化所需温度，无需持续加热即可实现自热维持。

可选的，外圈空间内的加热元器件在设备启动时开始工作，在催化管内的净化反应开始时停止工作，在出气管内的污染物浓度传感器检测到污染物浓度升高时开始工作。

可选的，净化筒的形状为圆形筒或方形筒。

可选的，催化管的内部装有堇青石蜂窝载体或泡沫金属负载活性组分的整体式多孔催化剂，整体式多孔催化剂为模块化设计。

通过使用模块化设计的整体式多孔催化剂，不仅可以调节数量，而且避免了现有活性炭吸附式油气净化处理设备净化效率不稳定，吸附材料需要频繁更换且吸附油气的活性炭再次脱附会造成二次污染的问题。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本发明。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本实用新型的实施例，并与说明书一起用于解释本实用新型的原理。

图1是本实用新型一个实施例提供的自热维持式港口码头VOCs污染物的催化净化设备的外部示意图；

图2是本实用新型一个实施例提供的自热维持式港口码头VOCs污染物的催化净化设备沿净化筒轴线的剖视图；

图3是本实用新型另一个实施例提供的自热维持式港口码头VOCs污染物的催化净化设备的外部示意图。

其中，附图标记如下：

1、进气管；2、出气管；3、净化筒；4、催化管；5、进气隔板。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置的例子。

由于污染物气体的浓度不稳定，为了维持较高的净化效率，现有催化燃烧设备需要始终保持在较高的运行温度。现有设备的高温维持均需要电加热或其它外部能量供给加热，不仅造成了大量的能源浪费，过高的运行温度还会带来一定的安全隐患。

针对现有设备的高温维持均需要电加热或其它外部能量供给加热，不仅造成了大量的能源浪费，过高的运行温度还会带来一定的安全隐患的问题。下面结合图1至图3对本申请提供的自热维持式港口码头VOCs污染物的催化净化设备进行举例说明。

如图1至图3所示，该自热维持式港口码头VOCs污染物的催化净化设备，包括：进气管1、出气管2、净化筒3、催化管4、进气隔板5；催化管4位于净化筒3的轴线上，将净化筒3分为中轴空间和外圈空间；中轴空间和外圈空间在净化筒的第一端连通；催化管4(即中轴空间)的内部装有整体式多孔催化剂；进气管1从净化筒3的第二端与外圈空间连通，出气管2从净化筒3的第二端与中轴空间连通；进气隔板5设置于净化筒3与催化管4之间。

可选的，催化管4和净化筒3之间设有均匀分布的进气隔板5，将外圈空间均匀分成预定数量的外圈子空间；进气管1分支为至少两个进气支管，进气支管的数量与外圈子空间的数量对应，每个进气支管从净化筒3的第二端与对应的外圈子空间连通。

对外圈空间进行均匀划分，并将进气管1分为多个进气支管，可以使得由进气支管流入外圈空间的气体均匀分布流动。

包含油气等VOCs污染物组分的气体由进气管1流入，然后经过进气管1流入各进气支管，由净化筒3的第二端均匀流入净化筒3的外圈空间内，在净化筒3的第一端转向流入中轴空间内的催化剂中，经催化剂净化后沿出气管2流出。

每个外圈子空间内均设有加热元器件和温度传感器；进气管1的前端连接气体流量检测仪和气体浓度检测仪，进气管1与接有气体流量控制器的空气管路相连；出气管2内设有污染物浓度传感器；加热元器件、温度传感器、气体流量检测仪、气体浓度检测仪、气体流量控制器、污染物浓度传感器均连接到系统，系统接收采集的数据并根据数据进行分析控制。

可选的，加热元器件包括电加热丝，温度传感器包括热电偶。

气体流量检测仪用于检测进气管1内前端来流的污染物流量，气体浓度检测仪用于检测进气管1内前端来流的污染物浓度，系统根据污染物流量和污染物浓度计算后端反应所需的催化温度和氧气浓度，并控制空气管路向进气管1中配入预定量的空气，调节净化筒3的外圈空间中的加热功率，将外圈空间内的气体加热到所需温度，被加热的气体从净化筒3的第一端流经催化管4，污染物被氧化成二氧化氯和水，经过所述出气管达标排放。

通过在设备内设置流量和浓度的检测仪器，并与系统连接，系统可以根据设备的运行工况根据进气污染物浓度动态调节。

催化管4内的催化污染物反应过程中，反应释放的热量被催化剂载体和催化管4吸收贮存，热量传导给外圈空间中的污染物气体。

在实际应用中，外圈空间内的加热元器件在设备启动时开始工作，在催化管4内的净化反应开始时停止工作，在出气管2内的污染物浓度传感器检测到污染物浓度升高时开始工作。

当净化反应开始以后，外圈空间中的加热模块即可停止工作，依靠催化管4向四周传递的热量即可使污染物气体的温度始终达到催化反应所需的温度。

当污染物浓度降低时，反应释放的热量也相应降低，总体反应温度降低，系统自动恢复降低温度的工作状态。出气管2内设有污染物浓度传感器，当检测到出气管2中的污染物浓度升高时，系统内的加热模块主动开启，进一步提高反应温度，直到反应后的气体排放达标。

配合传感器的监测，加热模块只需要在设备启动或净化效率下降时短暂启动，大部分过程中均可以实现自热维持，避免了能源浪费。

监测污染物的浓度、流量、氧浓度等，自动设置起始反应温度，并补充适量的空气促进催化氧化反应的进行。

可选的，净化筒3的形状为圆形筒或方形筒。

示例性的，本申请中示出了圆形筒的净化筒3和方形管的催化管4，进气隔板5分别与方形管的棱连接，将外圈空间均分为四个外圈子空间。

在实际应用中，净化筒3可以设置为方形筒，并且可以采用板式交叉的结构实现余热利用。净化筒3和催化管4也可以根据实际需求设计成其他形状，这里就不再赘述。

可选的，催化管4的内部装有堇青石蜂窝载体或泡沫金属负载活性组分的整体式多孔催化剂，整体式多孔催化剂为模块化设计，数量可调。本实施例采用的低温催化氧化材料实现港口码头油气污染物VOCs的催化净化，可以避免过高的运行温度带来的安全隐患。

综上所述，本申请提供的自热维持式港口码头VOCs污染物的催化净化设备，通过设置在净化筒轴线上的催化管组成双层回流结构，借助中轴空间内部催化氧化反应过程中释放的热量加热外圈空间流入净化筒的气体，可以实现催化氧化反应的自热维持，设备启动后不需要持续的电加热或外部能量供给加热维持设备的高温，减少了能源浪费，降低了高温运行带来的安全隐患，中心热源用于加热外圈气体，无需单独的换热器结构，组成简单，稳定性高。

另外，通过在催化管内装入整体式多孔催化剂材料，可以将油气污染物的催化起燃温度降低到400℃以下。

另外，通过在设备内设置气体流量检测仪和气体浓度检测仪，可以根据气体流量和气体浓度自动计算所需的反应温度和氧浓度，使设备自动设定合适的起始反应温度，并根据浓度变化自动配入相应量的空气，保证催化氧化反应彻底，在保证净化效率的前提下，进一步提高催化剂寿命，降低设备运行温度和危险性。

另外，通过将催化氧化反应释放的热量用于加热入口气体，使得污染物气体温度持续满足催化氧化所需温度，无需持续加热即可实现自热维持。

另外，通过使用模块化设计的整体式多孔催化剂，不仅可以调节数量，而且避免了现有活性炭吸附式油气净化处理设备净化效率不稳定，吸附材料需要频繁更换且吸附油气的活性炭再次脱附会造成二次污染的问题。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里发明的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未发明的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (7)

1.一种自热维持式港口码头VOCs污染物的催化净化设备，其特征在于，包括：进气管、出气管、净化筒、催化管、进气隔板；

所述催化管位于所述净化筒的轴线上，将所述净化筒分为中轴空间和外圈空间；所述中轴空间和所述外圈空间在所述净化筒的第一端连通；所述催化管的内部装有整体式多孔催化剂；

所述进气管从所述净化筒的第二端与所述外圈空间连通，所述出气管从所述净化筒的第二端与所述中轴空间连通；

所述进气隔板设置于所述净化筒与所述催化管之间。

2.根据权利要求1所述的自热维持式港口码头VOCs污染物的催化净化设备，其特征在于，所述催化管和所述净化筒之间设有均匀分布的进气隔板，将所述外圈空间均匀分成预定数量的外圈子空间；

所述进气管分支为至少两个进气支管，所述进气支管的数量与所述外圈子空间的数量对应，每个所述进气支管从所述净化筒的第二端与对应的所述外圈子空间连通。

3.根据权利要求2所述的自热维持式港口码头VOCs污染物的催化净化设备，其特征在于，每个所述外圈子空间内均设有加热元器件和温度传感器；

所述进气管的前端连接气体流量检测仪和气体浓度检测仪，所述进气管与接有气体流量控制器的空气管路相连；

所述出气管内设有污染物浓度传感器；

所述加热元器件、所述温度传感器、所述气体流量检测仪、所述气体浓度检测仪、所述气体流量控制器、所述污染物浓度传感器均连接到系统，系统接收采集的数据并根据数据进行分析控制。

4.根据权利要求3所述的自热维持式港口码头VOCs污染物的催化净化设备，其特征在于，所述催化管内的催化污染物反应过程中，反应释放的热量被催化剂载体和所述催化管吸收贮存，热量传导给所述外圈空间中的污染物气体。

5.根据权利要求4所述的自热维持式港口码头VOCs污染物的催化净化设备，其特征在于，所述外圈空间内的加热元器件在设备启动时开始工作，在所述催化管内的净化反应开始时停止工作，在所述出气管内的污染物浓度传感器检测到污染物浓度升高时开始工作。

6.根据权利要求1至5任一所述的自热维持式港口码头VOCs污染物的催化净化设备，其特征在于，所述净化筒的形状为圆形筒或方形筒。

7.根据权利要求1至5任一所述的自热维持式港口码头VOCs污染物的催化净化设备，其特征在于，所述催化管的内部装有堇青石蜂窝载体或泡沫金属负载活性组分的整体式多孔催化剂，所述整体式多孔催化剂为模块化设计。

Images