CN217248026U - 一种化工尾气处理装置及系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种化工尾气处理装置及系统，其壳体的一端设置进口，相对侧设置出口，自壳体的进口至壳体的出口方向依次设置有预热段、加热段和反应段，其中，预热段内设置有若干组换热管组，管程为尾气通道；加热段设置有加热装置；反应段设置有催化剂填料层。将预热段、加热段和反应段进行了集成，采用该种集成的结构形式，可以有效节约占地面积。
Description
技术领域
本实用新型属于化工尾气处理技术领域，具体涉及一种化工尾气处理装置及系统。
背景技术
这里的陈述仅提供与本实用新型相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。
在化工反应过程中，如甲醇氧化制甲醛，会产生大量的尾气，尾气中夹杂着一定量的一氧化碳、二甲醚等有毒有害气体，如果直接排放，不符合环保要求，因此需要进行处理达标后排放。尾气处理工艺需要将尾气加热到250℃，在催化剂作用下进行反应，将有毒有害气体转化为二氧化碳、水等无害气体，反应为放热反应，反应后的尾气温度达500℃，需要进行降温排放。在整个工艺过程中需要预热、加热、反应及冷却四个环节，在传统工艺中需要设置四台设备，这种设备布置增加了投资成本，反应产生的热量不能有效回收，造成资源浪费，同时设备台数多，占地面积大，不利于集约用地。
实用新型内容
针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的是提供一种化工尾气处理装置及系统，实现既满足尾气回收的环保要求，又集约用地、实现热量的高效回收功能。
为了实现上述目的，本实用新型是通过如下的技术方案来实现：
第一方面，本实用新型提供一种化工尾气处理装置，其壳体的一端设置进口，相对侧设置出口，自壳体的进口至壳体的出口方向依次设置有预热段、加热段和反应段，其中，
预热段内设置有若干组换热管组，管程为尾气通道；
加热段设置有加热装置；
反应段设置有催化剂填料层。
第二方面，本实用新型提供一种化工尾气处理系统，包括所述化工尾气处理装置和蒸汽发生器，化工尾气处理装置的反应段气体出口与蒸汽发生器的管程入口连接，蒸汽发生器的管程出口与预热段的壳程入口连接。
上述本实用新型的一个或多个实施方式取得的有益效果如下：
本实用新型的化工尾气处理装置将预热段、加热段和反应段进行了集成，当尾气处理工艺刚启动时，预热段难以提供足够的热量使尾气达到较高温度时，启动加热段，利用加热段将尾气加热至满足反应的温度。较高温度的尾气流经反应段，在催化剂的催化作用下生成二氧化碳、水等物质，实现尾气的处理。采用该种集成的结构形式，可以有效节约占地面积。
在化工尾气处理系统中设置有蒸汽发生器，利用蒸汽发生器对经过处理后的尾气的部分热量进行回收，副产蒸汽。由于流经蒸汽发生器的尾气的温度还较高，将其通入预热段，对未处理的低温尾气进行预热，以实现热量的有效回收利用。
附图说明
构成本实用新型的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。
图1是本实用新型根据一个或多个实施方式的化工尾气处理系统的整体结构示意图。
图2是本实用新型的漏斗装置结构示意图。
图中：为显示各部位位置而夸大了互相间间距或尺寸，示意图仅作示意使用；
其中，1-预热段，2-膨胀节，3-缩径连接管，4-加热段，5-反应段， 6-蒸汽发生器，7-预热段尾气进口，8-反应段气体出口，9-管程入口， 10-管程出口，11-预热段壳程进口，12-预热段壳程出口，13-壳程循环水进口，14-壳程蒸汽出口，15-挡板，16-把手。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本实用新型提供进一步的说明。除非另有指明，本实用新型使用的所有技术和科学术语具有与本实用新型所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
第一方面，本实用新型提供一种化工尾气处理装置，其壳体的一端设置进口，相对侧设置出口，自壳体的进口至壳体的出口方向依次设置有预热段、加热段和反应段，其中，
预热段内设置有若干组换热管组，管程为尾气通道；
加热段设置有加热装置；
反应段设置有催化剂填料层。
在一些实施例中，所述壳体的预热段位置处设置有膨胀节。
优选的，膨胀节的外侧设置有保温结构。
保温结构确保膨胀节内外部产生隔热效果，尽量避免发生热交换，使得该部位金属壁温的变化幅度较小，从而提高膨胀节疲劳破坏的循环次数。
在一些实施例中，预热段与加热段之间通过缩径连接管连接，缩径连接管的大径端与预热段连接小径端与加热段连接。
由于为了对尾气达到较好的预热作用，预热段内需要设置较多的换热管，所以预热段的内径较大，如果加热段的内径也较大时，则难以采用常规的加热元件对尾气达到较均匀的加热效果。
所以，将加热段的内径缩小，以实现对尾气的均匀加热。
优选的，所述加热装置为电加热器。
优选的，所述缩径连接管的大径端与小径端的内径比为4～6:1。
在一些实施例中，在电加热段设置可调节型漏斗装置，漏斗位于电加热器上部，漏斗侧壁开设窗口，窗口处设置有可旋转开启的挡板。
通过挡板调节窗口开启角度，并以此来控制介质加热温度，预热段壳程温度未达到要求时，漏斗挡板全闭，介质全部从加热器加热后进入反应段；随着预热段温度不断提高，开启漏斗的打开面积不断加大，最终大部分气体均通过漏斗侧面的开口流动，而不再流经加热器。对于预热介质温度过高或过低时，也可以通过调节漏斗开度来实现热量自由调节功能。
在一些实施例中，催化剂填料层中，催化剂为贵金属催化剂。
第二方面，本实用新型提供一种化工尾气处理系统，包括所述化工尾气处理装置和蒸汽发生器，化工尾气处理装置的反应段气体出口与蒸汽发生器的管程入口连接，蒸汽发生器的管程出口与预热段的壳程入口连接。
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
如图1所示，化工尾气处理装置，其壳体的一端设置进口，相对侧设置出口，自壳体的进口至壳体的出口方向依次设置有预热段1、加热段4和反应段5，其中，预热段1内设置有若干组换热管组，管程为尾气通道；加热段4设置有加热装置；反应段5设置有催化剂填料层。壳体的预热段位置处设置有膨胀节2，膨胀节的外侧设置有保温结构。
预热段1与加热段4之间通过缩径连接管3连接，缩径连接管3 的大径端与预热段1小径端连接，小径端与加热段连接，缩径连接管的大径端与小径端的内径比为4～6:1。
化工尾气处理系统包括化工尾气处理装置和蒸汽发生器6，化工尾气处理装置的反应段气体出口与蒸汽发生器6的管程入口9连接，蒸汽发生器6的管程出口10与预热段壳程入口连接。
如图1所示，尾气从预热段尾气进口7进入，经过预热段1，进入加热段4，加热后进入反应段5，反应完成后，从反应段气体出口 8输出，经蒸汽发生器管程入口9进入蒸汽发生器6管程侧，经换热后，气体在蒸汽发生器管程出口10流出，再进入预热段壳程进口11，进入预热段1壳程侧对管程介质进行预热，最终在预热段壳程出口 12输出。
在预热段1壳程筒体上设置膨胀节2和保温箱结构，膨胀节2能吸收壳程与管程之间的温差应力，保温箱能隔绝外部与壳程的换热，提高膨胀节的疲劳寿命。
在加热段4设置缩径连接管3，在反应初期，预热段1壳程气体温度低，无法实现预热功能，通过调节漏斗装置将尾气全部通过加热段4中的加热装置，使其充分加热，以保证反应需要；反应产出气体后，预热段1壳程气体温度逐步升高。
如图2所示，漏斗位于电加热器上部，漏斗侧壁开设窗口，窗口处设置有可旋转开启的挡板15。通过挡板15调节窗口开启角度，并以此来控制介质加热温度，预热段壳程温度未达到要求时，漏斗挡板全闭，介质全部从加热器加热后进入反应段；随着预热段温度不断提高，漏斗的打开面积不断加大，最终大部分气体均通过漏斗侧面的开口流动，而不再流经加热器。对于预热介质温度过高或过低时，也可以通过调节漏斗开度来实现热量自由调节功能。
挡板15的打开角度可以通过电机带动，即，挡板通过旋转轴安装在漏斗侧壁上，旋转轴上设置齿轮，齿轮与电机的输出轴连接。还可以设置控制器，并在漏斗的上游设置温度传感器，通过温度传感器测量气体温度，进而通过控制器控制电机的输出。
将尾气从预热段管程进口11输入，开车时使用电加热器，经加热段加热至200℃以上，达到催化剂的反应温度，加热的尾气后进入反应段，在催化剂的催化作用下进行反应，反应为放热反应，尾气温度到达500℃，将反应后的合格尾气通入蒸汽发生器副产2.5MPa蒸汽，外售产生经济效益，经过蒸汽发生器的气体重新返回预热段壳程进口，对进入管程的尾气进行预热，代替电加热段加热，电加热器停止加热，余热利用的同时节省电耗。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种化工尾气处理装置，其特征在于：其壳体的一端设置进口，相对侧设置出口，自壳体的进口至壳体的出口方向依次设置有预热段、加热段和反应段，其中，
预热段内设置有若干组换热管组，管程为尾气通道；
加热段设置有加热装置；
反应段设置有催化剂填料层。
2.根据权利要求1所述的化工尾气处理装置，其特征在于：所述壳体的预热段位置处设置有膨胀节。
3.根据权利要求1所述的化工尾气处理装置，其特征在于：膨胀节的外侧设置有保温结构。
4.根据权利要求1所述的化工尾气处理装置，其特征在于：预热段与加热段之间通过缩径连接管连接，缩径连接管的大径端与预热段连接小径端与加热段连接。
5.根据权利要求1所述的化工尾气处理装置，其特征在于：所述加热装置为电加热器。
6.根据权利要求4所述的化工尾气处理装置，其特征在于：所述缩径连接管的大径端与小径端的内径比为4～6:1。
7.根据权利要求1所述的化工尾气处理装置，其特征在于：在电加热段设置可调节型漏斗装置，漏斗位于电加热器上部，漏斗侧壁开设窗口，窗口处设置有可旋转开启的挡板。
8.根据权利要求1所述的化工尾气处理装置，其特征在于：催化剂填料层中，催化剂为贵金属催化剂。
9.一种化工尾气处理系统，其特征在于：包括蒸汽发生器和权利要求1-8任一所述化工尾气处理装置，化工尾气处理装置的反应段气体出口与蒸汽发生器的管程入口连接，蒸汽发生器的管程出口与预热段的壳程入口连接。
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2022
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