催化氧化处理大流量VOCs气体的节能方法技术

本发明专利技术公开了一种催化氧化处理大流量VOCs气体的节能方法，包括以下步骤：采用蒸汽对空气进行加热，将大流量VOCs气体与加热后的热空气混合，得到混合气体，控制混合气体中VOCs气体的浓度处于爆炸极限的下限以下；将混合气体输送至催化反应器中，进行催化氧化反应，经反应后的废气进入废气换热器，与待进入催化反应器的混合气体热交换，进行余热回收，余热回收后的达标气体经高空放空管排放。本发明专利技术有机废气处理可适应高指标，大处理量、组分复杂等工况，安全、低能耗、工艺流程简单、可循环利用加热介质。特别是当地供电负荷较低的情况下，可利用蒸汽来提供热量的方法降低供电负荷的要求。本发明专利技术也可与其他废气回收装置结合使用，提高排放指标。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术所属领域为一种大气量、低浓度的挥发性有机物(VOCs)治理方法,尤其通过外用蒸汽预热空气的方法，降低用电负荷，并通过低温催化氧化销毁低浓度挥发有机物的方法。
技术介绍
目前的挥发性有机物(VOCs)的治理技术主要有以下几种方法：冷凝法回收技术、吸收法回收技术、膜法回收技术、吸附法回收技术、催化燃烧技术。然而在挥发性有机物(VOCs)气量大、浓度低、气量不稳定的情况下，以上几种技术都存在各种缺陷，很难满足GB31570《石油炼制工业污染物排放标准》、GB31571《石油化学工业污染物排放标准》关于非甲烷总烃去除效率≥97％的要求，特别要求苯排放指标≤4mg/m3。回收技术若要达到以上标准，则技术实现上非常困难，需结合催化氧化技术进一步达到标准。目前的催化燃烧技术中直接燃烧法操作温度高达800℃,且设备成本高,特别在大气量、低浓度的情况下能耗特别高，导致很多设备在建成的情况下，因为运行成本过高而无法有效运行。
技术实现思路
针对现有大流量、低浓度废气气量情况下，采用催化燃烧技术中电加热功率过高，能耗过大，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)等缺点，本专利技术提供一种催化氧化处理大流量VOCs气体的节能方法。本专利技术所采用的技术解决方案是：一种催化氧化处理大流量VOCs气体的节能方法，包括以下步骤：a采用蒸汽对空气进行加热，将大流量VOCs气体与加热后的热空气混合，得到混合气体，控制混合气体中VOCs气体的浓度处于爆炸极限的下限以下；b将步骤a得到的混合气体输送至催化反应器中，进行催化氧化反应，经反应后的废气进入废气换热器，与待进入催化反应器的混合气体热交换，进行余热回收，余热回收后的达标气体经高空放空管排放。优选的，步骤a中：采用二级蒸汽加热系统对空气进行加热，空气先通过空气预热器进行预热，预热后的空气再经过空气换热器进行二次加热。空气在通过空气预热器和空气换热器时，均是与蒸汽进行热交换，蒸汽流量通过蒸汽调节阀控制，蒸汽冷凝后形成冷凝水再返回蒸汽发生装置进行回收利用。优选的，步骤b中：催化反应器中支撑床层的结构采用不锈钢格栅板。催化反应器中催化氧化床层采用二层结构，分别是低温催化氧化床层和高温催化氧化床层。所述低温催化氧化床层和高温催化氧化床层均是蜂巢陶瓷状触媒，且高温催化氧化床层表面负载贵金属催化剂，起始反应温度为400℃。本专利技术的有益技术效果是：本专利技术有机废气处理可适应高指标，大处理量、组分复杂等工况，安全、低能耗、工艺流程简单、可循环利用加热介质。特别是当地供电负荷较低的情况下，可利用蒸汽来提供热量的方法降低供电负荷的要求。本专利技术也可与其他废气回收装置结合使用，作为末端处理系统提高排放指标。可用于新建装置，也可用于废气回收装置的改造增加系统。本专利技术能够满足国家环保部门颁布实施的GB31570《石油炼制工业污染物排放标准》和GB31571《石油化学工业污染物排放标准》要求，其中非甲烷总烃排放指标处理效率≥97％；苯≤4mg/m3，甲苯≤15mg/m3，二甲苯≤20mg/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，可适应几千方、上万方每小时的处理量，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。本专利技术节约能耗。本专利技术中耗电设备只有风机，空气加热采用蒸汽加热，采取余热回收技术，对于上万方每小时处理量的装置，其他工艺路线的装置装机功率至少几百千瓦，本发明装机功率在50千瓦以下，大大节约电能的消耗，而且蒸汽在每个厂区都简单易得，蒸汽冷凝水也可回收利用。本专利技术安全性能高。本专利技术采用“前端收集+空气加热、稀释系统+低温触媒催化+高温触媒催化”的处理路线。在两台风机风量的匹配作用下，始终保持混合气体的浓度在爆炸极限的下限25％的范围内；其次低温触媒催化选用工作温度在200℃～300℃之间，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。附图说明下面结合附图与具体实施方式对本专利技术作进一步说明：图1为实现本专利技术催化氧化处理大流量VOCs气体的节能方法的装置的结构示意图。图中：1-废气调节阀；2-废气风机；3-废气换热器；4-催化氧化器；5-阻火器；6-放空管；7-空气调节阀；8-蒸汽调节阀；9-空气预换热器；10-空气风机；11-蒸汽调节阀；12-空气换热器。具体实施方式本专利技术提供一种催化氧化处理大流量VOCs气体的节能方法，包括以下步骤：a采用二级蒸汽加热系统对空气进行加热，空气先通过空气预热器进行预热，预热后的空气再经过空气换热器进行二次加热。空气在通过空气预热器和空气换热器时，均是与蒸汽进行热交换，蒸汽流量通过蒸汽调节阀控制，蒸汽冷凝后形成冷凝水再返回蒸汽发生装置进行回收利用。将待处理的大流量VOCs气体与加热后的热空气混合，得到混合气体，控制混合气体中VOCs气体的浓度处于爆炸极限的下限以下。b将步骤a得到的混合气体输送至催化反应器中，进行催化氧化反应。催化反应器中支撑床层的结构采用不锈钢格栅板。催化反应器中催化氧化床层采用二层结构，分别是低温催化氧化床层和高温催化氧化床层。所述低温催化氧化床层和高温催化氧化床层均是蜂巢陶瓷状触媒，且高温催化氧化床层表面负载贵金属催化剂，起始反应温度为400℃左右。经反应后的废气进入废气换热器，与待进入催化反应器的混合气体热交换，进行余热回收，余热回收后的达标气体经高空放空管排放。图1为实现本专利技术催化氧化处理大流量VOCs气体的节能方法的一种装置的结构示意图。下面结合该装置对本专利技术方法进行更进一步说明。VOCs气体回收治理流程走向：有机废气收集系统、废气调节阀1→废气风机2→空气风机10加压与废气混合→废气换热器3→催化氧化器4(包括低温催化反应触媒、高温催化反应触媒)→废气换热器3→阻火器5→放空管6。废气风机2及空气风机10均采用防爆变频风机，2台风机的出口风压均保持一致，2台风机的风量匹配始终保持废气的混合浓度25％爆炸下限以下。风机的入口均设置控制阀门，废气调节阀1、空气调节阀7，并设置压力联锁，保证上游装置安全稳定的运行。空气加热系统设置控制阀门，蒸汽调节阀8、11，阀门调节开度与催化反应装置入口的温度变送器联锁，一旦空气入口温度低于设置温度，蒸汽调节阀8、11开大，增加蒸汽流量，提高换热效率。系统中供电设备主要是变频防爆风机，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种催化氧化处理大流量VOCs气体的节能方法，其特征在于包括以下步骤：a采用蒸汽对空气进行加热，将大流量VOCs气体与加热后的热空气混合，得到混合气体，控制混合气体中VOCs气体的浓度处于爆炸极限的下限以下；b将步骤a得到的混合气体输送至催化反应器中，进行催化氧化反应，经反应后的废气进入废气换热器，与待进入催化反应器的混合气体热交换，进行余热回收，余热回收后的达标气体经高空放空管排放。

【技术特征摘要】
1.一种催化氧化处理大流量VOCs气体的节能方法，其特征在于包括以下步骤：
a采用蒸汽对空气进行加热，将大流量VOCs气体与加热后的热空气混合，得到混合气体，控
制混合气体中VOCs气体的浓度处于爆炸极限的下限以下；
b将步骤a得到的混合气体输送至催化反应器中，进行催化氧化反应，经反应后的废气进入
废气换热器，与待进入催化反应器的混合气体热交换，进行余热回收，余热回收后的达标气
体经高空放空管排放。
2.根据权利要求1所述的一种催化氧化处理大流量VOCs气体的节能方法，其特征在于，步
骤a中：采用二级蒸汽加热系统对空气进行加热，空气先通过空气预热器进行预热，预热后
的空气再经过空气换热器进行二次加热。
3.根据权利要求2所述的一种催化氧化处理大流量VOCs气体的节能方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：于辉，尹树孟，宫中昊，牟小冬，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司青岛安全工程研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11