一种催化燃烧脱除挥发性有机化合物的装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种催化燃烧脱除挥发性有机化合物的装置，属于废气净化处理领域。该装置为卧式的箱型结构，从原料气入口至尾气出口依次设置气体混合段、气体预热段、催化反应Ⅰ段、催化反应Ⅱ段、换热段和吸附段。本发明专利技术提供的装置设计巧妙、紧凑，运行稳定，实现催化剂的快速更换，脱除挥发性有机化合物的效率可以达到97％以上，减小投资与运行成本。

【技术实现步骤摘要】
一种催化燃烧脱除挥发性有机化合物的装置
本专利技术涉及一种催化燃烧脱除挥发性有机化合物的装置，属于废气净化处理领域。
技术介绍
世界卫生组织(WHO)对挥发性有机化合物(volatileorganiccompounds，VOCs)的定义是熔点低于室温，沸点范围在50-260℃之间的挥发性有机化合物的总称。主要为挥发性的碳氢化合物及其衍生物，包括烃类、芳烃类、醇类、醛类、酮类、脂类、胺类和有机酸等，是目前排放量较大的污染物。当前，亟需净化处理的VOCs大多数来自于大量使用有机溶剂的化工工艺过程。净化处理过程基本分为两大类：第一类是回收再利用，主要通过物理吸收、吸附等方法，不破坏VOCs的分子结构；此类处理方法主要针对高浓度(>5000mg/m3)或比较昂贵的VOCs。第二类是化学反应处理，通常会在VOCs中引入氧化剂，通过破坏VOCs分子结构的方法将其氧化转化为无毒或低毒的化学物质；此类处理方法主要针对中等浓度或者低浓度(<1000mg/m3)的VOCs。化学反应处理方法中应用比较广泛的为燃烧技术，具体可分为直接火焰燃烧和催化燃烧。VOCs燃烧的最终产物是CO2，H2O等，尽管此过程无法回收可再利用的部分VOCs，但由于发生强放热的燃烧反应，可以回收热量。直接火焰燃烧是把废气中可燃的有害组分当作燃料直接燃烧。为了保证燃烧的稳定进行，此方法只适用于净化可燃有害组分浓度较高的废气，或者是用于净化有害组分燃烧时热值较高的废气。而催化燃烧是在催化剂作用下，将VOCs中有害可燃组分完全氧化为CO2和H2O等。相对于直接火焰燃烧必须在1100℃左右高温下进行的特征，大部分烃类和CO的催化燃烧可以在300-500℃下进行。所以催化燃烧己成为净化含碳氢化合物废气的有效手段之一，一般情况下去除率均在95％以上。但如何进一步提升催化燃烧处理VOCs技术的效率，就成为了催化燃烧技术广泛应用与废气净化处理领域的瓶颈之一。为满足日益增长的催化燃烧治理VOCs的技术需求，本领域技术人员一般会不断改进催化燃烧催化剂的性能，同时催化燃烧装置的设计更倾向于高效集成化设计，如何通过优化体系的物流和能流分配，使催化燃烧装置内部不同的吸放热过程达到最佳的能量利用效率，同时使反应系统更加小型化、集成化，进而提高全系统的能量效率，是催化燃烧技术实用化的根本前提。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种催化燃烧脱除挥发性有机化合物的装置，该催化燃烧脱除挥发性有机化合物的装置可以解决如下问题：一、简化装置的开车及稳定运行；二、实现催化剂的快速更换；三、保证高效脱除挥发性有机化合物的效率；四、实现装置的多功能化，提高装置的紧凑度，减小投资与运行成本。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种催化燃烧脱除挥发性有机化合物的装置，从原料气入口至尾气出口依次设置气体混合段、气体预热段、催化反应Ⅰ段、催化反应Ⅱ段、换热段和吸附段，在原料气入口的上方设有预热空气入口，在气体预热段设有电加热器和气体分布器Ⅰ，在催化反应Ⅰ段设有催化剂装填框架Ⅰ和催化剂装卸口Ⅰ；在催化反应Ⅱ段设有催化剂装填框架Ⅱ和催化剂装卸口Ⅱ；在换热段上设有气体分布器Ⅱ和换热器列管，在换热段顶部外侧设有空气出口，换热段底部外侧设有空气入口；在吸附段设有吸附剂装卸口和吸附剂装填框架。进一步的，在吸附段顶部外侧设有再生气体入口。进一步的，在换热段与吸附段之间设有单向阀组。进一步的，在原料气入口与气体混合段之间设有空气夹套，在空气夹套上设置空气分布器。空气夹套可以起到保温和加热含挥发性有机化合物的原料气的作用，减少后续气体预热段内电加热器的负荷。进一步的，所述的电加热器上设有加热翅片和电源接线。进一步的，在装置底部设有至少一个监测口。在所述装置底部还设有底座。上述装置的使用方法如下：S1.含挥发性有机化合物的原料气从催化燃烧脱除挥发性有机化合物装置的原料气入口进入；空气由空气入口进入换热段由空气出口流出，预热后的空气由预热空气入口再次进入反应装置；S2.预热后的空气首先流入空气夹套，再进入空气分布器，空气与含挥发性有机化合物的原料气逆向交汇使其在气体混合段内充分混合；S3.混合气体进入气体预热段，通过电加热器将混合气体加热到反应温度，依次进入催化反应Ⅰ段和催化反应Ⅱ段，经过催化反应Ⅱ段后的混合气进入换热段与空气进行热交换；S4.换热后的混合气体进入吸附段进行物理吸附剂，达到排放标准的反应尾气由尾气出口流出反应装置。本专利技术催化燃烧脱除挥发性有机化合物装置气体混合、预热、催化反应和物理吸附于一体，挥发性有机化合物的脱除效率高。催化燃烧脱除挥发性有机化合物装置分为预热段、催化反应Ⅰ段、催化反应Ⅱ段、换热段和吸附段等不同功能段。采用催化反应和物理吸附结合的方法保证排放的尾气中挥发性有机化合物含量达标；预热段通过电加热形式快速预热含挥发性有机化合物的原料气和空气，保证含挥发性有机化合物的原料气和空气在流经催化反应段后，迅速发生挥发性有机化合物和空气的化学反应；反应生成的反应热，可由内置换热器，通过空气迅速带走，在有效控制催化反应段温度的同时，预热了参与反应的空气，极大地提高了整个过程的系统效率。本专利技术还在催化燃烧脱除挥发性有机化合物装置的侧面设有催化剂或吸附剂的装卸口，催化剂或吸附剂可以预先装在相应的固定框架内，进行整体卸装，极大地简化了催化剂装填，大幅度降低了催化剂的装填时间。在催化燃烧脱除挥发性有机化合物装置的吸附段，专门设置了再生气体的入口，可以利用催化反应Ⅰ段和催化反应Ⅱ段中反应放出的热来再生吸附剂，实现吸附剂的循环使用，减低运行成本。本专利技术提供的装置设计巧妙、紧凑，运行稳定，实现催化剂的快速更换，脱除挥发性有机化合物的效率可以达到97％以上，减小投资与运行成本。附图说明图1是催化燃烧脱除挥发性有机化合物装置的立体结构示意图；图2是催化燃烧脱除挥发性有机化合物装置的侧视图；图3是催化燃烧脱除挥发性有机化合物装置的俯视图；图4是催化燃烧脱除挥发性有机化合物装置的内部流程示意图；图5是催化燃烧脱除挥发性有机化合物装置内部的空气分布器结构示意图。其中，1a、原料气入口，1b、尾气出口，1c、空气入口，1d、空气出口，1e、预热空气入口，1f、再生气体入口，2a、气体混合段，2b、气体预热段，2c、催化反应Ⅰ段，2d、催化反应Ⅱ段，2e、换热段，2f、吸附段，1、空气夹套，2、空气分布器，3、电加热器，、电源接线，5、加热翅片，6、气体分布器Ⅰ，7、催化剂装填框架Ⅰ，8、催化剂装卸口Ⅰ，9、催化剂装填框架Ⅱ，10、催化剂装卸口Ⅱ，11、气体分布器Ⅱ，12、换热器列管，13、吸附剂装卸口，1、吸附剂装填框架，15、单向阀组，16、监测口，17、装置底座。具体实施方式下面结合附图1-5和具体实施例详述本专利技术，但不限制本专利技术的保护范围。如图1所示，一种催化燃烧脱除挥发性有机化合物装置，本专利技术装置为卧式的箱型结构，原料气和空气在装置入口的气体混合段2a混合后，依次进入装置的气体预热段2b、催化反应Ⅰ段2c、催化反应Ⅱ段2d、换热段2e和吸附段2f。本专利技术实现脱除挥发性有机化合物的区域主要为催化反应Ⅰ段2c、催化反应Ⅱ段2d、换热段2e和吸附段2f，其中催化反应Ⅰ段2c实现挥发性有机物的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种催化燃烧脱除挥发性有机化合物的装置，从原料气入口(1a)至尾气出口(1b)依次设置气体混合段(2a)、气体预热段(2b)、催化反应Ⅰ段(2c)、催化反应Ⅱ段(2d)、换热段(2e)和吸附段(2f)，在原料气入口(1a)的上方设有预热空气入口(1e)，在气体预热段(2b)设有电加热器(3)和气体分布器Ⅰ(6)，在催化反应Ⅰ段(2c)设有催化剂装填框架Ⅰ(7)和催化剂装卸口Ⅰ(8)；在催化反应Ⅱ段(2d)设有催化剂装填框架Ⅱ(9)和催化剂装卸口Ⅱ(10)；在换热段(2e)上设有气体分布器Ⅱ(11)和换热器列管(12)，在换热段(2e)顶部外侧设有空气出口(1d)，换热段(2e)底部外侧设有空气入口(1c)；在吸附段(2f)设有吸附剂装卸口(13)和吸附剂装填框架(14)。

【技术特征摘要】
1.一种催化燃烧脱除挥发性有机化合物的装置，从原料气入口(1a)至尾气出口(1b)依次设置气体混合段(2a)、气体预热段(2b)、催化反应Ⅰ段(2c)、催化反应Ⅱ段(2d)、换热段(2e)和吸附段(2f)，在原料气入口(1a)的上方设有预热空气入口(1e)，在气体预热段(2b)设有电加热器(3)和气体分布器Ⅰ(6)，在催化反应Ⅰ段(2c)设有催化剂装填框架Ⅰ(7)和催化剂装卸口Ⅰ(8)；在催化反应Ⅱ段(2d)设有催化剂装填框架Ⅱ(9)和催化剂装卸口Ⅱ(10)；在换热段(2e)上设有气体分布器Ⅱ(11)和换热器列管(12)，在换热段(2e)顶部外侧设有空气出口(1d)，换热段(2e)底部外侧设有空气入口(1c)；在吸附段(2f)设有...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘立卫，张晶，钟和香，周毅，
申请(专利权)人：大连大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21