一种控温安全型催化氧化VOCs治理反应器制造技术

本发明专利技术公开了一种控温安全型催化氧化VOCs治理反应器，包括催化反应器，所述催化反应器顶部设有气体入口，底部设有气体出口，所述催化反应器内纵向排列有反应器列管，所述反应器列管的上下两端固定于隔板上且伸出隔板，所述催化反应器、反应器列管以及隔板之间形成密封空腔，所述密封空腔内填充有可循环的导热油；所述催化反应器上部设有导热油出口，下部设有导热油入口；所述反应器列管内部上层填装有不锈钢丝网或瓷球，中层填装有催化剂，下层填装有导热及支撑瓷球，本发明专利技术所公开的反应器蓄热能力强大、反应温度精准可控、安全可靠，特别适合处理大流量、间歇物料进气的情况。

A Temperature-controlled Safe Catalytic Oxidation Reactor for VOCs Treatment

The invention discloses a temperature-controlled and safe catalytic oxidation VOCs treatment reactor, which comprises a catalytic reactor. The top of the catalytic reactor is provided with a gas inlet, and the bottom is provided with a gas outlet. The reactor tubes are arranged longitudinally in the catalytic reactor. The upper and lower ends of the reactor tubes are fixed on and extended on the separator. The catalytic reactor, the reactor tubes and the separator are arranged longitudinally. A sealed cavity is formed between the plates, and the sealed cavity is filled with recyclable heat conducting oil; the upper part of the catalytic reactor is provided with heat conducting oil outlet and the lower part is provided with heat conducting oil inlet; the upper layer of the reactor inner tube is filled with stainless steel wire mesh or ceramic ball, the middle layer is filled with catalyst, and the lower layer is filled with heat conducting and supporting ceramic ball. The reactor disclosed by the invention has strong heat storage capacity. Reaction temperature is precise, controllable, safe and reliable, especially suitable for handling large flow and intermittent material intake.

【技术实现步骤摘要】
一种控温安全型催化氧化VOCs治理反应器
本专利技术涉及挥发性有机物(VOCs)治理领域，特别涉及一种蓄热能力强大、反应温度精准可控、安全可靠高效处理VOCs尾气的治理反应器。
技术介绍
催化氧化VOCs处理技术通常用于处理低浓度的VOCs物料，近年来随着国家及地方环保标准升级，VOCs排放限值日益严格。传统VOCs治理技术例如吸附法、冷凝法等无法长时间、高效率处理低浓度的VOCs物料，而此低浓度的VOCs物料通常通过催化氧化VOCs治理末端技术予以销毁，从而满足环保指标要求。现有的低温催化氧化工艺技术中处理低浓度的VOCs物料时是首先通过换热器换热升温VOCs物料，其次通过电加热器直接加热升温至反应器反应所需的温度的方式，VOCs物料达到预热温度之后逐步增加VOCs物料气量，并使其最终达到反应条件。初始反应准备时间长，效率低下，而且存在以下缺点：1)反应器内温度变化与VOCs物料浓度密切相关，VOCs物料浓度越高，反应器本身释放的热量越大，缺乏必要的温度调节手段。2)反应器本身缺乏有效的蓄热能力，反应器本身释放的热量不能够有效保存；常规反应器蓄热能力较弱，反应器内通常填充有蓄热陶瓷进行蓄热，蓄热陶瓷通常仅有一次蓄热能力，蓄热时间长，散热时间快，不能够有效满足需求。3)传统反应器由于缺乏必备的调温措施，反应器设计温度较高，设备承受热应力大，增加了设备的制作成本。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种控温安全型催化氧化VOCs治理反应器，以达到提高蓄热能力，提高节能效果，提高系统安全性的目的。为达到上述目的，本专利技术的技术方案如下：一种控温安全型催化氧化VOCs治理反应器，包括催化反应器，所述催化反应器顶部设有气体入口，底部设有气体出口，所述催化反应器内纵向排列有反应器列管，所述反应器列管的上下两端固定于隔板上且伸出隔板，所述催化反应器、反应器列管以及隔板之间形成密封空腔，所述密封空腔内填充有可循环的导热油；所述催化反应器上部设有导热油出口，下部设有导热油入口；所述反应器列管内部上层填装有不锈钢丝网或瓷球，中层填装有催化剂，下层填装有导热及支撑瓷球。上述方案中，所述密封空腔上部设有导热油上部热电偶，下部设有导热油下部热电偶，用于监控导热油的温度。上述方案中，所述反应器列管上部设有列管内上层热电偶，下部设有列管内下层热电偶，用于监控列管内气体的温度。上述方案中，所述催化反应器内位于气体入口的位置处设有半球形的气体分布器，气体分布器的弧度与催化反应器的封头弧度相匹配，同时气体分布器上设置有若干均匀分布的通孔，混合气体主要通过通孔进入反应器列管内。进一步的技术方案中，所述反应器列管外均匀分布有导热翅片，进一步提升换热效果。进一步的技术方案中，所述密封空腔内设有环形或圆形折流板。通过上述技术方案，本专利技术提供的控温安全型催化氧化VOCs治理反应器与现有技术相比的有益效果是：1)蓄热能力强，在VOCs进气物料间歇进气或流量波动范围大或物料浓度变化范围大的情况下优势明显，VOCs进气物料仍能够以高效率反应，从而促使VOCs净化效果好。2)系统安全可靠，避免VOCs进气物料直接与电加热器高温电加热管接触，导热物料温度更加精确可控；避免因电加热器漏电或电加热管内绝缘能力失效而产生电火花导致油气爆炸的危险产生；3)节能效果显著，降低电加热器等用电设备启停频率，节能效果显著。4)用电负荷降低，蓄热能力提升后，用电负荷极大降低。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。图1为本专利技术实施例所公开的一种控温安全型催化氧化VOCs治理反应器的结构示意图；图2为本专利技术实施例所公开的反应器列管示意图；图3为本专利技术实施例所公开的控温安全型催化氧化VOCs治理反应器的应用系统示意图。图中，1、主进气阀门；2、稀释调节阀门；3、风机；4、催化反应器；41、气体入口；42、气体分布器；43、反应器列管；431、不锈钢丝网或瓷球；432、催化剂；433、导热及支撑瓷球；434、导热翅片；44、反应器气体出口；45、导热油入口；46、导热油出口；471、导热油上部热电偶；472、列管内上层热电偶；473、列管内下层热电偶；474、导热油下部热电偶；48、隔板；49、折流板；5、烟囱；6、电加热器；7、导热油泵；8、油气分离器；9、膨胀槽；10、冷凝器。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。本专利技术提供了一种控温安全型催化氧化VOCs治理反应器，如图1所示的结构，该催化反应器在换热效率不降低的前提下，蓄热能力显著提升，导热油可提前被加热储存热能。尤其是处理流量变化大或间歇进气的情况下，能够通过调节换热油流量的作用下使其满足工况需求；从而减少系统准备时间，提高装置运行及处理VOCs的效率；并特别适合处理间歇物料进气和大流量VOCs进气的情况。如图1所示的控温安全型催化氧化VOCs治理反应器，包括催化反应器4，催化反应器4顶部设有气体入口41，底部设有气体出口44，催化反应器4内纵向排列有反应器列管43，反应器列管43的上下两端固定于隔板48上且伸出隔板48，催化反应器4、反应器列管43以及隔板48之间形成密封空腔，密封空腔内填充有可循环的导热油；催化反应器4上部设有导热油出口46，下部设有导热油入口45；如图2所示，反应器列管43内部上层填装有不锈钢丝网或瓷球431，中层填装有催化剂432，下层填装有导热及支撑瓷球433。密封空腔上部设有导热油上部热电偶471，下部设有导热油下部热电偶474，用于监控导热油的温度。反应器列管43上部设有列管内上层热电偶472，下部设有列管内下层热电偶473，用于监控反应器列管43内气体的温度。本专利技术技术方案具体如下：VOCs物料与稀释气体混合后经风机3送至主进气管道从气体入口41进入催化反应器4内，混合物料进入催化反应器4内进入反应器列管43走管程。反应器列管43内上层不锈钢丝网或瓷球431用于换热升温，达到催化反应的初始反应温度；中层催化剂432床层用于发生催化反应，VOCs物料在此层转化为二氧化碳和水蒸气，并释放热量；底层导热及支撑瓷球433层用于降温及支撑。催化反应器4壳程密封空腔内填充有高效换热导热高温液体导热油；混合物料在管程上层经换热升温达到反应温度并在管程中层催化剂的作用下转化为二氧化碳和水蒸气并释放热量；在流经管程下层瓷球空间时与壳程内导热液体换热降温，最终净化后的混合物料从气体出口44排出。设计要点：1)催化反应器4出、入口管径设计，首先确定催化反应器4最大入口流速，一般取10-15m/s，其次在确定最大反应流量的前提下，最大反应流量与进气管径速度比值计算出催化反应器出入口管径；2)根据最大进气量及催化剂本身特性，计算出催化剂所需用量，一般设计空速取2000-3000m3/(m3·h)；催化剂直径一般取3-5mm；同时考虑器壁效应列管直径一般取球状颗粒直径的8-12倍；为均衡不同反应器列管43阻力降，催化剂反应床层长度≮列管直径的10倍；3)反应器列管内催化剂上层填装不锈钢丝网或与催化剂等直径的瓷球组成，上层不锈钢丝网或瓷球高度根据换热面积计算确定；4)反本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种控温安全型催化氧化VOCs治理反应器，包括催化反应器，所述催化反应器顶部设有气体入口，底部设有气体出口，其特征在于，所述催化反应器内纵向排列有反应器列管，所述反应器列管的上下两端固定于隔板上且伸出隔板，所述催化反应器、反应器列管以及隔板之间形成密封空腔，所述密封空腔内填充有可循环的导热油；所述催化反应器上部设有导热油出口，下部设有导热油入口；所述反应器列管内部上层填装有不锈钢丝网或瓷球，中层填装有催化剂，下层填装有导热及支撑瓷球。

【技术特征摘要】
1.一种控温安全型催化氧化VOCs治理反应器，包括催化反应器，所述催化反应器顶部设有气体入口，底部设有气体出口，其特征在于，所述催化反应器内纵向排列有反应器列管，所述反应器列管的上下两端固定于隔板上且伸出隔板，所述催化反应器、反应器列管以及隔板之间形成密封空腔，所述密封空腔内填充有可循环的导热油；所述催化反应器上部设有导热油出口，下部设有导热油入口；所述反应器列管内部上层填装有不锈钢丝网或瓷球，中层填装有催化剂，下层填装有导热及支撑瓷球。2.根据权利要求1所述的一种控温安全型催化氧化VOCs治理反应器，其特征在于，所述密封空腔上部设有导热油上部热电...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹树孟，张健中，于辉，牟小冬，程龙军，
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：山东,37