【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及废气处理，尤其涉及一种用于煤化工行业vocs高效转化去除的催化氧化系统及其催化氧化方法。
技术介绍
1、挥发性有机物（vocs）是影响环境和人体的重要污染物，也是大气中臭氧、pm2.5和二次有机气溶胶等的重要前驱体。煤化工行业是大气污染的重要源头之一，环保要求十分严厉。2022 年 7 月 21 日，生态环境部通报了上半年全国生态环境质量状况，全国环境空气质量总体改善，六项主要污染物“五降一升”，臭氧浓度有所反弹，主要是因为前驱体 nox和 vocs 排放量仍处于高位。热处置是目前煤化工行业vocs排放治理的主流技术，主要分为直接燃烧法和催化氧化法等。由于煤化工行业的大多数vocs废气具高热值、高浓度的特征，因此直接燃烧法是目前煤化工等行业vocs的主流技术，但其运行温度较高（800~1200℃），一般还需要通过在燃烧装置下游设置余热锅炉来回收烟气热量，系统复杂且投资运行费用较高。而催化氧化技术运行温度较低（150~600 ℃），具有辅助燃料消耗少、安全性高、nox排放低等优势，是煤化工行业vocs治理方案的发展方向。
2、现有的催化氧化技术主要适用于处理浓度较低（如）或催化氧化温度较低（如甲苯、三氯乙烷等）的vocs废气，但对于浓度较高或催化氧化温度较高（如乙烷、乙烯、丙烷等短链烃）的vocs废气，与之匹配的催化氧化技术较少，同时缺少在煤化工行业vocs治理方向的系统研究和验证。以煤制天然气低温甲醇洗尾气为例，含有浓度较高的乙烷、乙烯、丙烷等短链烃，vocs浓度一般高达6000~50000ppm，催化
3、为了解决上述问题，工程技术人员提出通过催化剂分层分级的办法来控制催化氧化反应热量，每一级出口用换热器带走反应产生的多余热量，以此降低催化剂飞温的风险。例如，一种高浓度有机废气分段催化燃烧工艺（申请公布号：cn 112709998 a）、多级催化燃烧炉（授权公告号：cn 212057325 u）、一种高浓度有机废气的净化处理方法（申请公布号：cn 105650651 a）、一种高浓度有机废气的净化方法（申请公布号：cn 102913919 a）。
4、但现有技术还存在以下缺陷：
5、1）由于没有直接从催化剂中提取热量，催化床无法精准控温，催化床依然存在局部飞温的风险，适应性较差；
6、2）采用电加热器预热vocs废气，能耗高，且存在废气爆燃的风险；
7、3）排气热量的回收方式普遍采用空冷型换热器，换热效率低，排气温度高，不但占地规模大且未能有效利用热能。
技术实现思路
1、为了解决
技术介绍
中提到的至少一个技术问题，本专利技术的目的在于提供一种用于煤化工行业vocs高效转化去除的催化氧化系统及其催化氧化方法。
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、一种用于煤化工行业vocs高效转化去除的催化氧化系统，包括反应器和第一控温系统；
4、所述反应器上设置有废气入口和废气出口，沿废气流动的方向依次设置有预热区、反应区和热量回收区，所述反应区内填充有催化剂；
5、所述第一控温系统包括埋设在催化剂内的第一蛇形管组以及设置于反应器外的第一汽包，所述第一汽包与第一蛇形管组经管道连接形成循环管路，通过控制所述第一汽包的压力来调节反应区内的温度在150~350℃之间。
6、所述第一控温系统的自然循环原理是第一蛇形管组内的液态水被废气催化氧化产生的反应热量继续加热，水由液相变为汽液两相，因密度梯度产生浮力，由重力差驱动自然循环流动。
7、在本专利技术的某些实施例中，还包括第二控温系统；
8、所述第二控温系统包括设置在预热区内的第二蛇形管组、设置在热量回收区内的第三蛇形管组以及设置于反应器外的第二汽包，所述第二汽包与第二蛇形管组的进口端连接，第二蛇形管组的出口端，第三蛇形管组的进口端，第三蛇形管组的出口端连接至第二汽包；所述第二蛇形管组、第三蛇形管组和第二汽包经管道连接形成非能动自然循环管路，通过控制所述第二汽包的压力来调节预热区出口的废气温度在140~340℃之间。
9、非能动自然循环的原理是液态水在热量回收区被加热，水由液相变为汽液两相，密度减小，而在预热区被冷却，密度增大，冷热段产生重力差，驱动主管路中形成自然循环，热量由热量回收区传递至预热区。非能动自然循环管路可以没有任何能动部件，降低了操作和运行成本，也消除了由于泵失效以及泵引起的流量分配不均的问题。
10、在本专利技术的某些实施例中，还包括排气管线，所述排气管线的一端连接至第一汽包，另一端连接至第二汽包，第一汽包上还设置有第一压力控制阀；当第一汽包的压力超过设定阈值时，第一压力控制阀打开，第一汽包内的蒸汽通过所述排气管线排放至第二汽包；当第一汽包的压力回到设定阈值以下时，第一压力控制阀关闭。
11、在本专利技术的某些实施例中，所述第二汽包上设置有第二压力控制阀和外排管线；当第二汽包的压力超过设定阈值时，第二压力控制阀打开，将第二汽包内的蒸汽向厂区蒸汽管网输送蒸汽。
12、在本专利技术的某些实施例中，所述设定阈值为0.47~16.5mpa。汽包内上部为饱和蒸汽，下部为沸腾水，沸腾水的液位控制在汽包容积的60-70%。
13、在本专利技术的某些实施例中，所述第三蛇形管组包括沿废气流动的方向依次设置的过热段、蒸发段和低温段。
14、在本专利技术的某些实施例中，所述第二蛇形管组和第三蛇形管组之间设置有补水稳压罐，通过控制所述补水稳压罐的液位来进一步稳定第二控温系统管路压力在0.47~16.5mpa之间。
15、在本专利技术的某些实施例中，所述第一蛇形管组采用高温合金光管，第二蛇形管组和第三蛇形管组采用高温合金翅片管。
16、在本专利技术的某些实施例中，所述第二蛇形管组的进口端连接有蒸汽喷射管，在催化氧化系统首次启动时，蒸汽喷射管将厂区蒸汽管网中的蒸汽送入所述第二蛇形管组内。
17、一种用于煤化工行业vocs高效转化去除的催化氧化系统的催化氧化方法，包括以下步骤：
18、s1，向反应器内送入废气；
19、s2，废气输送至预热区进行预热，控制废气的温度为140~340℃；
20、s3，废气输送至反应区，第一控温系统控制反应区的温度为150~350℃，在催化剂的催化作用下进行氧化反应。
21、在本专利技术的某些实施例中，所述s3之后还包括：
22、s4， 废气输送至热量回收区，依次与过热段、蒸发段和低温段进行热交换，废气温度下降至60~90℃，通过烟囱排出。
23、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
24、1、本专利技术通过埋设在催化剂内的第一蛇形管组实现对催化剂床层的精准控温，避免催化剂因飞温导致的失效问题；
2本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于双汽包协同的VOCs高效转化去除的催化氧化系统，其特征在于，包括反应器和第一控温系统；
2.根据权利要求1所述的一种基于双汽包协同的VOCs高效转化去除的催化氧化系统，其特征在于，所述第二汽包上设置有第二压力控制阀和外排管线；当第二汽包的压力超过设定阈值时，第二压力控制阀打开，将第二汽包内的蒸汽向厂区蒸汽管网输送蒸汽。
3.根据权利要求1所述的一种基于双汽包协同的VOCs高效转化去除的催化氧化系统，其特征在于，所述设定阈值为0.47~16.5MPa。
4.根据权利要求1所述的一种基于双汽包协同的VOCs高效转化去除的催化氧化系统，其特征在于，所述第三蛇形管组包括沿废气流动的方向依次设置的过热段、蒸发段和低温段。
5.根据权利要求4所述的一种基于双汽包协同的VOCs高效转化去除的催化氧化系统，其特征在于，所述第二蛇形管组和第三蛇形管组之间设置有补水稳压罐，通过控制所述补水稳压罐的液位稳定第二控温系统管路压力在0.47~16.5MPa之间。
6.根据权利要求1所述的一种基于双汽包协同的VOCs高效转化去除的催化氧
...【技术特征摘要】
1.一种基于双汽包协同的vocs高效转化去除的催化氧化系统，其特征在于，包括反应器和第一控温系统；
2.根据权利要求1所述的一种基于双汽包协同的vocs高效转化去除的催化氧化系统，其特征在于，所述第二汽包上设置有第二压力控制阀和外排管线；当第二汽包的压力超过设定阈值时，第二压力控制阀打开，将第二汽包内的蒸汽向厂区蒸汽管网输送蒸汽。
3.根据权利要求1所述的一种基于双汽包协同的vocs高效转化去除的催化氧化系统，其特征在于，所述设定阈值为0.47~16.5mpa。
4.根据权利要求1所述的一种基于双汽包协同的vocs高效转化去除的...
【专利技术属性】
技术研发人员：陆胜勇，周冰，汤明慧，彭亚旗，张浩，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。