一種用于催化凈化工業(yè)有機(jī)廢氣和產(chǎn)生高溫氣體的裝置制造方法
【專利摘要】一種用于催化凈化工業(yè)有機(jī)廢氣和產(chǎn)生高溫氣體的裝置，包括催化燃燒蓄熱室和與其相通的吸附室，催化燃燒蓄熱室包括第一催化燃燒蓄熱床、第二催化燃燒蓄熱床、第三催化床，第一催化燃燒蓄熱床包括第一蓄熱床和第一催化床，第二催化燃燒蓄熱床包括第二蓄熱床和第二催化床；第一催化燃燒蓄熱床與第二催化燃燒蓄熱床的頂部通過燃?xì)馊紵龣C(jī)連接；燃?xì)馊紵龣C(jī)連接有燃?xì)夤娘L(fēng)機(jī)，第一催化燃燒蓄熱床與第二催化燃燒蓄熱床的底部通過轉(zhuǎn)向閥連接，轉(zhuǎn)向閥與吸附室連接，轉(zhuǎn)向閥連接有廢氣引風(fēng)機(jī)，第三催化床與吸附室的連接導(dǎo)管中設(shè)有再生引風(fēng)機(jī)。該裝置在凈化工業(yè)有機(jī)廢氣的同時(shí)，提供具有使用價(jià)值的高溫氣體。
【專利說明】一種用于催化凈化工業(yè)有機(jī)廢氣和產(chǎn)生高溫氣體的裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種廢氣凈化裝置，特別涉及一種用于催化凈化工業(yè)有機(jī)廢氣和產(chǎn)生高溫氣體的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]催化燃燒技術(shù)是處理工業(yè)揮發(fā)性有機(jī)廢氣的常用技術(shù)，能夠在較低的溫度下將工業(yè)生產(chǎn)過程中排放的揮發(fā)性有機(jī)廢氣在催化劑表面發(fā)生氧化反應(yīng)，生成無毒無害的二氧化碳和水，同時(shí)放出熱量。產(chǎn)生的熱量與廢氣中揮發(fā)性有機(jī)物的濃度和反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率有關(guān)。由于催化劑的最佳使用溫度往往達(dá)到250-400° C，因此需要對(duì)廢氣進(jìn)行加熱升溫，為此需要消耗大量的能源，這種現(xiàn)象當(dāng)廢氣中有機(jī)物濃度較低時(shí)尤其突出。為了降低能源消耗，中國專利CN201458854U公開了催化燃燒和蓄熱相結(jié)合的有機(jī)廢氣蓄熱催化燃燒設(shè)備。其特征在于設(shè)備由蓄熱催化爐和旋轉(zhuǎn)換向閥組成；蓄熱催化爐是一方型腔體，外殼包保溫材料；內(nèi)部分上下兩部分，上部是加熱室，其內(nèi)安裝加熱器裝置，下部被隔板均勻分隔成4?16個(gè)蓄熱催化室，在蓄熱催化室內(nèi)，由下至上依次堆砌蓄熱體和催化劑；在蓄熱催化室底部各焊接一個(gè)變徑接頭，由連接風(fēng)管與旋轉(zhuǎn)換向閥的進(jìn)氣區(qū)、排氣區(qū)、吹掃區(qū)和盲區(qū)連接。但其需要切換的閥門多，制造成本大，熱量無法很好的利用。此外催化燃燒法處理有機(jī)廢氣，熱量的利用往往通過熱交換器，這樣不但熱量利用率低，而且設(shè)備體積較大，設(shè)備成本增加。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有設(shè)備在印鐵制罐、涂裝等行業(yè)使用過程存在的問題和不足，考慮到很多催化燃燒是針對(duì)印鐵制罐、涂裝等行業(yè)，在生產(chǎn)過程中需要用高溫氣體加熱烘箱，因此如果將催化燃燒產(chǎn)生的高溫氣體直接利用，可以有效克服傳統(tǒng)催化燃燒凈化設(shè)備存在的不足，從而提供一種在有效凈化工業(yè)有機(jī)廢氣的同時(shí)，提供具有使用價(jià)值的高溫氣體的工業(yè)有機(jī)廢氣催化凈化和產(chǎn)生高溫氣體的裝置。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下:
[0005]一種用于催化凈化工業(yè)有機(jī)廢氣和產(chǎn)生高溫氣體的裝置，包括催化燃燒蓄熱室和與催化燃燒蓄熱室連通的吸附室，通過吸附室用來交替吸附切換過程管道和催化室中殘留的有機(jī)物，所述催化燃燒蓄熱室包括第一催化燃燒蓄熱床、第二催化燃燒蓄熱床以及布置在第一催化燃燒蓄熱床與第二催化燃燒蓄熱床之間的第三催化床，第一催化燃燒蓄熱床包括第一蓄熱床和設(shè)置在第一蓄熱床上的第一催化床，第二催化燃燒蓄熱床包括第二蓄熱床和設(shè)置在第二蓄熱床上的第二催化床；第一催化燃燒蓄熱床與第二催化燃燒蓄熱床的頂部通過燃?xì)馊紵龣C(jī)連接，燃?xì)馊紵龣C(jī)配置在第一催化燃燒蓄熱床與第二催化燃燒蓄熱床上部的連接區(qū)域中，第三催化床布置在高溫氣體出口區(qū)，該第三催化床為一個(gè)獨(dú)立的催化燃燒床；燃?xì)馊紵龣C(jī)連接有燃?xì)夤娘L(fēng)機(jī)，第一催化燃燒蓄熱床與第二催化燃燒蓄熱床的底部通過轉(zhuǎn)向閥連接，轉(zhuǎn)向閥與吸附室連接，轉(zhuǎn)向閥連接有廢氣弓I風(fēng)機(jī)，第三催化床與吸附室的連接導(dǎo)管中設(shè)有再生引風(fēng)機(jī)。[0006]進(jìn)一步地，所述吸附室包括相互連通的第一吸附塔與第二吸附塔。
[0007]進(jìn)一步地，所述第一吸附塔與第二吸附塔均為分子篩吸附床。
[0008]進(jìn)一步地，所述所述吸附室的出氣口位置連接有VOC (揮發(fā)性有機(jī)物)傳感器。
[0009]進(jìn)一步地，所述再生引風(fēng)機(jī)與吸附室的連接導(dǎo)管中設(shè)有第三氣體流量控制器。
[0010]進(jìn)一步地，所述廢氣引風(fēng)機(jī)與轉(zhuǎn)向閥F的連接管道中設(shè)有第一氣體流量控制器。
[0011]進(jìn)一步地，所述第三催化床的出口管道中設(shè)有第二氣體流量控制器。
[0012]進(jìn)一步地，所述第一催化床與第二催化床的形狀大小相同。
[0013]進(jìn)一步地，所述第一蓄熱床與第二蓄熱床的形狀大小相同。
[0014]進(jìn)一步地，所述轉(zhuǎn)向閥為四通換向閥。
[0015]進(jìn)一步地，所述催化燃燒蓄熱室上設(shè)有第一緊急排氣閥與第二緊急排氣閥，第一緊急排氣閥與第一催化燃燒蓄熱床連接，第二緊急排氣閥與第二催化燃燒蓄熱床連接。
[0016]進(jìn)一步地，所述第一催化床、第二催化床以及第三催化床內(nèi)均設(shè)有堇青石蜂窩陶瓷催化劑，第一催化床與第二催化床內(nèi)的催化劑為負(fù)載Pd的堇青石蜂窩陶瓷催化劑，第三催化床內(nèi)的催化劑為負(fù)載Pd-Rh的堇青石蜂窩陶瓷催化劑，第一蓄熱床與第二蓄熱床內(nèi)均設(shè)有莫來石蜂窩體蓄熱體，所述吸附室內(nèi)設(shè)有疏水硅沸石分子篩吸附劑。
[0017]采用上述技術(shù)方案的用于催化凈化工業(yè)有機(jī)廢氣和產(chǎn)生高溫氣體的裝置，由于其包括催化燃燒蓄熱室和與催化燃燒蓄熱室連通的吸附室，通過吸附室用來交替吸附切換過程管道和催化室中殘留的有機(jī)物，所述催化燃燒蓄熱室包括第一催化燃燒蓄熱床、第二催化燃燒蓄熱床以及布置在第一催化燃燒蓄熱床與第二催化燃燒蓄熱床之間的第三催化床，第一催化燃燒蓄熱床包括第一蓄熱床和設(shè)置在第一蓄熱床上的第一催化床，第二催化燃燒蓄熱床包括第二蓄熱床和設(shè)置在第二蓄熱床上的第二催化床；第一催化燃燒蓄熱床與第二催化燃燒蓄熱床的頂部通過燃?xì)馊紵龣C(jī)連接，燃?xì)馊紵龣C(jī)配置在第一催化燃燒蓄熱床與第二催化燃燒蓄熱床上部的連接區(qū)域中，第三催化床布置在高溫氣體出口區(qū)，該第三催化床為一個(gè)獨(dú)立的催化燃燒床；燃?xì)馊紵龣C(jī)連接有燃?xì)夤娘L(fēng)機(jī)，第一催化燃燒蓄熱床與第二催化燃燒蓄熱床的底部通過轉(zhuǎn)向閥連接，轉(zhuǎn)向閥與吸附室連接，轉(zhuǎn)向閥連接有廢氣弓I風(fēng)機(jī)，第三催化床與吸附室的連接導(dǎo)管中設(shè)有再生引風(fēng)機(jī)。所以工業(yè)有機(jī)廢氣經(jīng)過凈化處理后，排放氣體中VOCs總濃度低于10mg/m3，高溫氣體中VOC總濃度低于5mg/m3，設(shè)備的熱效率達(dá)到80%以上。本實(shí)用新型利用工業(yè)有機(jī)廢氣在催化劑表面低溫燃燒的特點(diǎn)、結(jié)合蓄熱床熱量利用特性，在有效凈化工業(yè)有機(jī)廢氣的同時(shí)，提供具有使用價(jià)值的高溫氣體。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為本實(shí)用新型裝置的工作狀態(tài)示意圖一。
[0019]圖2為本實(shí)用新型裝置的工作狀態(tài)示意圖二。
【具體實(shí)施方式】
[0020]如圖1與圖2所示，一種用于催化凈化工業(yè)有機(jī)廢氣和產(chǎn)生高溫氣體的裝置，包括催化燃燒蓄熱室和與催化燃燒蓄熱室連通的吸附室，通過吸附室用來交替吸附切換過程管道和催化室中殘留的有機(jī)物，所述催化燃燒蓄熱室包括第一催化燃燒蓄熱床、第二催化燃燒蓄熱床以及布置在第一催化燃燒蓄熱床與第二催化燃燒蓄熱床之間的第三催化床C3，第一催化燃燒蓄熱床包括第一蓄熱床Xi和設(shè)置在第一蓄熱床Xi上的第一催化床Cl，第二催化燃燒蓄熱床包括第二蓄熱床X2和設(shè)置在第二蓄熱床X2上的第二催化床C2 ;第一催化燃燒蓄熱床與第二催化燃燒蓄熱床的頂部通過燃?xì)馊紵龣C(jī)Rl連接，燃?xì)馊紵龣C(jī)Rl配置在第一催化燃燒蓄熱床與第二催化燃燒蓄熱床上部的連接區(qū)域中，第三催化床C3布置在高溫氣體出口區(qū)，該第三催化床C3為一個(gè)獨(dú)立的催化燃燒床；燃?xì)馊紵龣C(jī)Rl連接有燃?xì)夤娘L(fēng)機(jī)R2，第一催化燃燒蓄熱床與第二催化燃燒蓄熱床的底部通過轉(zhuǎn)向閥F連接，轉(zhuǎn)向閥F與吸附室連接，轉(zhuǎn)向閥F連接有廢氣引風(fēng)機(jī)3，第三催化床C3與吸附室的連接導(dǎo)管中設(shè)有再生引風(fēng)機(jī)4，所述吸附室包括相互連通的第一吸附塔I與第二吸附塔2，第一吸附塔I與第二吸附塔2均為分子篩吸附床，所述吸附室的出氣口位置連接有VOC傳感器5，再生引風(fēng)機(jī)4與吸附室的連接導(dǎo)管中設(shè)有第三氣體流量控制器FI3，廢氣引風(fēng)機(jī)3與轉(zhuǎn)向閥F的連接管道中設(shè)有第一氣體流量控制器FI1，第三催化床C3的出口管道中設(shè)有第二氣體流量控制器FI2，第一催化床Cl與第二催化床C2的形狀大小相同，第一蓄熱床Xl與第二蓄熱床X2的形狀大小相同，轉(zhuǎn)向閥F為四通換向閥，所述催化燃燒蓄熱室上設(shè)有第一緊急排氣閥EVl與第二緊急排氣閥EV2，第一緊急排氣閥EVl與第一催化燃燒蓄熱床連接，第二緊急排氣閥EV2與第二催化燃燒蓄熱床連接，第一催化床Cl、第二催化床C2以及第三催化床C3內(nèi)均設(shè)有堇青石蜂窩陶瓷催化劑，第一催化床Cl與第二催化床C2內(nèi)的催化劑為負(fù)載Pd的堇青石蜂窩陶瓷催化劑，第三催化床C3內(nèi)的催化劑為負(fù)載Pd-Rh的堇青石蜂窩陶瓷催化劑，第一蓄熱床Xl與第二蓄熱床X2內(nèi)均設(shè)有莫來石蜂窩體蓄熱體，所述吸附室內(nèi)設(shè)有疏水硅沸石分子篩吸附劑。
[0021]本實(shí)用新型工業(yè)有機(jī)廢氣催化凈化和產(chǎn)生高溫氣體的裝置是以有機(jī)廢氣處理量為20000m3/h，450°C高溫氣體供給量為10000m3/h的催化凈化設(shè)備。第一催化床Cl與第二催化床C2分別安裝負(fù)載Pd的堇青石蜂窩陶瓷催化劑各lm3，該催化劑性能為:空速20000h-l的條件下，甲苯T99 (轉(zhuǎn)化率達(dá)到99%的最低反應(yīng)溫度)為220°C ;乙酸乙酯T99為295°C ；環(huán)己酮T99為260°C;第三催化床C3安裝負(fù)載Pd-Rh的堇青石蜂窩陶瓷催化劑0.8m3,該催化劑性能為:空速2000(?-1的條件下，甲苯T99.5 (轉(zhuǎn)化率達(dá)到99.5%的最低反應(yīng)溫度)為210°C ;乙酸乙酯T99.5為290°C ;環(huán)己酮T99.5為255°C。第一蓄熱床Xl和第二蓄熱床X2分別安裝莫來石蜂窩體蓄熱體各5m3,該催蓄熱體性能為:比熱為800-900J/KgK,導(dǎo)熱率為
1.5-2.5ff/mk (20-100°C);第一吸附塔I和第二吸附塔2安裝0.1m3疏水硅沸石分子篩吸附劑(2-3mm小球)，吸附劑的性能為:靜態(tài)正己烷吸附量≥9.5%(ff/ff)。
[0022]本實(shí)用新型的啟動(dòng):開啟燃?xì)馊紵龣C(jī)Rl，打開燃?xì)夤娘L(fēng)機(jī)R2，轉(zhuǎn)向閥F切換至第一催化床Cl，開啟第一截止閥VI，轉(zhuǎn)向閥氣體流向如圖1所示，其他全部處于關(guān)閉狀態(tài)。開啟第八截止閥V8和廢氣引風(fēng)機(jī)3，通入新鮮空氣1000m3/h ;當(dāng)同時(shí)滿足第二催化床C2和第二蓄熱床X2之間的氣體溫度T2’≥350°C和第二蓄熱床X2出口 Tl’≥110°C時(shí)，關(guān)閉第八截止閥V8，開啟第七截止閥V7，將新鮮空氣切換成工業(yè)廢氣，流量控制20000m3/h，打開第六截止閥V6，調(diào)劑高溫氣體供給量為10000m3/h。通過調(diào)節(jié)燃?xì)馊紵龣C(jī)Rl的功率，使催化床C3出口的氣體溫度T3保持450°C。
[0023]本實(shí)用新型的正常工作:當(dāng)?shù)诙呋睠2和第二蓄熱床X2之間的氣體溫度T2’下降到300°C時(shí)，切換轉(zhuǎn)向閥F，轉(zhuǎn)向閥氣體流向如圖2。在切換轉(zhuǎn)向閥F時(shí)同步關(guān)閉第一截止閥VI，打開第二截止閥V2與第三截止閥V3，3秒鐘后打開第一截止閥VI，關(guān)閉第二截止閥V2與第三截止閥V3。使得切換轉(zhuǎn)向閥F過程將管道和催化燃燒的蓄熱床中殘留的有機(jī)物流經(jīng)第一吸附塔I。
[0024]當(dāng)?shù)谝源呋睠2和第一蓄熱床Xl之間的氣體溫度T2下降到300°C時(shí)，再次切換轉(zhuǎn)向閥F，在切換轉(zhuǎn)向閥F時(shí)同步關(guān)閉第一截止閥VI，打開第二截止閥V2與第三截止閥V3，
3秒鐘后打開第一截止閥VI，關(guān)閉第二截止閥V2與第三截止閥V3，切換轉(zhuǎn)向閥F時(shí)氣體流經(jīng)第一吸附塔1，氣體流向如圖1，完成一個(gè)周期。
[0025]吸附劑的再生:當(dāng)切換過程VOC傳感器5顯示的VOC總濃度超過10mg/m3時(shí)，關(guān)閉第二截止閥V2與第三截止閥V3，打開二級(jí)截止閥V2’和三級(jí)截止閥V3’，使得氣體切換到第二吸附塔2。此時(shí)，打開第四截止閥V4、第五閥截止V5，開啟再生引風(fēng)機(jī)4，流量為50m3/h，將450°C高溫氣體送至第一吸附塔1，連續(xù)吹掃5小時(shí)，關(guān)閉第四截止閥V4、第五閥截止V5以及再生引風(fēng)機(jī)4，第一吸附塔I降溫后備用。
[0026]第二吸附塔再生時(shí)關(guān)閉二級(jí)截止閥V2’和三級(jí)截止閥V3’，打開第二截止閥V2與第三截止閥V3，使得氣體切換到第一吸附塔1.此時(shí)，打開第四截止閥V4’、第五閥截止V5’，開啟再生引風(fēng)機(jī)4，流量為50m3/h，將450°C高溫氣體送至第二吸附塔2，連續(xù)吹掃5小時(shí)，關(guān)閉第四截止閥V4’、第五閥截止V5’以及再生引風(fēng)機(jī)4，第二吸附塔2降溫后備用。
[0027]工業(yè)有機(jī)廢氣經(jīng)過凈化處理后，排放氣體中VOCs總濃度低于10mg/m3，高溫氣體中VOC總濃度低于5mg/m3，設(shè)備的熱效率達(dá)到80%以上。本實(shí)用新型利用工業(yè)有機(jī)廢氣在催化劑表面低溫燃燒的特點(diǎn)、結(jié)合蓄熱床熱量利用特性，在有效凈化工業(yè)有機(jī)廢氣的同時(shí)，提供具有使用價(jià)值的高溫氣體。
【權(quán)利要求】
1.一種用于催化凈化工業(yè)有機(jī)廢氣和產(chǎn)生高溫氣體的裝置，包括催化燃燒蓄熱室和與催化燃燒蓄熱室連通的吸附室，其特征在于:所述催化燃燒蓄熱室包括第一催化燃燒蓄熱床、第二催化燃燒蓄熱床以及布置在第一催化燃燒蓄熱床與第二催化燃燒蓄熱床之間的第三催化床，第一催化燃燒蓄熱床包括第一蓄熱床和設(shè)置在第一蓄熱床上的第一催化床，第二催化燃燒蓄熱床包括第二蓄熱床和設(shè)置在第二蓄熱床上的第二催化床；第一催化燃燒蓄熱床與第二催化燃燒蓄熱床的頂部通過燃?xì)馊紵龣C(jī)連接；燃?xì)馊紵龣C(jī)連接有燃?xì)夤娘L(fēng)機(jī)，第一催化燃燒蓄熱床與第二催化燃燒蓄熱床的底部通過轉(zhuǎn)向閥連接，轉(zhuǎn)向閥與吸附室連接，轉(zhuǎn)向閥連接有廢氣引風(fēng)機(jī)，第三催化床與吸附室的連接導(dǎo)管中設(shè)有再生引風(fēng)機(jī)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于:所述吸附室包括相互連通的第一吸附塔與第二吸附塔。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于:所述第一吸附塔與第二吸附塔均為分子篩吸附床。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于:所述吸附室的出氣口位置連接有VOC傳感器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于:所述再生引風(fēng)機(jī)與吸附室的連接導(dǎo)管中設(shè)有第三氣體流量控制器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于:所述廢氣引風(fēng)機(jī)與轉(zhuǎn)向閥的連接管道中設(shè)有第一氣體流量控制器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于:所述第三催化床的出口管道中設(shè)有第二氣體流量控制器。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于:所述轉(zhuǎn)向閥為四通換向閥。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于:所述催化燃燒蓄熱室上設(shè)有第一緊急排氣閥與第二緊急排氣閥，第一緊急排氣閥與第一催化燃燒蓄熱床連接，第二緊急排氣閥與第二催化燃燒蓄熱床連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于:所述第一催化床、第二催化床以及第三催化床內(nèi)均設(shè)有堇青石蜂窩陶瓷催化劑，第一蓄熱床與第二蓄熱床內(nèi)均設(shè)有莫來石蜂窩體蓄熱體，所述吸附室內(nèi)設(shè)有疏水硅沸石分子篩吸附劑。
【文檔編號(hào)】F23G7/07GK203421700SQ201320414472
【公開日】2014年2月5日 申請(qǐng)日期:2013年7月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月11日
【發(fā)明者】陳興海, 羅孟飛 申請(qǐng)人:杭州僑興熱爐設(shè)備有限公司, 浙江師范大學(xué)