本發(fā)明屬于廢氣治理，具體涉及一種含vocs廢氣的治理方法及治理裝置。

背景技術(shù)：

1、揮發(fā)性有機(jī)物(vocs)是煉油與石油化工企業(yè)特征污染物，生產(chǎn)過(guò)程中vocs主要來(lái)源于工藝排氣、設(shè)備與管線組件泄漏、揮發(fā)性有機(jī)液體儲(chǔ)運(yùn)，以及廢水收集、處理、儲(chǔ)存設(shè)施的大氣污染物排放，可分為有組織排放源和無(wú)組織排放源，通常無(wú)組織排放量占比較大。

2、針對(duì)含vocs廢氣的處理技術(shù)大致分為回收法、破壞法和直接利用法，其中回收法是采用吸收劑吸收、吸附劑吸附或冷凝法對(duì)廢氣中的大部分有機(jī)組分進(jìn)行回收處理，但采用此類方法處理后的有機(jī)廢氣總烴含量仍然較高，無(wú)法直接達(dá)標(biāo)排放。因此，還需要采用破壞法對(duì)其進(jìn)行治理，即采用催化氧化、高溫氧化等進(jìn)行深度處理。

3、其中固定床催化氧化是將催化劑充填在固定床反應(yīng)器中，有機(jī)廢氣通過(guò)催化劑床層進(jìn)行催化氧化反應(yīng)，放出大量的熱使反應(yīng)溫度梯級(jí)升高，往往到催化劑床層末端溫度已經(jīng)達(dá)到催化劑允許的最高溫度，催化劑長(zhǎng)期在此溫度下進(jìn)行反應(yīng)，導(dǎo)致催化劑使用壽命縮短。而且，隨著環(huán)保要求的日趨嚴(yán)格，為了滿足排放要求，會(huì)提高催化氧化法的反應(yīng)溫度，增加了飛溫導(dǎo)致催化劑失活的風(fēng)險(xiǎn)，從而造成催化劑使用壽命的進(jìn)一步縮短。同時(shí)現(xiàn)有的vocs催化氧化反應(yīng)流程是從催化氧化反應(yīng)器排出的高溫廢氣通過(guò)換熱器同進(jìn)入的常溫vocs廢氣進(jìn)行換熱，由于催化氧化反應(yīng)器出口廢氣溫度的升高，對(duì)換熱器的要求也進(jìn)一步提高。在同為普通不銹鋼材質(zhì)條件下，現(xiàn)有換熱器如熱管式、列管式、板式換熱器等，換熱效率比較低，由于換熱量的增加，要達(dá)到預(yù)期換熱效果，還需進(jìn)一步增大換熱面積，增加了換熱器的投資。

4、cn207025073u公開了一種節(jié)能強(qiáng)適應(yīng)型催化氧化廢氣處理裝置，包括換熱器、加熱器、催化氧化反應(yīng)器、空氣冷卻器、回流引氣系統(tǒng)、換熱器旁路系統(tǒng)，回流引氣系統(tǒng)包括回流引氣設(shè)備和控制組件，其中換熱器冷物流出口連接加熱器入口，加熱器出口連接催化氧化反應(yīng)器入口，催化氧化反應(yīng)器出口分兩路，一路連接換熱器熱物流入口，另一路連接至回流引氣設(shè)備入口；換熱器熱物流出口連接空氣冷卻器入口，空氣冷卻器出口分兩路，一路連接排氣筒，另一路連接至回流引氣設(shè)備入口，回流引氣設(shè)備出口連接到加熱器廢氣入口；換熱器旁路系統(tǒng)連接換熱器熱物流入口和出口。該專利可以高效節(jié)能處理間斷性排放、有機(jī)物濃度波動(dòng)大的廢氣，實(shí)現(xiàn)廢氣治理裝置的安全穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。但是該法采用固定床處理，隨著環(huán)保要求的日趨嚴(yán)格，為滿足排放要求需進(jìn)一步提高反應(yīng)溫度，存在飛溫導(dǎo)致催化劑失活的風(fēng)險(xiǎn)，會(huì)縮短催化劑的使用壽命。

5、cn110296424a公開了一種防結(jié)垢流化床蓄熱氧化裝置及vocs氣體的熱氧化方法，所述的防結(jié)垢流化床蓄熱氧化裝置包括洗氣塔1、燃燒器2、流化蓄熱床11、旋風(fēng)分離器6和尾氣處理裝置7；所述洗氣塔1的出口和燃燒器2的出口分別與流化蓄熱床11的進(jìn)口相連通；所述流化蓄熱床11的出口與旋風(fēng)分離器6的進(jìn)口相連通；所述旋風(fēng)分離器6的出口連通尾氣處理裝置7的進(jìn)口；所述流化蓄熱床11內(nèi)部設(shè)有球狀蓄熱體層8。該發(fā)明在流化蓄熱床內(nèi)部設(shè)球狀蓄熱體層，熱風(fēng)通過(guò)時(shí)，蓄熱體流動(dòng)產(chǎn)生摩擦，結(jié)垢被清除，隨風(fēng)進(jìn)入旋風(fēng)分離器，從而有效解決蓄熱體結(jié)垢堵塞問(wèn)題，運(yùn)行和維護(hù)成本大幅降低。但是其中所述氧化燃燒反應(yīng)的溫度優(yōu)選為600～1200℃，進(jìn)一步優(yōu)選為800℃，反應(yīng)溫度較高，運(yùn)行成本較高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種含vocs廢氣的治理方法及治理裝置。本發(fā)明方法及裝置有效均化了催化氧化的反應(yīng)溫度，避免了催化劑床層的高溫?zé)狳c(diǎn)及對(duì)催化劑壽命的影響，而且實(shí)現(xiàn)了廢氣的深度治理和熱量的有效利用。

2、本發(fā)明提供的一種含vocs廢氣的治理方法，包括如下內(nèi)容：

3、含vocs廢氣升溫后進(jìn)入催化氧化反應(yīng)器，反應(yīng)器以流化床為主體，裝填顆粒催化氧化催化劑，廢氣與催化劑顆粒進(jìn)行流化氧化反應(yīng)；在流化床內(nèi)徑向設(shè)置若干管式固定床，裝填規(guī)整催化氧化催化劑，管式固定床下端穿透反應(yīng)器底部并匯集于一排氣管；在流化床上部設(shè)若干氣固分離器，流化氧化后廢氣經(jīng)氣固分離器，攜帶的催化劑顆粒被截留，分離后氣體由固定床頂部進(jìn)入并繼續(xù)氧化，高溫凈化氣經(jīng)排氣管排出。

4、本發(fā)明中，含vocs廢氣升溫至催化氧化反應(yīng)所需起始溫度一般為100-500℃，優(yōu)選250-400℃。升溫采用換熱器或/和加熱器，優(yōu)選采用固定床排出的高溫凈化氣作為換熱器的熱源，若換熱后溫度無(wú)法達(dá)到催化氧化反應(yīng)所需的起始溫度，再通過(guò)加熱器加熱，加熱器原則上只在裝置啟動(dòng)時(shí)使用，當(dāng)整個(gè)反應(yīng)系統(tǒng)達(dá)到熱量平衡后，可不再啟動(dòng)加熱器。所述換熱器可以為熱管式、列管式、板式換熱器等中的任意一種，優(yōu)選板式換熱器。所述加熱器可以是電加熱器、燃?xì)饧訜崞?、燃油加熱器等中任意一種，優(yōu)選電加熱器。

5、本發(fā)明中，所述的催化氧化反應(yīng)器可以為柱型、塔型等多種反應(yīng)器形式，反應(yīng)器直徑的選取應(yīng)使流化床內(nèi)的流速為0.2-2m/s，優(yōu)選0.8-1.4m/s。反應(yīng)器底部設(shè)進(jìn)氣口，含vocs廢氣升溫至起始溫度后經(jīng)進(jìn)氣口輸送至流化床內(nèi)，通過(guò)調(diào)控壓力使顆粒催化劑呈流態(tài)化。

6、本發(fā)明中，流化床內(nèi)裝填的顆粒催化氧化催化劑采用常規(guī)使用的催化劑，顆粒直徑為0.6-10mm，優(yōu)選0.8-3.0mm；催化劑用量為使反應(yīng)體積空速在500-50000h-1。顆粒催化氧化催化劑優(yōu)選以顆粒狀氧化鋁或分子篩為載體，負(fù)載貴金屬pt或/和pd的催化劑，貴金屬負(fù)載量為0.01％-0.15％。

7、本發(fā)明中，在流化床內(nèi)徑向設(shè)至少一個(gè)柱形固定床，優(yōu)選1-20個(gè)。其中流化床與固定床的截面積比為3-10:1，在流化床截面上最好呈對(duì)稱分布。固定床的截面可以采用多種形狀，具體如圓形、橢圓形、矩形、三角形等中的任意一種。進(jìn)一步的，優(yōu)選的固定床外表面采用翅片或螺紋等形式，壁材可以采用不銹鋼、陶瓷等材質(zhì)中任意一種。

8、本發(fā)明中，固定床內(nèi)裝填的規(guī)整催化氧化催化劑為整體式或散堆式，如可以采用整體式蜂窩陶瓷或其他散堆式催化劑，催化劑用量為使反應(yīng)體積空速在500-50000h-1。規(guī)整催化氧化催化劑優(yōu)選采用負(fù)載貴金屬pt和/或pd的蜂窩載體催化劑，以蜂窩載體質(zhì)量計(jì)，貴金屬pt和/或pd的負(fù)載量為0.01％-0.15％。

9、本發(fā)明中，通過(guò)調(diào)控加熱器和進(jìn)入流化床的廢氣濃度將流化氧化的反應(yīng)溫度維持在300-550℃，優(yōu)選400-500℃。氣固分離器分離出的氣體直接進(jìn)固定床，固定床出口溫度高于入口溫度1-100℃，優(yōu)選不高于650℃。

10、本發(fā)明中，每個(gè)固定床下端穿透反應(yīng)器底部并匯集于一排氣管，經(jīng)固定床深度氧化后的高溫凈化氣通過(guò)排氣管排出，輸送至換熱器與待處理的vocs廢氣進(jìn)行換熱，換熱后凈化氣排出裝置外，排出的凈化氣溫度一般為90-300℃，優(yōu)選120-180℃。

11、本發(fā)明中，氣固分離器設(shè)于流化床上部，出口與固定床入口連通，用于截留從流化床排出廢氣中攜帶的催化劑顆粒，分離后氣體進(jìn)入固定床。氣固分離器以過(guò)濾組件為主，可以是多種形式的孔式、筒式、袋式等任意結(jié)構(gòu)，材質(zhì)可以選用玻璃纖維、金屬燒結(jié)網(wǎng)、陶瓷膜等中的任意一種，濾孔直徑大于顆粒催化氧化催化劑的直徑，一般為5-100μm。氣固分離器的截面積總和為固定床截面積總和的1-4倍，數(shù)量一般為8-20個(gè)，最好對(duì)稱分布。在每個(gè)氣固分離器上部對(duì)應(yīng)設(shè)反吹掃組件，吹掃介質(zhì)可為空氣、n2等氣體中至少一種。

12、本發(fā)明中，含vocs廢氣中總烴濃度一般為2000-12000mg/m3，優(yōu)選4000-8000mg/m3。當(dāng)總烴濃度較高時(shí)，需進(jìn)行預(yù)處理或通入稀釋氣將濃度降到規(guī)定值，所述稀釋氣可以是空氣、氮?dú)?、惰性氣體等中的任意一種。

13、本發(fā)明還提供了一種用于上述含vocs廢氣治理方法的治理裝置，按廢氣流向依次包括換熱器、加熱器和催化氧化反應(yīng)器，換熱器或/和加熱器用于將含vocs廢氣升溫至催化氧化反應(yīng)所需起始溫度；催化氧化反應(yīng)器以流化床為主體，裝填顆粒催化氧化催化劑，用于廢氣與催化劑顆粒進(jìn)行流化氧化反應(yīng)；在流化床內(nèi)徑向設(shè)置若干柱形固定床，裝填規(guī)整催化氧化催化劑，流化氧化的反應(yīng)熱經(jīng)固定床壁傳遞給床內(nèi)催化劑；在流化床上部設(shè)若干氣固分離器，流化氧化后廢氣經(jīng)氣固分離器，攜帶的催化劑顆粒被截留，氣體進(jìn)入固定床繼續(xù)氧化，高溫凈化氣經(jīng)固定床底部排氣管排出。

14、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

15、(1)本發(fā)明催化氧化反應(yīng)器以流化床為主并設(shè)若干柱形固定床，流化氧化后廢氣再進(jìn)入固定床氧化，使二者在時(shí)間上串聯(lián)，在空間上實(shí)現(xiàn)傳熱，從而有效均化了整個(gè)催化氧化的反應(yīng)溫度，避免催化劑高溫?zé)狳c(diǎn)和固定床末端超溫現(xiàn)象的發(fā)生，保證了催化劑的反應(yīng)活性和使用壽命，而且實(shí)現(xiàn)了廢氣的深度氧化和熱量的有效利用。

16、(2)在一個(gè)反應(yīng)器內(nèi)設(shè)計(jì)流化床-固定床兩級(jí)催化氧化反應(yīng)模塊，通過(guò)傳熱和控溫，使固定床出入口溫差低于100℃，降低了固定床排氣溫度，進(jìn)而降低了換熱器的換熱面積和投資成本。

17、(3)通過(guò)在流化床上部和固定床入口之間設(shè)置氣固分離器，實(shí)現(xiàn)了廢氣流品質(zhì)和濃度的調(diào)控，使廢氣流的溫度、固含量均有利于固定床的調(diào)控，實(shí)現(xiàn)廢氣的深度氧化。