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一種含低碳烴有機廢氣的處理方法及裝置與流程

文檔序號:40567171發(fā)布日期:2025-01-03 11:27閱讀:來源:國知局

技術(shù)特征:

1.一種含低碳烴有機廢氣的處理方法,其特征在于包括如下內(nèi)容:含低碳烴有機廢氣升溫后進(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,廢氣與顆粒催化劑進(jìn)行流化氧化反應(yīng);在流化床徑向設(shè)若干管式固定床,床內(nèi)裝填耐高溫催化氧化催化劑,固定床下端穿透反應(yīng)器底部并匯于一排氣管;在流化床上部設(shè)若干氣固分離器,流化氧化后物流經(jīng)氣固分離器,分離出的氣體經(jīng)反應(yīng)器頂部設(shè)置的加熱器加熱后進(jìn)入固定床繼續(xù)氧化,高溫凈化氣經(jīng)排氣管排出。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于:含低碳烴有機廢氣升溫至催化氧化反應(yīng)所需起始溫度為100-500℃,優(yōu)選為250-400℃。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法,其特征在于: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在換熱器中進(jìn)行換熱,當(dāng)換熱后溫度無法達(dá)到所需起始溫度時,通過加熱器加熱,加熱器原則上只在裝置啟動時使用,當(dāng)整個反應(yīng)系統(tǒng)達(dá)到熱量平衡后,則不再啟動加熱器;所述換熱器為熱管式、列管式、板式換熱器中的任意一種,優(yōu)選板式換熱器;所述加熱器為電加熱器或燃?xì)?燃油加熱器,優(yōu)選電加熱器。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于:所述的催化氧化反應(yīng)器為柱型或塔型反應(yīng)器,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。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于:流化床內(nèi)顆粒催化氧化催化劑的直徑為0.6-10mm,優(yōu)選0.8-3.0mm;用量為使反應(yīng)體積空速在500-50000h-1。

6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的方法,其特征在于:流化床內(nèi)裝填的顆粒催化氧化催化劑是以顆粒狀氧化鋁或分子篩為載體,負(fù)載貴金屬pt或/和pd,負(fù)載量為0.01%-0.15%。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于:在流化床內(nèi)設(shè)至少一個管式固定床,優(yōu)選1-20個;其中流化床與固定床的截面積比為3-10:1,固定床在流化床截面上呈對稱分布。

8.根據(jù)權(quán)利要求1或7所述的方法,其特征在于:管式固定床采用截面形狀為圓形、橢圓形、矩形、三角形中至少一種;優(yōu)選固定床外表面采用翅片或螺紋形式,材質(zhì)采用不銹鋼或陶瓷。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于:固定床內(nèi)裝填的催化氧化催化劑為整體式或散堆式,優(yōu)選采用整體式蜂窩陶瓷或其他散堆式催化劑;催化劑使用量為使反應(yīng)體積空速在10000-30000h-1。

10.根據(jù)權(quán)利要求1或9所述的方法,其特征在于:固定床內(nèi)裝填的催化劑采用cn111375423a所述的催化劑,優(yōu)選采用本發(fā)明提供的耐高溫的cu-cr-ce/li-ti-5a復(fù)合催化劑:以催化劑總質(zhì)量計,cu的含量為0.45%~2.1%,cr的含量為0.75%~3.15%,ce的含量為0.9%~4.7%,li的含量為0.6%~3.9%,ti的含量為0.1%~0.8%。

11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法,其特征在于:cu-cr-ce/li-ti-5a復(fù)合催化劑的制備方法包括如下步驟:(1)將5a分子篩浸漬于鋰鹽溶液中處理,取出經(jīng)洗滌、干燥、焙燒獲得li-5a分子篩;(2)將li-5a分子篩浸漬于鈦鹽溶液中處理,取出經(jīng)洗滌、干燥、焙燒獲得li-ti-5a分子篩;(3)將li-ti-5a分子篩浸漬于活性金屬溶液中,調(diào)節(jié)ph值至10以上,經(jīng)干燥、焙燒后獲得li-ti-5a復(fù)合催化材料;(4)將li-ti-5a復(fù)合催化材料與有機聚合物、稀硝酸、田菁粉混合成型,干燥、焙燒后獲得耐高溫催化氧化催化劑。

12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法,其特征在于:步驟(1)中5a分子篩具有如下性質(zhì):比表面積為400~550m2/g,優(yōu)選500~550m2/g,孔容為0.2~0.5cm3/g,優(yōu)選為0.28~0.35cm3/g,平均孔徑為1~3nm。

13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法,其特征在于:本發(fā)明催化制備方法中,步驟(1)中鋰鹽溶液為氯化鋰溶液、硝酸鋰溶液、硫酸鋰溶液等中的至少一種,優(yōu)選氯化鋰溶液;鋰鹽溶液的濃度一般為0.25~1.8mol/l,優(yōu)選0.4~1.25mol/l。

14.根據(jù)權(quán)利要求11或13所述的方法,其特征在于:步驟(1)中所述5a分子篩與鋰鹽溶液的質(zhì)量體積比1g:2~15ml,優(yōu)選為1g:3~10ml。

15.根據(jù)權(quán)利要求11或?13所述的方法,其特征在于:步驟(1)中5a分子篩浸漬于鋰鹽溶液中處理,處理溫度為60~90℃,優(yōu)選70~80℃;處理時間為1~5h,優(yōu)選1~2h。

16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法,其特征在于:步驟(2)中鈦鹽為可溶性鈦鹽,具體如四氯化鈦、硫酸氧鈦、草酸鈦中的至少一種,優(yōu)選四氯化鈦;鈦鹽溶液中的鈦含量為0.03~0.4mol/l,優(yōu)選0.15~0.25mol/l。

17.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法,其特征在于:步驟(2)中所述li-5a分子篩與鈦鹽溶液的質(zhì)量體積比1g:10~20ml,優(yōu)選為1g:5~20ml。

18.根據(jù)權(quán)利要求11或17所述的方法,其特征在于:步驟(2)中將li-5a分子篩浸漬于鈦鹽溶液中處理,處理溫度為10~40℃,優(yōu)選15~30℃;處理時間為1~5h,優(yōu)選1~2h。

19.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法,其特征在于:步驟(3)中活性金屬為cu、cr和ce,活性金屬溶液為其可溶性金屬鹽溶液中的至少一種,優(yōu)選硝酸鹽、氯化鹽中的至少一種,更優(yōu)選硝酸鹽;活性金屬溶液中cu離子的濃度為0.5~2.5mmol/l,優(yōu)選1.25~2mmol/l,其中cu:cr:ce的摩爾比為1:0.75~1.25:1~2。

20.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法,其特征在于:步驟(3)中l(wèi)i-ti-5a分子篩與活性金屬溶液的質(zhì)量體積比為1g:30~120ml,優(yōu)選1g:50~100ml。

21.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法,其特征在于:步驟(3)調(diào)節(jié)ph值至10以上,優(yōu)選10-11;調(diào)節(jié)ph優(yōu)選采用氨水。

22.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法,其特征在于:步驟(4)中所述li-ti-5a復(fù)合催化材料與有機聚合物、稀硝酸、田菁粉的質(zhì)量比為100:1~3:5~10:1~5,優(yōu)選100:1.5~2:5~8:2~4。

23.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法,其特征在于:步驟(4)中有機聚合物為羥甲基纖維素、羥乙基纖維素、羥丙基纖維素中至少一種,優(yōu)選羥丙基纖維素。

24.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法,其特征在于:步驟(4)中稀硝酸ph值為1~4,優(yōu)選1.5~2.5。

25.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于:通過調(diào)控進(jìn)入流化床的廢氣濃度將流化催化氧化的反應(yīng)溫度維持在300-550℃,優(yōu)選400-500℃。

26.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于:流化氧化后物流經(jīng)氣固分離器分離,分離后的廢氣經(jīng)反應(yīng)器頂部設(shè)置的加熱器進(jìn)行升溫,加熱溫度需滿足固定床內(nèi)低碳烴催化氧化反應(yīng)所需起始溫度,優(yōu)選為550-650℃;固定床出口溫度高于入口溫度50-150℃,優(yōu)選不高于700℃。

27.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于:每個管式固定床下端穿透反應(yīng)器底部并匯集于一排氣管,經(jīng)固定床深度氧化后高溫凈化氣通過排氣管排出,與進(jìn)入催化氧化反應(yīng)器的常溫低碳烴有機廢氣在換熱器中進(jìn)行換熱后排出裝置外;排氣溫度一般為120-400℃,優(yōu)選185-350℃。

28.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于:氣固分離器是孔式、筒式、袋式過濾組件中任意一種,材質(zhì)選用玻璃纖維、金屬燒結(jié)網(wǎng)、陶瓷膜中的任意一種,濾孔直徑大于顆粒催化劑直徑,優(yōu)選為5-100μm。

29.根據(jù)權(quán)利要求1或28所述的方法,其特征在于:所述氣固分離器截面積總和為固定床截面積總和的1-4倍,數(shù)量為8-20個,最好對稱分布。

30.根據(jù)權(quán)利要求1或28所述的方法,其特征在于:在每個氣固分離器上部對應(yīng)設(shè)反吹掃組件,吹掃介質(zhì)為空氣、n2中至少一種。

31.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于:含低碳烴有機廢氣的總烴濃度為2000-12000mg/m3,優(yōu)選4000-8000mg/m3,其中低碳烴濃度不低于2000mg/m3,所述低碳烴為乙烷、丙烷中的至少一種。

32.一種用于權(quán)利要求1-31任意一項所述低碳烴有機廢氣處理方法的處理裝置,按照廢氣流向依次包括換熱器、第一加熱器和催化氧化反應(yīng)器,換熱器或/和第一加熱器用于將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,廢氣與顆粒催化劑進(jìn)行流化氧化反應(yīng);在流化床徑向設(shè)若干管式固定床,床內(nèi)裝填耐高溫催化氧化催化劑,流化氧化產(chǎn)生的反應(yīng)熱經(jīng)固定床壁傳遞給床內(nèi)催化劑,每個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,出口與固定床入口連通,流化氧化后物流經(jīng)氣固分離器,攜帶的催化劑顆粒被截留;分離后氣體經(jīng)反應(yīng)器頂部設(shè)置的第二加熱器加熱后進(jìn)入固定床繼續(xù)氧化,高溫凈化氣經(jīng)排氣管排出。


技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種含低碳烴有機廢氣的處理方法及裝置,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,裝填顆粒催化劑;在流化床徑向設(shè)管式固定床,裝填有耐高溫催化劑,固定床下端穿透反應(yīng)器底部并匯于一排氣管;在流化床上部設(shè)氣固分離器,流化氧化后物流經(jīng)氣固分離器,攜帶的顆粒催化劑被截留,分離后氣體經(jīng)反應(yīng)器頂部加熱器加熱后進(jìn)入固定床繼續(xù)氧化,高溫凈化氣經(jīng)排氣管排出。本發(fā)明通過將流化床和固定床的耦合,實現(xiàn)了含低碳烴有機廢氣的深度治理和熱量有效利用,尤其是有效均化了反應(yīng)溫度,避免了催化劑床層的高溫?zé)狳c及對催化劑壽命的影響。

技術(shù)研發(fā)人員:劉志禹,汪鵬,趙磊
受保護的技術(shù)使用者:中國石油化工股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日:
技術(shù)公布日:2025/1/2
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