專利名稱：一種油氣催化反應(yīng)裝置及催化燃燒處理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及油氣催化燃燒處理技術(shù)，具體涉及一種油氣催化反應(yīng)器裝置及利用催化反應(yīng)消除各種濃度油氣的催化燃燒處理系統(tǒng)，可以在油庫(kù)、加油站、工廠等直接使用，也可以在油氣回收系統(tǒng)末端使用。
背景技術(shù)：
2007年6月，國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局頒布的《儲(chǔ)油庫(kù)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》等三項(xiàng)污染物排放控制標(biāo)準(zhǔn)要求，儲(chǔ)油庫(kù)等油品大周轉(zhuǎn)量場(chǎng)合安裝的油氣回收處理裝置應(yīng)符合油氣排放濃度彡25mg/L和處理效率彡95 %的要求。而現(xiàn)在油氣回收方法，如活性炭吸附法、溶劑吸收法、冷凝法和膜分離法等都不同程度存在著回收效率不高，達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)要求，壽命短，價(jià)格昂貴，耗能高等問(wèn)題，造成其應(yīng)用并不普遍。隨著環(huán)保意識(shí)與環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)越來(lái)越嚴(yán)格，其中德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)要求達(dá)到99. 9%的處理效率。僅僅依靠回收技術(shù)不能達(dá)到如此嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，回收加上燃燒的方法更為可行。直接燃燒法由于火焰溫度高容易產(chǎn)生二次污染(
NOx )，限制了其應(yīng)用。催化燃燒法是完全的催化氧化，在催化劑的作用下，使廢氣中的有
害可燃組分在溫度較低的條件下完全氧化。催化燃燒不受油氣濃度的限制，可以在低溫下起燃，不會(huì)產(chǎn)生二次污染，是一種高效環(huán)保的燃燒技術(shù)。但如今催化燃燒存在的問(wèn)題是催化劑在高溫下易燒結(jié)而失活，油氣燃燒是一種強(qiáng)烈的放熱反應(yīng)，如果處理不當(dāng)燃燒器溫度會(huì)急劇上升造成“飛溫”。另一方面油庫(kù)中的油氣濃度是隨著溫度的變化而改變的，例如在環(huán)境溫度為40°C時(shí)油氣濃度可達(dá)42% ；環(huán)境溫度5°C時(shí)，油氣濃度可達(dá)四％，所以經(jīng)過(guò)處理后或置換后的油氣濃度也是不同的。如今的催化燃燒器多針對(duì)一種濃度，才不會(huì)導(dǎo)致飛溫。當(dāng)濃度改變時(shí)，必須要重新設(shè)定運(yùn)行參數(shù)甚至重新設(shè)計(jì)燃燒器結(jié)構(gòu)及尺寸參數(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提出一種帶換熱器的催化反應(yīng)裝置，可以適應(yīng)變濃度的油氣催化燃燒，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，可自動(dòng)抑制飛溫，防止催化劑燒結(jié)。進(jìn)一步還提出一種使用這種催化反應(yīng)裝置的催化燃燒處理系統(tǒng)。本發(fā)明的技術(shù)方案如下
一種帶換熱器的催化反應(yīng)裝置，由換熱器和催化反應(yīng)器組成，其特在于所述催化反應(yīng)器裝在換熱器內(nèi)腔中，換熱器分別設(shè)有進(jìn)氣口和出氣口 ；
所述催化反應(yīng)器由催化劑組件和銅管構(gòu)成；催化劑放置在兩個(gè)錐形穿孔板組成的空腔中組成一個(gè)催化劑組件，數(shù)個(gè)組件間隔一定距離設(shè)置在銅管之中，銅管的一端為進(jìn)氣口，一端為出氣口，均伸出于換熱器之外，催化劑組件錐尖朝向出氣方向。以上催化反應(yīng)裝置的特點(diǎn)在于將換熱器和催化反應(yīng)器集成為一體，可以通過(guò)調(diào)節(jié)進(jìn)入換熱器的氣流速度，來(lái)控制催化反應(yīng)器表面的散熱。特別是當(dāng)催化器內(nèi)溫度過(guò)高時(shí)，增加氣流流速，降低催化劑表面的溫度，防止催化劑燒結(jié)造成的失活。另外，催化反應(yīng)器把組件設(shè)計(jì)成錐形，一方面可以減少燃燒熱的向中心的橫向內(nèi)擴(kuò)散，降低反應(yīng)器中心軸附近的溫度，另一方面可以減薄反應(yīng)器內(nèi)表面的邊界層，增強(qiáng)對(duì)外界的換熱；將催化劑分成數(shù)個(gè)催化劑組件并間隔一定距離放置的目的是防止顆粒型催化劑堆積在一起形成熱量縱向內(nèi)擴(kuò)散，造成溫度急劇升高，引起催化劑燒結(jié)；通過(guò)催化劑組件的間隔，將每一催化劑組件上反應(yīng)生成的熱量傳遞到壁面，由外壁面上的散熱肋片與外界對(duì)流換熱帶出。該催化反應(yīng)裝置適于低氧油氣催化燃燒，采用多層、內(nèi)錐形結(jié)構(gòu)保證低氧低濃度油氣燃燒效率。本發(fā)明進(jìn)一步提出一種利用以上催化反應(yīng)裝置形成的催化燃燒處理系統(tǒng)，其由帶換熱器的催化反應(yīng)裝置、一個(gè)換熱器、一個(gè)預(yù)熱器、數(shù)個(gè)流量控制閥，溫度控制系統(tǒng)和連接管道組成；從油罐輸出的油氣經(jīng)過(guò)一個(gè)三通后分成兩路一路由第一流量控制閥通過(guò)連接管路接入換熱器；另一路通過(guò)連接管路接入催化反應(yīng)裝置表面的換熱器，然后再經(jīng)連接管路接入換熱器；所述換熱器的出氣端通過(guò)連接管路連接預(yù)熱器，預(yù)熱器的出氣端又通過(guò)連接管路連接帶換熱器的催化反應(yīng)裝置中的催化反應(yīng)器，催化反應(yīng)器的出氣通過(guò)連接管路接出，并分兩路，一路接回?fù)Q熱器，另一路由第二流量控制閥控制作為廢氣排出。另外，換熱器還直接接出有廢氣管。所述溫度控制系統(tǒng)通過(guò)信號(hào)線連接催化反應(yīng)器和預(yù)熱器的出口端設(shè)置的溫度傳感器，檢測(cè)這些位置的溫度；通過(guò)控制線連接第一和第二流量控制閥，根據(jù)溫度傳感器檢測(cè)到的溫度對(duì)閥的流量進(jìn)行控制。本發(fā)明提出的催化反應(yīng)裝置以及使用這種催化反應(yīng)裝置的催化燃燒處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，可以適應(yīng)變濃度的油氣催化燃燒，自動(dòng)抑制飛溫，防止催化劑燒結(jié)。


圖1是帶換熱器的催化反應(yīng)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是催化燃燒處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的結(jié)構(gòu)
參見(jiàn)圖1，本催化反應(yīng)裝置由換熱器4和催化反應(yīng)器6組成，催化反應(yīng)器裝在換熱器內(nèi)腔中，換熱器分別設(shè)有進(jìn)氣口和出氣口。催化反應(yīng)器6由催化劑組件61、銅管62及銅管外壁上的散熱肋片63組成。催化劑選用顆粒狀的貴金屬催化劑或?qū)⒋呋瘎┙?jīng)化學(xué)工藝涂在金屬絲網(wǎng)表面上，將催化劑放置在兩個(gè)錐形穿孔板組成的空腔中，厚度小于0. 8cm,組成一個(gè)催化劑組件61，將數(shù)個(gè)組件間隔一定距離放置在銅管62之中，銅管的一端為進(jìn)氣口，一端為出氣口，均伸出于換熱器之外。 另外在銅管的外壁面上設(shè)置散熱肋片63。本發(fā)明所使用的催化劑包括貴金屬(鈀、鉬)或金屬氧化物催化劑?；谝陨洗呋磻?yīng)裝置，本發(fā)明進(jìn)一步提出一種催化燃燒處理系統(tǒng)，參見(jiàn)圖2，其由帶換熱器的催化反應(yīng)裝置、一個(gè)換熱器7、一個(gè)預(yù)熱器2、數(shù)個(gè)流量控制閥，溫度控制系統(tǒng)和連接管道組成。從油罐輸出的油氣經(jīng)過(guò)一個(gè)三通后分成兩路一路由第一流量控制閥3 通過(guò)連接管路接入換熱器7 ；另一路通過(guò)連接管路接入催化反應(yīng)裝置表面的換熱器4，然后再經(jīng)連接管路接入換熱器7。換熱器7的出氣端通過(guò)連接管路連接預(yù)熱器2，預(yù)熱器2的出氣端又通過(guò)管路連接催化反應(yīng)器6，催化反應(yīng)器的出氣通過(guò)管路接出，并分兩路，一路接回?fù)Q熱器7，另一路由第二流量控制閥5控制作為廢氣排出。另外，換熱器7也直接接出有廢氣管。溫度控制系統(tǒng)1通過(guò)信號(hào)線連接催化反應(yīng)器和預(yù)熱器的出口端設(shè)置的溫度傳感器， 檢測(cè)這些位置的溫度，并通過(guò)控制線連接第一和第二流量控制閥3和5，根據(jù)溫度傳感器檢測(cè)到的溫度對(duì)閥的流量進(jìn)行控制。溫度控制系統(tǒng)根據(jù)催化反應(yīng)器內(nèi)的溫度(熱電偶測(cè)得)來(lái)控制流量閥的開(kāi)度，從而控制催化反應(yīng)器表面的換熱量或換熱器的換熱量，最終達(dá)到使催化反應(yīng)器內(nèi)溫度穩(wěn)定的目的。本系統(tǒng)的工作方式
油氣在風(fēng)機(jī)作用下經(jīng)過(guò)一個(gè)三通，分成兩股一股由流量控制閥3直接進(jìn)入換熱器7 ； 另一股油氣通往帶換熱器4的催化反應(yīng)裝置，在催化反應(yīng)器的表面對(duì)其散熱后，又進(jìn)入換熱器7。如果溫度控制器檢測(cè)到反應(yīng)器中的任一測(cè)點(diǎn)溫度高于800°C，通過(guò)第一流量控制閥 3可以增加進(jìn)入換熱器4的低溫油氣流量，從而增加換熱器4中氣體的流速，增強(qiáng)反應(yīng)器外壁面與油氣的對(duì)流換熱，最終降低反應(yīng)器的溫度。反之亦然。預(yù)熱器2由纏有電加熱帶(絲) 并由絕熱材料包敷筒體和用于溫度檢測(cè)的熱電偶組成，其的作用是控制進(jìn)入反應(yīng)器的油氣溫度。啟動(dòng)時(shí)，預(yù)熱器2加熱氣體，使出口溫度達(dá)到反應(yīng)器的起燃溫度。如油氣濃度過(guò)低， 經(jīng)過(guò)換熱器7得到的熱量不足以加熱到油氣到起燃溫度，預(yù)熱器2就一直工作；當(dāng)油氣濃度高，燃燒放熱大，預(yù)熱停止。當(dāng)預(yù)熱器出口溫度過(guò)高(大于400°C)，溫度控制器1控制第二流量控制閥5的開(kāi)度，直接向大氣排除部分廢氣，減少進(jìn)入換熱器7的氣量，從而減少油氣從換熱器7得到的熱量，降低油氣溫度。啟動(dòng)后，本系統(tǒng)有數(shù)個(gè)工作狀態(tài)
狀態(tài)1 濃度過(guò)低時(shí)，預(yù)熱器2工作，第二流量控制閥5關(guān)閉，第一流量控制閥3全開(kāi)。狀態(tài)2 濃度過(guò)高時(shí)，預(yù)熱器2停止加熱，第二流量控制閥5全開(kāi)，第一流量控制閥 3關(guān)閉，油氣可以自行燃燒。如溫度過(guò)高，可減少進(jìn)入的油氣總量。狀態(tài)3 濃度合適時(shí)，預(yù)熱器不工作，第二流量控制閥5關(guān)閉或保持一定開(kāi)度，第一流量控制閥3保持一定開(kāi)度。
權(quán)利要求
1.一種帶換熱器的催化反應(yīng)裝置，由換熱器和催化反應(yīng)器組成，其特在于所述催化反應(yīng)器裝在換熱器內(nèi)腔中，換熱器分別設(shè)有進(jìn)氣口和出氣口；所述催化反應(yīng)器由催化劑組件和銅管構(gòu)成；催化劑放置在兩個(gè)錐形穿孔板組成的空腔中組成一個(gè)催化劑組件，數(shù)個(gè)組件間隔一定距離放設(shè)置在銅管之中，銅管的一端為進(jìn)氣口， 一端為出氣口，均伸出于換熱器之外，催化劑組件錐尖朝向出氣方向。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶換熱器的催化反應(yīng)裝置，其特征在于所述銅管的外壁面上設(shè)置有散熱肋片。
3.利用權(quán)利要求1或2所述的催化反應(yīng)裝置形成的催化燃燒處理系統(tǒng)，其特征在于 其由權(quán)利要求1所述的帶換熱器的催化反應(yīng)裝置、一個(gè)換熱器、一個(gè)預(yù)熱器、數(shù)個(gè)流量控制閥、溫度控制器和連接管道組成；從油罐輸出的油氣經(jīng)過(guò)一個(gè)三通后分成兩路一路由第一流量控制閥通過(guò)連接管路接入換熱器；另一路通過(guò)連接管路接入催化反應(yīng)裝置表面的換熱器，然后再經(jīng)連接管路接入換熱器；所述換熱器的出氣端通過(guò)連接管路連接預(yù)熱器，預(yù)熱器的出氣端又通過(guò)連接管路連接催化反應(yīng)裝置中的催化反應(yīng)器，催化反應(yīng)器的出氣通過(guò)連接管路接出，并分兩路，一路接回?fù)Q熱器，另一路由第二流量控制閥控制作為廢氣排出；所述溫度控制器通過(guò)信號(hào)線連接催化反應(yīng)器和預(yù)熱器的出口端設(shè)置的溫度傳感器，檢測(cè)這些位置的溫度；通過(guò)控制線連接第一和第二流量控制閥，根據(jù)溫度傳感器檢測(cè)到的溫度對(duì)閥的流量進(jìn)行控制。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的催化反應(yīng)裝置形成的催化燃燒處理系統(tǒng)，其特征在于所述換熱器還直接接出有廢氣管。
全文摘要
一種帶換熱器的催化反應(yīng)裝置，其由催化反應(yīng)器裝在換熱器內(nèi)腔中組成，催化反應(yīng)器由催化劑組件和銅管構(gòu)成，催化劑放置在兩個(gè)錐形穿孔板組成的空腔中組成一個(gè)催化劑組件，數(shù)個(gè)組件間隔一定距離放置在銅管之中，銅管的一端為進(jìn)氣口，一端為出氣口，均伸出于換熱器之外，催化劑組件錐尖朝向出氣方向。進(jìn)一步還提出一種利用以上催化反應(yīng)裝置形成的催化燃燒處理系統(tǒng)，其由帶換熱器的催化反應(yīng)裝置、換熱器、預(yù)熱器、數(shù)個(gè)流量控制閥，溫度控制系統(tǒng)和連接管道組成。以上裝置及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，可以適應(yīng)變濃度的油氣催化燃燒，自動(dòng)抑制飛溫，防止催化劑燒結(jié)。
文檔編號(hào)F23G7/07GK102287834SQ201110202048
公開(kāi)日2011年12月21日 申請(qǐng)日期2011年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月19日
發(fā)明者周建忠, 周德文, 杜揚(yáng), 王培文, 錢海兵 申請(qǐng)人:杜揚(yáng)