專(zhuān)利名稱(chēng)：一種有機(jī)廢氣催化燃燒處理裝置和處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供了一種有機(jī)廢氣催化燃燒處理裝置和處理方法，屬于環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域，特別適用于廢氣量和廢氣中目標(biāo)氣體濃度波動(dòng)大的有機(jī)廢氣的穩(wěn)定達(dá)標(biāo)處理。
背景技術(shù)：
各種工業(yè)生產(chǎn)，如金屬印刷、絕緣材料、漆包線、煉焦、油漆和化工等行業(yè)都產(chǎn)生大量含有毒有害物質(zhì)的廢氣，此外，工業(yè)或生活污水處理場(chǎng)由于受到物理、化學(xué)或生物等因素的作用，廢水在處理過(guò)程中也常常揮發(fā)出大量有機(jī)廢氣，尤其是廢水預(yù)處理設(shè)施如均質(zhì)池、緩沖池、浮選池、隔油池和酸化池等，揮發(fā)出的有毒有害物質(zhì)濃度較高。這些有毒有害物質(zhì)包括揮發(fā)酚、苯系物、硫化物、有機(jī)胺等，嚴(yán)重污染環(huán)境，同時(shí)對(duì)污水處理場(chǎng)操作人員身心健康造成危害。對(duì)于這種含較高濃度有機(jī)物質(zhì)的廢氣，目前的處理方法多為熱力燃燒、催化燃燒、蓄熱燃燒或蓄熱催化燃燒等。由于廢氣中的有機(jī)物質(zhì)含量本身不足以完成燃燒過(guò)程，因此需要輔助燃料將氣體溫度提升到一定溫度后，再通入廢氣使其中的有機(jī)物質(zhì)發(fā)生分解，完成無(wú)害化過(guò)程，此為熱力燃燒。催化燃燒和蓄熱燃燒技術(shù)都設(shè)置有反應(yīng)熱回收設(shè)施，這兩種技術(shù)是目前應(yīng)用較廣泛的技術(shù)。蓄熱催化燃燒是催化燃燒和蓄熱燃燒兩種技術(shù)的結(jié)合。CN2590648Y提供了 一種用于有機(jī)廢氣凈化的催化燃燒裝置，該裝置由殼體、進(jìn)氣罩、排氣口、雙層翼片式換熱器、若干組電熱管和若干層催化層構(gòu)成，其中電熱管和催化層復(fù)合、交錯(cuò)設(shè)置，因而對(duì)廢氣量和廢氣濃度變化有較強(qiáng)的適應(yīng)能力，但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，制造加工比較麻煩；CN201043752Y所述的催化燃燒裝置由電加熱管、空氣混合器、高活性催化劑反應(yīng)區(qū)和保證反應(yīng)區(qū)等部分組成，其中高活性催化劑反應(yīng)區(qū)和保證反應(yīng)區(qū)均設(shè)置有催化齊IJ，通過(guò)設(shè)置兩個(gè)反應(yīng)區(qū)，可保證在廢氣量波動(dòng)較大或廢氣中有毒有害物質(zhì)濃度波動(dòng)較劇烈時(shí)廢氣的穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放。專(zhuān)利CN101062463A將煉油、化工等企業(yè)各環(huán)節(jié)排放的惡臭廢氣按VOC濃度分為高VOC濃度廢氣和低VOC濃度廢氣，并分別進(jìn)行處理。該技術(shù)雖然可以最終實(shí)現(xiàn)廢氣的無(wú)害化處理，但為使低濃度廢氣得到濃縮，達(dá)到催化燃燒裝置進(jìn)氣濃度要求，設(shè)置了吸附裝置，因而會(huì)增加投資費(fèi)用，也使工藝流程更加復(fù)雜。以上裝置還存在一個(gè)缺點(diǎn)催化燃燒催化劑有效成分一般都是貴金屬，如鉬、鈀等，而高溫環(huán)境會(huì)影響催化劑的使用壽命，而在催化燃燒裝置設(shè)計(jì)時(shí)，需要根據(jù)最大的廢氣流量進(jìn)行設(shè)計(jì)，以保證在最大廢氣流量時(shí)達(dá)到所需的凈化效果。因此當(dāng)廢氣中有機(jī)物質(zhì)濃度較長(zhǎng)時(shí)間處于較低水平，或者廢氣量較長(zhǎng)時(shí)間處于較低流量時(shí)，即使只有部分催化劑床層參與廢氣的催化燃燒反應(yīng)(已達(dá)到凈化效果)，反應(yīng)后的高溫凈化氣也會(huì)通過(guò)全部未參與催化燃燒反應(yīng)的催化劑床層，從而縮短催化劑使用壽命。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有催化燃燒裝置的不足，本發(fā)明提供了一種有機(jī)廢氣催化燃燒裝置及廢氣處理方法，本發(fā)明裝置和方法可以有效延長(zhǎng)催化劑的使用壽命。本發(fā)明有機(jī)廢氣催化燃燒處理裝置，包括至少兩段依次連通的催化劑床層，除最末段催化劑床層外的每段催化劑床層出口，與最末段催化劑床層出口主排氣管線之間設(shè)置旁路管線，每個(gè)旁路管線上均設(shè)置閥門(mén)，設(shè)置在線分析設(shè)備檢測(cè)最終排放氣的有機(jī)物濃度。本發(fā)明有機(jī)廢氣催化燃燒處理裝置中，催化劑床層可以根據(jù)需要設(shè)置2 5段，一般設(shè)置2段即可，催化劑床層為串聯(lián)連接。每段催化劑床層的催化劑用量可以相同，也可以不同。本發(fā)明有機(jī)廢氣催化燃燒處理裝置中，根據(jù)在線分析設(shè)備的檢測(cè)結(jié)果，可以采用手動(dòng)控制旁路管線閥門(mén)，使最終排放廢氣濃度符合排放指標(biāo)。本發(fā)明有機(jī)廢氣催化燃燒處理裝置中，根據(jù)在線分析設(shè)備的檢測(cè)結(jié)果，可以設(shè)置自動(dòng)控制系統(tǒng)，在線分析設(shè)備與自動(dòng)控制系統(tǒng)以電連接方式連接，自動(dòng)控制系統(tǒng)為本領(lǐng)域普通的控制器，根據(jù)檢測(cè)到的有機(jī)物濃度與設(shè)定的控制濃度進(jìn)行對(duì)比，實(shí)際排放濃度高于控制濃度時(shí)，關(guān)閉旁路管線閥門(mén)，使廢氣通過(guò)更多的催化劑床層，提高廢氣的凈化效果。上述自動(dòng)控制系統(tǒng)的構(gòu)成和結(jié)構(gòu)是本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的技術(shù)內(nèi)容。在線分析設(shè)備可以選用總烴監(jiān)測(cè)儀。本發(fā)明有機(jī)廢氣催化燃燒處理方法，使用本發(fā)明上述有機(jī)廢氣催化燃燒處理裝置。有機(jī)廢氣可以是各種過(guò)程產(chǎn)生的有機(jī)廢氣，有機(jī)物的濃度一般為2000 10000 mg/m3內(nèi)任意范圍內(nèi)。本發(fā)明方法中，催化燃燒反應(yīng)器中使用催化燃燒催化劑，催化燃燒的反應(yīng)條件和催化燃燒催化劑可以按本領(lǐng)域一般知識(shí)確定。如催化燃燒反應(yīng)條件一般為反應(yīng)器入口溫度20(T400°C，氣體體積空速(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下計(jì)算)為600010000011'催化燃燒催化劑可以選擇市售常規(guī)產(chǎn)品，如蜂窩狀或顆粒狀貴金屬催化劑，蜂窩狀或顆粒狀非貴金屬催化劑等，催化劑的活性組分為貴金屬鉬、鈀，或非貴金屬錳、銅、鉻、鈰、鑭、釩等中的一種或幾種。本發(fā)明方法中，如果有機(jī)廢氣的流量減小或濃度降低，可以使用較少數(shù)量的催化燃燒催化劑床層；反之，則使用較多數(shù)量的催化燃燒催化劑床層。本發(fā)明裝置和方法可以適應(yīng)氣量波動(dòng)或濃度波動(dòng)較大的有機(jī)廢氣凈化處理,在氣量較小或濃度較低時(shí)，使用部分催化燃燒催化劑床層，即可以達(dá)到凈化效果，此時(shí)后續(xù)的催化床層可以閑置，避免了長(zhǎng)期在高溫下使壽命降低的不足。提高了催化燃燒裝置的綜合利用效果，降低了運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用。


圖1為實(shí)施本發(fā)明所述有機(jī)廢氣催化燃燒處理裝置結(jié)構(gòu)原理示意圖，其中1、進(jìn)氣管；2、主排氣管；3、催化劑床層A ;4、催化劑床層B ； 5、調(diào)節(jié)閥A ;6、調(diào)節(jié)閥B ；7、廢氣在線分析設(shè)備；8、控制系統(tǒng)。
具體實(shí)施例方式 下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明方法的實(shí)施方式
如圖1所示，本發(fā)明有機(jī)廢氣催化燃燒處理裝置由串聯(lián)連接的兩個(gè)催化劑床層A和催化劑床層B、調(diào)節(jié)閥A和B、控制系統(tǒng)8、廢氣在線分析設(shè)備7及連接管線等組成。當(dāng)進(jìn)入裝置的廢氣中目標(biāo)氣體濃度或處理氣量較低時(shí)，由于反應(yīng)充分，主排氣管線2中的目標(biāo)氣體濃度處于低水平，即處于設(shè)定值以下，此時(shí)，控制系統(tǒng)開(kāi)啟調(diào)節(jié)閥5，同時(shí)關(guān)閉調(diào)節(jié)閥6，只有催化劑床層A參與廢氣的催化燃燒反應(yīng)；當(dāng)進(jìn)氣管線中目標(biāo)氣體濃度升高或廢氣量增大時(shí)，由于廢氣在催化劑床層A中反應(yīng)不充分，導(dǎo)致主排氣管線2中目標(biāo)氣體濃度值升高而超過(guò)設(shè)定限值，此時(shí)，控制系統(tǒng)將自動(dòng)開(kāi)啟調(diào)節(jié)閥B，同時(shí)關(guān)閉調(diào)節(jié)閥A，催化劑床層A和催化劑床層B均參與廢氣的催化燃燒反應(yīng)，以滿(mǎn)足廢氣凈化處理要求。本裝置通過(guò)設(shè)置兩個(gè)串聯(lián)連接的催化劑床層，可保證廢氣中目標(biāo)氣體濃度波動(dòng)較大或廢氣量波動(dòng)較大時(shí)廢氣的穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放，同時(shí)，當(dāng)廢氣中目標(biāo)氣體濃度較低或廢氣量較低時(shí)，只有一個(gè)催化劑床層處于高溫環(huán)境，而另一個(gè)催化劑床層未參與催化燃燒反應(yīng)，并處于較低溫環(huán)境中，從而使催化劑壽命最大化。
實(shí)施例某污水處理場(chǎng)隔油池、浮選池和含油污水罐等排出的有機(jī)廢氣采用催化燃燒裝置進(jìn)行處理。正常操作情況下，隔油池、浮選池和含油污水罐等排放的廢氣中非甲烷總烴濃度2000 5000mg/Nm3，但在含油污水罐大呼吸期間，混合廢氣中非甲烷總烴濃度4000 8000mg/Nm3。主要操作條件整個(gè)裝置由兩段催化劑床層組成，正常操作條件下，廢氣通過(guò)一個(gè)床層，在含油污水罐大呼吸期間，廢氣通過(guò)兩段催化劑床層，廢氣進(jìn)催化劑床層溫度350 °C，反應(yīng)空速SOOOh'經(jīng)處理后，凈化廢氣中非甲烷總烴濃度<120mg/Nm3。
權(quán)利要求
1.一種有機(jī)廢氣催化燃燒處理裝置，其特征在于有機(jī)廢氣催化燃燒處理裝置包括至少兩段依次連通的催化劑床層，除最末段催化劑床層外的每段催化劑床層出口，與最末段催化劑床層出口主排氣管線之間設(shè)置旁路管線，每個(gè)旁路管線上均設(shè)置閥門(mén)，設(shè)置在線分析設(shè)備檢測(cè)最終排放氣的有機(jī)物濃度。
2.按照權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于有機(jī)廢氣催化燃燒處理裝置中，催化劑床層設(shè)置2 5段。
3.按照權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于采用手動(dòng)控制旁路管線閥門(mén)。
4.按照權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于設(shè)置自動(dòng)控制系統(tǒng)，在線分析設(shè)備與自動(dòng)控制系統(tǒng)以電連接方式連接，自動(dòng)控制系統(tǒng)根據(jù)檢測(cè)到的有機(jī)物濃度與設(shè)定的控制濃度進(jìn)行對(duì)比，實(shí)際排放濃度高于控制濃度時(shí)，關(guān)閉旁路管線閥門(mén)，使廢氣通過(guò)更多的催化劑床層，提高廢氣的凈化效果。
5.按照權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于在線分析設(shè)備選用總烴監(jiān)測(cè)儀。
6.—種有機(jī)廢氣催化燃燒處理方法,其特征在于使用權(quán)利要求1至5任一權(quán)利要求所述的有機(jī)廢氣催化燃燒處理裝置。
7.按照權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于有機(jī)廢氣中有機(jī)物的濃度為2000 10000 mg/m3內(nèi)任意范圍內(nèi)。
8.按照權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于催化燃燒反應(yīng)器中使用催化燃燒催化劑，催化燃燒反應(yīng)器入口溫度20(T40(rc，氣體體積空速為eoocTioooootr1。
9.按照權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于催化燃燒催化劑使用蜂窩狀或顆粒狀貴金屬催化劑，蜂窩狀或顆粒狀非貴金屬催化劑，催化劑的活性組分為貴金屬鉬、鈀，或非貴金屬錳、銅、鉻、鈰、鑭、釩中的一種或幾種。
10.按照權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于有機(jī)廢氣的流量減小或濃度降低，使用較少數(shù)量的催化燃燒催化劑床層；反之，則使用較多數(shù)量的催化燃燒催化劑床層。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種有機(jī)廢氣催化燃燒處理裝置和方法。本發(fā)明設(shè)置有至少兩個(gè)串連連接的催化劑床層，每個(gè)床層均有排氣管線連接到主排氣管線上，主排氣管線上設(shè)置有廢氣在線分析設(shè)備，自動(dòng)監(jiān)測(cè)主排氣管線上的目標(biāo)氣體濃度。當(dāng)目標(biāo)氣體濃度監(jiān)測(cè)值低于設(shè)定值時(shí)，系統(tǒng)通過(guò)控制調(diào)節(jié)閥，只有一個(gè)催化劑床層參與催化燃燒反應(yīng)；當(dāng)目標(biāo)氣體濃度監(jiān)測(cè)值超過(guò)設(shè)定值時(shí)，系統(tǒng)通過(guò)控制調(diào)節(jié)閥，此時(shí)，兩個(gè)催化劑床層同時(shí)參與催化燃燒反應(yīng)。因此，本裝置特別適用于廢氣量和廢氣中目標(biāo)氣體濃度波動(dòng)大的有機(jī)廢氣的穩(wěn)定達(dá)標(biāo)處理，同時(shí)可使催化劑壽命最大化，最大程度的節(jié)省操作費(fèi)用。
文檔編號(hào)F23G7/07GK103047662SQ20111031331
公開(kāi)日2013年4月17日 申請(qǐng)日期2011年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月17日
發(fā)明者王明星, 張龍, 齊慧敏, 王海波, 劉忠生 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工股份有限公司, 中國(guó)石油化工股份有限公司撫順石油化工研究院