低溫蓄熱式催化氧化治理VOCs氣體的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種低溫蓄熱式催化氧化治理VOCs氣體的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前的揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)的治理技術(shù)主要有兩類:一類是回收技術(shù)，一類是銷毀技術(shù)?；厥占夹g(shù)是通過(guò)物理的方法，例如改變溫度、壓力或采取選擇性吸附劑和選擇性滲透膜等方法富集分離有機(jī)氣相污染物的方法，主要有吸附技術(shù)、吸收技術(shù)、冷凝技術(shù)及膜分離技術(shù)。銷毀技術(shù)主要通過(guò)化學(xué)或生化放映，用熱、光、催化劑和微生物將有機(jī)化合物轉(zhuǎn)變?yōu)槎趸己退葻o(wú)毒害或低毒害的無(wú)機(jī)小分子化合物，主要有直接燃燒法、催化燃燒、生物氧化、光催化氧化、等離子破壞等。
[0003]回收技術(shù)主要針對(duì)濃度較高或經(jīng)濟(jì)價(jià)值高的VOCs氣體進(jìn)行回收，在某些領(lǐng)域能夠滿足國(guó)家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的要求直接排入大氣中。而銷毀技術(shù)主要是針對(duì)回收技術(shù)無(wú)法達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求時(shí)而采取的VOCs治理技術(shù)?！洞髿馕廴疚锞C合排放標(biāo)準(zhǔn)》要求非甲烷總烴排放濃度彡120mg/m3，一些地區(qū)地方標(biāo)準(zhǔn)要求非甲烷總烴排放濃度彡80mg/m3，《石油化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》等意見(jiàn)征求稿要求苯排放指標(biāo)< lmg/m3，回收技術(shù)若要達(dá)到以上標(biāo)準(zhǔn)，則技術(shù)實(shí)現(xiàn)上非常困難，需結(jié)合銷毀技術(shù)進(jìn)一步達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。
[0004]然而目前的銷毀技術(shù)中直接燃燒法操作溫度高達(dá)800°C，且設(shè)備成本高，在煉制企業(yè)應(yīng)用過(guò)程中存在安全隱患；大部分催化燃燒技術(shù)不適應(yīng)用于高濃度的有機(jī)污染物場(chǎng)合需進(jìn)行預(yù)處理，且因催化劑工作溫度基本在400°C左右，高于大部分有機(jī)物起燃溫度，在使用上也存在爆炸的危險(xiǎn)。若對(duì)有機(jī)污染物進(jìn)行稀釋預(yù)處理，則對(duì)空氣的加熱升溫需要耗費(fèi)大量的熱能(電加熱或者燃料加熱)，在大風(fēng)量/低濃度的VOCs治理中運(yùn)行成本過(guò)高，造成能源浪費(fèi)。
[0005]本發(fā)明有針對(duì)性的解決了該問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是現(xiàn)有技術(shù)中安全隱患大、起燃溫度高、能耗大的問(wèn)題，提供一種新的低溫蓄熱式催化氧化治理VOCs氣體的方法。該方法用于治理VOCs氣體中，具有安全隱患小、起燃溫度低、能耗小的優(yōu)點(diǎn)。
[0007]為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:一種低溫蓄熱式催化氧化治理VOCs氣體的方法，VOCs氣體經(jīng)VOCs高濃度回收裝置后進(jìn)入預(yù)處理系統(tǒng)，經(jīng)預(yù)處理的氣體經(jīng)風(fēng)機(jī)進(jìn)入換熱器冷程，換熱器冷程出口的氣體進(jìn)入加熱室，經(jīng)加熱室加熱的氣體依次進(jìn)入低溫催化氧化床、高溫催化氧化床、蜂窩陶瓷蓄熱體，蜂窩陶瓷蓄熱體出口的氣體進(jìn)入換熱器熱程，換熱器熱程出口的氣體進(jìn)入煙囪；在線濃度分析系統(tǒng)與預(yù)處理系統(tǒng)入口管線、風(fēng)機(jī)出口管線、換熱器熱程出口管線相連。
[0008]上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述預(yù)處理系統(tǒng)上設(shè)有空氣入口管線，所述空氣入口管線上設(shè)有可調(diào)節(jié)自動(dòng)閥門(mén)，可調(diào)節(jié)自動(dòng)閥門(mén)通過(guò)信號(hào)線與低溫催化氧化床層出口的溫度測(cè)量元件相連。
[0009]上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述VOCs高濃度回收裝置采用吸附法、冷凝法、膜分離法及吸收法中的至少一種回收方法。
[0010]上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述風(fēng)機(jī)出口管線設(shè)有旁路直接與加熱室入口管線相連，所述旁路上設(shè)有調(diào)節(jié)閥，調(diào)節(jié)閥通過(guò)信號(hào)線與加熱室出口管線上的溫度測(cè)量元件相連。
[0011]上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述經(jīng)預(yù)處理的氣體濃度降至混合氣體的爆炸極限的下限的25%以下。
[0012]上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，采用回轉(zhuǎn)型蜂窩陶瓷蓄熱體替代換熱器和蜂窩陶瓷蓄熱體，所述回轉(zhuǎn)型蜂窩陶瓷蓄熱體內(nèi)分為至少兩個(gè)倉(cāng)室，回轉(zhuǎn)型蜂窩陶瓷蓄熱體與回轉(zhuǎn)馬達(dá)連接。
[0013]上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述低溫催化氧化床層中的催化劑為負(fù)載納米銀的蜂巢陶瓷狀催化劑。
[0014]上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述高溫催化氧化床層中的催化劑為負(fù)載Pt或Pd的蜂巢陶瓷狀催化劑。
[0015]本專利的技術(shù)原理如下所述:
[0016]①首先通過(guò)前端VOCs高濃度回收裝置回收高濃度的VOCs氣體(若濃度較低的情況下，則不需前端高濃度回收處理裝置)，剩余少量未被回收的低濃度VOCs氣體進(jìn)入預(yù)處理系統(tǒng)。VOCs高濃度回收裝置可以是吸附法、冷凝法、膜分離法及吸收法，或是以上幾種方法的組合方式。主要作用回收經(jīng)濟(jì)價(jià)值高、易回收的VOCs氣體；
[0017]②其次進(jìn)入預(yù)處理系統(tǒng)。預(yù)處理系統(tǒng)的主要作用是進(jìn)行VOCs氣體安全預(yù)處理。由于各種VOCs氣體混合在一起，可能某些氣體濃度處于爆炸極限的下限以上，需在預(yù)處理系統(tǒng)降至混合氣體的爆炸極限的下限的25%以下，使混合氣體進(jìn)入催化床層時(shí)始終處于安全的操作范圍內(nèi)；
[0018]在一種較佳實(shí)施例中，預(yù)處理系統(tǒng)可以是一種沖稀系統(tǒng)。通過(guò)分支管路接入熱空氣或干燥空氣，在可調(diào)節(jié)自動(dòng)閥門(mén)(2a)的控制下調(diào)節(jié)進(jìn)入預(yù)處理系統(tǒng)的風(fēng)量大小，與低溫催化氧化床層出口的溫度實(shí)現(xiàn)PI調(diào)節(jié)；若低溫催化氧化床出口溫度高于設(shè)定值，則適當(dāng)增加閥門(mén)開(kāi)度，反之則適當(dāng)關(guān)小閥門(mén)開(kāi)度；
[0019]同時(shí)通過(guò)濃度分析儀實(shí)時(shí)測(cè)量預(yù)處理系統(tǒng)前端、后端及排入煙囪端的濃度，若預(yù)處理后端濃度高于混合氣體爆炸極限下限的25%，則同時(shí)增加閥門(mén)開(kāi)度，加大稀釋力度，確保系統(tǒng)處理安全操作范圍內(nèi)。
[0020]③其次進(jìn)入風(fēng)機(jī)，在變頻防爆風(fēng)機(jī)的作用下，始終保持風(fēng)機(jī)前端管路處于微負(fù)壓工作狀態(tài)，確保混合有機(jī)化合物進(jìn)入催化氧化處理系統(tǒng)；
[0021]④其次進(jìn)入換熱系統(tǒng)，用于提升混合氣體進(jìn)入催化床層的溫度，從而有效降低加熱器的工作能耗。在一種較佳實(shí)施例中，持續(xù)進(jìn)氣的低濃度的混合氣體進(jìn)入換熱器與高溫凈化尾氣熱交換后，可達(dá)到低溫催化床所需要的工作溫度，從而滿足催化氧化所需要的自持燃燒溫度，加熱器從而處于停機(jī)工作狀態(tài)；
[0022]在另一種較佳實(shí)施例中，換熱器可由回轉(zhuǎn)型蜂窩陶瓷蓄熱體替代。回轉(zhuǎn)型蜂窩陶瓷蓄熱體可分為不同倉(cāng)室，蓄熱體通過(guò)回轉(zhuǎn)馬達(dá)帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)。混合氣體首先經(jīng)過(guò)已蓄熱的倉(cāng)室內(nèi)的蓄熱體，從而帶走蓄熱體的熱量達(dá)到所需催化溫度；同時(shí)其他倉(cāng)室內(nèi)的蓄熱體用于回收高溫凈化氣體的熱量。
[0023]⑤VOCs氣體進(jìn)入加熱室，加熱室根據(jù)來(lái)氣溫度判斷是否需要工作。若來(lái)氣溫度滿足工作溫度，則加熱室處于停止加熱狀態(tài)，若達(dá)不到工作溫度，則加熱室處于加熱狀態(tài)；若來(lái)氣溫度較高，超過(guò)催化床層所需溫度，則旁路調(diào)節(jié)閥(4)打開(kāi)，補(bǔ)充常溫氣體，用于降低VOCs氣體所需催化溫度，從而保護(hù)催化劑，防止催化劑燒結(jié)失活。
[0024]⑥催化氧化床層由兩層組成:分別是低溫催化氧化床層和高溫催化氧化床層。其中低溫催化氧化床層主要是蜂巢陶瓷狀觸媒，其上廣布負(fù)載以納米銀為主的催化劑材料，起始反應(yīng)溫度在200°C左右，而一般催化劑的起燃溫度在400°C左右，起燃溫度顯著低于其他貴金屬催化劑。同時(shí)由于200°C低于大部分有機(jī)化合物的自然溫度，在使用過(guò)程中增加了系統(tǒng)使用的安全性，減少了系統(tǒng)能耗；
[0025]有機(jī)廢氣經(jīng)過(guò)換熱器和加熱器后，溫度提升至低溫催化氧化層起始反應(yīng)溫度，大部分有機(jī)廢氣在低溫催化氧化床層內(nèi)催化劑的作用下轉(zhuǎn)化成0)2和H2O,同時(shí)混合氣體的溫度經(jīng)過(guò)低溫催化氧化床層的反應(yīng)后進(jìn)一步提升至400°C左右，之后進(jìn)入高溫催化氧化床層。
[0026]高溫催化氧化床層也是蜂巢陶瓷觸媒，然而其表面負(fù)載催化劑為以Pt，Pd為代表的貴金屬，起始反應(yīng)溫度為400°C左右，剩余的少量VOCs氣體在此區(qū)域內(nèi)幾乎全部