催化氧化處理大流量VOCs氣體的節能方法
【技術領域】
[0001]本發明所屬領域為一種大氣量、低濃度的揮發性有機物(VOCs)治理方法，尤其通過外用蒸汽預熱空氣的方法，降低用電負荷，并通過低溫催化氧化銷毀低濃度揮發有機物的方法。
【背景技術】
[0002]目前的揮發性有機物(VOCs)的治理技術主要有以下幾種方法:冷凝法回收技術、吸收法回收技術、膜法回收技術、吸附法回收技術、催化燃燒技術。
[0003]然而在揮發性有機物(VOCs)氣量大、濃度低、氣量不穩定的情況下，以上幾種技術都存在各種缺陷，很難滿足GB31570《石油煉制工業污染物排放標準》、GB31571《石油化學工業污染物排放標準》關于非甲烷總烴去除效率2 97%的要求，特別要求苯排放指標< 4mg/m3。回收技術若要達到以上標準，則技術實現上非常困難，需結合催化氧化技術進一步達到標準。
[0004]目前的催化燃燒技術中直接燃燒法操作溫度高達800°C，且設備成本高，特別在大氣量、低濃度的情況下能耗特別高，導致很多設備在建成的情況下，因為運行成本過高而無法有效運行。
【發明內容】
[0005]針對現有大流量、低濃度廢氣氣量情況下，采用催化燃燒技術中電加熱功率過高，能耗過大，存在安全隱患(因催化劑工作溫度高于大部分有機物的起燃溫度，有爆炸隱患)等缺點，本發明提供一種催化氧化處理大流量VOCs氣體的節能方法。
[0006]本發明所采用的技術解決方案是:
[0007 ] 一種催化氧化處理大流量VOCs氣體的節能方法，包括以下步驟:
[0008]a采用蒸汽對空氣進行加熱，將大流量VOCs氣體與加熱后的熱空氣混合，得到混合氣體，控制混合氣體中VOCs氣體的濃度處于爆炸極限的下限以下；
[0009]b將步驟a得到的混合氣體輸送至催化反應器中，進行催化氧化反應，經反應后的廢氣進入廢氣換熱器，與待進入催化反應器的混合氣體熱交換，進行余熱回收，余熱回收后的達標氣體經高空放空管排放。
[0010]優選的，步驟a中:采用二級蒸汽加熱系統對空氣進行加熱，空氣先通過空氣預熱器進行預熱，預熱后的空氣再經過空氣換熱器進行二次加熱。
[0011 ]空氣在通過空氣預熱器和空氣換熱器時，均是與蒸汽進行熱交換，蒸汽流量通過蒸汽調節閥控制，蒸汽冷凝后形成冷凝水再返回蒸汽發生裝置進行回收利用。
[0012]優選的，步驟b中:催化反應器中支撐床層的結構采用不銹鋼格柵板。催化反應器中催化氧化床層采用二層結構，分別是低溫催化氧化床層和高溫催化氧化床層。所述低溫催化氧化床層和高溫催化氧化床層均是蜂巢陶瓷狀觸媒，且高溫催化氧化床層表面負載貴金屬催化劑，起始反應溫度為400 °C。
[0013]本發明的有益技術效果是:
[0014]本發明有機廢氣處理可適應高指標，大處理量、組分復雜等工況，安全、低能耗、工藝流程簡單、可循環利用加熱介質。特別是當地供電負荷較低的情況下，可利用蒸汽來提供熱量的方法降低供電負荷的要求。本發明也可與其他廢氣回收裝置結合使用，作為末端處理系統提高排放指標。可用于新建裝置，也可用于廢氣回收裝置的改造增加系統。
[0015]本發明能夠滿足國家環保部門頒布實施的GB31570《石油煉制工業污染物排放標準》和GB31571《石油化學工業污染物排放標準》要求，其中非甲烷總烴排放指標處理效率297% ;苯< 4mg/m3，甲苯< 15mg/m3，二甲苯< 20mg/m3，處理指標遠高于目前大部分有機氣體回收治理技術。處理VOCs氣體可以滿足間歇或持續排放，可適應幾千方、上萬方每小時的處理量，節約能耗，處理濃度適應范圍廣，滿足大部分VOCs氣體處理指標。
[0016]本發明節約能耗。本發明中耗電設備只有風機，空氣加熱采用蒸汽加熱，采取余熱回收技術，對于上萬方每小時處理量的裝置，其他工藝路線的裝置裝機功率至少幾百千瓦，本發明裝機功率在50千瓦以下，大大節約電能的消耗，而且蒸汽在每個廠區都簡單易得，蒸汽冷凝水也可回收利用。
[0017]本發明安全性能高。本發明采用“前端收集+空氣加熱、稀釋系統+低溫觸媒催化+高溫觸媒催化”的處理路線。在兩臺風機風量的匹配作用下，始終保持混合氣體的濃度在爆炸極限的下限25%的范圍內；其次低溫觸媒催化選用工作溫度在200°C?300°C之間，顯著低于目前大部分負載貴金屬催化劑的工作溫度，低于大部分有機物的起燃溫度，較直接燃燒和其他催化氧化技術安全性更高。
【附圖說明】
[0018]下面結合附圖與【具體實施方式】對本發明作進一步說明:
[0019]圖1為實現本發明催化氧化處理大流量VOCs氣體的節能方法的裝置的結構示意圖。
[0020]圖中:1-廢氣調節閥；2-廢氣風機;3-廢氣換熱器;4-催化氧化器;5-阻火器;6_放空管;7-空氣調節閥；8-蒸汽調節閥；9-空氣預換熱器；10-空氣風機；11-蒸汽調節閥；12-空氣換熱器。
【具體實施方式】
[0021 ]本發明提供一種催化氧化處理大流量VOCs氣體的節能方法，包括以下步驟:
[0022]a采用二級蒸汽加熱系統對空氣進行加熱，空氣先通過空氣預熱器進行預熱，預熱后的空氣再經過空氣換熱器進行二次加熱。空氣在通過空氣預熱器和空氣換熱器時，均是與蒸汽進行熱交換，蒸汽流量通過蒸汽調節閥控制，蒸汽冷凝后形成冷凝水再返回蒸汽發生裝置進行回收利用。將待處理的大流量VOCs氣體與加熱后的熱空氣混合，得到混合氣體，控制混合氣體中VOCs氣體的濃度處于爆炸極限的下限以下。
[0023]b將步驟a得到的混合氣體輸送至催化反應器中，進行催化氧化反應。催化反應器中支撐床層的結構采用不銹鋼格柵板。催化反應器中催化氧化床層采用二層結構，分別是低溫催化氧化床層和高溫催化氧化床層。所述低溫催化氧化床層和高溫催化氧化床層均是蜂巢陶瓷狀觸媒，且高溫催化氧化床層表面負載貴金屬催化劑，起始反應溫度為400°C左右。經反應后的廢氣進入廢氣換熱器，與待進入催化反應器的混合氣體熱交換，進行余熱回收，余熱回收后的達標氣體經高空放空管排放。
[0024]圖1為實現本發明催化氧化處理大流量VOCs氣體的節能方法的一種裝置的結構示意圖。下面結合該裝置對本發明方法進行更進一步說明。
[0025]VOCs氣體回收治理流程走向:有機廢氣收集系統、廢氣調節閥I—廢氣風機2—空氣風機10加壓與廢氣混合4廢氣換熱器3—催化氧化器4(包括低溫催化反應觸媒、高溫催化反應觸媒)—廢氣換熱器3—阻火器5—放空管6。
[0026]廢氣風機2及空氣風機10均采用防爆變頻風機，2臺風機的出口風壓均保持一致，2臺風機的風量匹配始終保持廢氣的混合濃度25%爆炸下