催化燃燒冷凝回收系統(tǒng)

設(shè)備介紹

催化燃燒

催化燃燒是用催化劑使廢氣中可燃物質(zhì)在較低溫度下氧化分解的凈化方法。所以，催化燃燒又稱(chēng)為催化化學(xué)轉(zhuǎn)化。由于催化劑加速了氧化分解的歷程，大多數(shù)碳?xì)浠衔镌?00~450℃的溫度時(shí)，通過(guò)催化劑就可以氧化*。在化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中，利用催化劑降低燃燒溫度，加速有毒有害氣體*氧化的方法，叫做催化燃燒法。由于催化劑的載體是由多孔材料制作的，具有較大的比表面積和合適的孔徑，當(dāng)加熱到300~450℃的有機(jī)氣體通過(guò)催化層時(shí)，氧和有機(jī)氣體被吸附在多孔材料表層的催化劑上，增加了氧和有機(jī)氣體接觸碰撞的機(jī)會(huì)，提高了活性，使有機(jī)氣體與氧產(chǎn)生劇烈的化學(xué)反應(yīng)而生成CO2和H2O，同時(shí)產(chǎn)生熱量，從而使得有機(jī)氣體變成無(wú)毒無(wú)害氣體。

組成部分：

催化燃燒裝置主要由熱交換器、燃燒室、催化反應(yīng)器、熱回收系統(tǒng)和凈化煙氣的排放煙囪等部分組成，

① 廢氣預(yù)處理 為了避免催化劑床層的堵塞和催化劑中毒，廢氣在進(jìn)入床層之前必須進(jìn)行預(yù)處理，以除去廢氣中的粉塵、液滴及催化劑的毒物。

② 預(yù)熱裝置 預(yù)熱裝置包括廢氣預(yù)熱裝置和催化劑燃燒器預(yù)熱裝置。因?yàn)榇呋瘎┒加幸粋€(gè)催化活性溫度，對(duì)催化燃燒來(lái)說(shuō)稱(chēng)催化劑起燃溫度，必須使廢氣和

床層的溫度達(dá)到起燃溫度才能進(jìn)行催化燃燒，因此，必須設(shè)置預(yù)熱裝置。但對(duì)于排出的廢氣本身溫度就較高的場(chǎng)合，如漆包線、絕緣材料、烤漆等烘干排氣，溫

度可達(dá)300°C以上，則不必設(shè)置預(yù)熱裝置。

預(yù)熱裝置加熱后的熱氣可采用換熱器和床層內(nèi)布管的方式。預(yù)熱器的熱源可 采用煙道氣或電加熱，目前采用電加熱較多。當(dāng)催化反應(yīng)開(kāi)始后，可盡量以回收 的反應(yīng)熱來(lái)預(yù)熱廢氣。在反應(yīng)熱較大的場(chǎng)合，還應(yīng)設(shè)置廢熱回收裝置，以節(jié)約能源。

預(yù)熱廢氣的熱源溫度一般都超過(guò)催化劑的活性溫度。為保護(hù)催化劑，加熱裝 置應(yīng)與催化燃燒裝置保持一定距離，這樣還能使廢氣溫度分布均勻。

從需要預(yù)熱這一點(diǎn)出發(fā)，催化燃燒法較適用于連續(xù)排氣的凈化，若間歇排氣， 不僅每次預(yù)熱需要耗能，反應(yīng)熱也無(wú)法回收利用，會(huì)造成很大的能源浪費(fèi)，在設(shè) 計(jì)和選擇時(shí)應(yīng)注意這一點(diǎn)。

催化燃燒裝置一般采用固定床催化反應(yīng)器。反應(yīng)器的設(shè)計(jì)按規(guī)范進(jìn)行， 應(yīng)便于操作，維修方便，便于裝卸催化劑。

在進(jìn)行催化燃燒的工藝設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)具體情況,對(duì)于處理氣量較大的場(chǎng)合， 設(shè)計(jì)成分建式流程，即預(yù)熱器、反應(yīng)器獨(dú)立裝設(shè)，其間用管道連接。對(duì)于處理氣 量小的場(chǎng)合，可采用催化焚燒爐，把預(yù)熱與反應(yīng)組合在一起，但要注意預(yù)熱段與 反應(yīng)段間的距離。

在有機(jī)物廢氣的催化燃燒中，所要處理的有機(jī)物廢氣在高溫下與空氣混合易 引起爆炸，安全問(wèn)題十分重要。因而，一方面必須控制有機(jī)物與空氣的混合比， 使之在爆炸下限；另一方面，催化燃燒系統(tǒng)應(yīng)設(shè)監(jiān)測(cè)報(bào)警裝置和有防爆措施。

催化燃燒裝置設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮以下幾方面問(wèn)題：

1、氣流和溫度均勻分布。要使通過(guò)催化劑表面的氣流和溫度分布均勻，并保證火焰不直接接觸催化劑表面，燃燒室必需具有足夠的長(zhǎng)度和空間。催化燃燒裝置應(yīng)具有良好的保溫效果。爐體一般用鋼結(jié)構(gòu)的外殼內(nèi)襯耐火材料，或用雙層夾墻結(jié)構(gòu)。

2、便于清洗和更換。催化劑反應(yīng)器一般應(yīng)設(shè)計(jì)成裝卸方便的模屜結(jié)構(gòu)，便于清洗和更換催化劑載體。

3、輔助燃料和助燃。催化燃燒一般采用天然氣作輔助燃料，也可用燃料油、電加熱等作輔助燃料。助燃一般用凈化后的氣體，如果凈化后的氣體不能作為助燃，則應(yīng)引入空氣助燃。

4、較高的轉(zhuǎn)化速度。由于催化燃燒為不可逆的放熱反應(yīng)，所以，無(wú)論反應(yīng)進(jìn)行到什么階段，都應(yīng)在盡可能高的溫度下進(jìn)行，以獲得較高的轉(zhuǎn)化速度。但操作溫度往往受某些條件的限制，如催化劑的耐熱溫度、高溫材料的獲得，熱能的供應(yīng)，以及是否伴有副反應(yīng)等。因而實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況恰當(dāng)?shù)剡x擇。

催化燃燒冷凝回收系統(tǒng)

冷凝回收

冷凝回收就是將蒸汽從氣體中冷卻凝結(jié)成液體，適用于回收蒸汽狀態(tài)的有害物質(zhì)。特別是用來(lái)回收質(zhì)量濃度在1000 mg/m3以上的有機(jī)溶劑蒸汽。在理論上可以達(dá)到很高的凈化程度．但費(fèi)用也隨著增加。冷凝回收所需設(shè)備和操作條件比較簡(jiǎn)單，回收物質(zhì)的純度比較高，常作為吸附、燃燒等凈化方法的前處理，以減輕使用這些方法時(shí)的負(fù)荷，如氯堿工業(yè)中，常用冷凝法使汞蒸汽變成液體汞而加以回收。此外高濕度廢氣也用冷凝法使水蒸汽冷凝下來(lái)，大大減少了氣體量，有利于下一步操作。

冷凝方式有直接冷凝和壓縮冷凝兩種。為提高冷凝效率，直接冷凝一般采用多級(jí)連續(xù)冷卻方法降低揮發(fā)廢氣的溫度，使之凝聚為液體分離出來(lái)。冷凝法回收裝置的冷凝溫度一般按預(yù)冷、機(jī)械制冷、液氮制冷等步驟來(lái)實(shí)現(xiàn)。根據(jù)揮發(fā)氣的成分、要求的回收率及后排放到大氣的尾氣允許含量來(lái)確定冷凝裝置出口處揮發(fā)氣的溫度值。

預(yù)冷器是單級(jí)冷卻裝置，其冷凝溫度在各成分的凝固溫度以上，一般在4℃左右，目的是使大部分水汽凝結(jié)為水而除去，減少裝置的運(yùn)行能耗。揮發(fā)氣離開(kāi)預(yù)冷器后進(jìn)入機(jī)械制冷級(jí)，機(jī)械制冷級(jí)可使大部分有機(jī)廢氣冷凝為液體回收。若需要更低的冷卻溫度，則在機(jī)械制冷之后連接液氮制冷，可使有機(jī)廢氣的回收率達(dá)到99%。單級(jí)機(jī)械壓縮制冷裝置的工作溫度范圍為－35～－10 ℃；串聯(lián)的機(jī)械壓縮制冷裝置有淺冷級(jí)和深冷級(jí)組成，其工作溫度范圍為－70～－400 ℃；用液氮制冷的深冷裝置的工作溫度可達(dá)－184 ℃。多級(jí)連續(xù)冷卻方法在石油化工行業(yè)的油氣回收中應(yīng)用很廣泛，其凈化程度可滿足世界各國(guó)排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。

設(shè)備原理

冷凝過(guò)程中，被冷凝物質(zhì)僅發(fā)生物理變化而化學(xué)性質(zhì)不變，故可直接回收利用。冷凝法在理論上可以達(dá)到很高的凈化程度，但凈化程度越高則操作費(fèi)用越高。因此，它常常作為凈化高濃度有機(jī)廢氣的預(yù)處理工序，從降低污染物含量和減少?gòu)U氣體積兩方面減少后續(xù)工藝的負(fù)荷，并回收有價(jià)值物質(zhì)。該法適用于有機(jī)廢氣濃度高、溫度低、風(fēng)量小的工況，需要附屬冷凍設(shè)備，主要應(yīng)用于石油、化工、制藥等行業(yè)有機(jī)廢氣處理。

物質(zhì)在不同的溫度和壓力下，具有不同的飽和蒸氣壓。當(dāng)物質(zhì)的蒸氣壓在某一溫度下達(dá)到其相應(yīng)的飽和蒸氣壓時(shí)，則開(kāi)始凝結(jié)，該溫度稱(chēng)為物質(zhì)的露點(diǎn)溫度。只有系統(tǒng)溫度低于露點(diǎn)溫度，蒸氣態(tài)物質(zhì)才能從氣相中冷凝出來(lái)。冷凝法就是利用揮發(fā)性有機(jī)物在不同溫度和壓力下具有不同飽和蒸氣壓這一性質(zhì)，采用降低系統(tǒng)溫度或提高系統(tǒng)壓力的方式，使其從氣態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)而從氣相中分離出來(lái)。

選型

冷凝器的選型計(jì)算主要是確定冷凝器的傳熱面積，選定適用型號(hào)的冷凝器，計(jì)算冷卻劑(水或空氣)的流量及通過(guò)冷凝器時(shí)的流動(dòng)阻力。選型注意以下幾點(diǎn)：

①　根據(jù)當(dāng)?shù)貤l件確定采用冷凝器的類(lèi)型，如水質(zhì)、空氣質(zhì)量等；

②　總換熱面積應(yīng)滿足大負(fù)荷要求并有裕量；

③　冷凝器臺(tái)數(shù)一般應(yīng)與壓縮機(jī)對(duì)應(yīng)；

④　水或空氣側(cè)流動(dòng)阻力要合適，不能太大；

⑤　技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，注意初投資與運(yùn)行費(fèi)用的綜合考慮，大、中型系統(tǒng)蒸發(fā)式冷凝器與水冷冷凝器+冷卻塔初投資基本相等，前者運(yùn)行費(fèi)低，但維護(hù)費(fèi)用較高。

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催化燃燒：發(fā)生無(wú)焰燃燒，并將其氧化分解為無(wú)害的C02和H20，同時(shí)放出大量的熱能，從而達(dá)到去除廢氣中有害物質(zhì)的目的。當(dāng)催化燃燒爐內(nèi)壓力突然上升，為阻止系統(tǒng)發(fā)生危險(xiǎn)，在催化燃燒爐頂部設(shè)置片，對(duì)系統(tǒng)實(shí)施保護(hù)，本系統(tǒng)片選用不銹鋼材質(zhì)，壓力可根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)來(lái)確定。貴金屬催化劑采用堇青石蜂窩陶瓷體作為載體，Al2O3作為第二載體，以貴金屬Pd、Pt等作為主要活性組分，用高分散率均勻分布的方法制備而成，從而加快反應(yīng)的速度。

使用壽命長(zhǎng)：催化劑一般4年更換，并且載體可再生。在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，排放的有機(jī)尾氣通過(guò)引風(fēng)機(jī)進(jìn)入設(shè)備的旋轉(zhuǎn)閥，通過(guò)選轉(zhuǎn)閥將進(jìn)口氣體和出口氣體*分開(kāi)。氣體首先通過(guò)陶瓷材料填充層（底層）預(yù)熱后發(fā)生熱量的儲(chǔ)備和熱交換，其溫度幾乎達(dá)到催化層（中層）進(jìn)行催化氧化所設(shè)定的溫度，這時(shí)其中部分污染物氧化分解。

藍(lán)陽(yáng)環(huán)保環(huán)保vocs氣體冷凝回收裝置：用于VOCS氣體單一物料或多物料冷凝回收，用于汽油等烴類(lèi)氣體 原油 燃料 煤油 柴油 重油 混合烴等，芳烴氣苯 甲苯 二甲苯 苯乙烯 等，酒精 醚 酮酮 酯類(lèi)和其他氣體，vocs氣體冷凝回收裝置會(huì)將揮發(fā)性VOCS氣體引入設(shè)備冷箱（該設(shè)備更多設(shè)置為冷凝溫度3°C -40°C -75°C -115°C）其他溫度區(qū)域可定制，以滿足冷凝液化的需求。部分連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程在低溫段進(jìn)行了雙向切換過(guò)程（在冰塊的一側(cè)之后，它直接切換到另一個(gè)熱交換冷箱進(jìn)行冷凝，而冰塊側(cè)則采用除霜處理）。用于回收溶劑氣體，可根據(jù)需要滿足尾氣環(huán)境排放標(biāo)準(zhǔn);如果氣體中含有低沸點(diǎn)氣體，可以通過(guò)活性炭吸附過(guò)程對(duì)膜進(jìn)行分離處理，并進(jìn)行膜處理，使排放氣體符合環(huán)保要求。事實(shí)上，vocs gas對(duì)我們的生活影響相對(duì)較大。在冬季，由于各種空氣污染，我們的生活和環(huán)境不容小覷。通常，它可以通過(guò)吸附和冷凝來(lái)處理。吸附可以通過(guò)吸附劑和VOCS進(jìn)行。物理或化學(xué)反應(yīng)去除，適合去除低濃度和中濃度的VOCS污染物，這種方法相對(duì)有效且易于控制。