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，通過催化劑就可以氧化*。在化學(xué)反應(yīng)過程中，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)氣體通過催化層時，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，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，同時產(chǎn)生熱量，從而使得有機(jī)氣體變成無毒無害氣體。

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。因為催化劑都有一個催化活性溫度，對催化燃燒來說稱催化劑起燃溫度，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。但對于排出的廢氣本身溫度就較高的場合，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)開始后，可盡量以回收 的反應(yīng)熱來預(yù)熱廢氣。在反應(yīng)熱較大的場合，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)熱也無法回收利用，會造成很大的能源浪費(fèi)，在設(shè) 計和選擇時應(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)計時，應(yīng)根據(jù)具體情況,對于處理氣量較大的場合， 設(shè)計成分建式流程，即預(yù)熱器、反應(yīng)器獨(dú)立裝設(shè)，其間用管道連接。對于處理氣 量小的場合，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)測報警裝置和有防爆措施。

催化燃燒裝置設(shè)計時應(yīng)考慮以下幾方面問題：

1、氣流和溫度均勻分布。要使通過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。因而實際生產(chǎn)中應(yīng)根據(jù)實際情況恰當(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，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。冷凝法回收裝置的冷凝溫度一般按預(yù)冷、機(jī)械制冷、液氮制冷等步驟來實現(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確定冷凝裝置出口處揮發(fā)氣的溫度值。

預(yù)冷器是單級冷卻裝置，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)氣離開預(yù)冷器后進(jìn)入機(jī)械制冷級，機(jī)械制冷級可使大部分有機(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和深冷級組成，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排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。

設(shè)備原理

冷凝過程中，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廢氣體積兩方面減少后續(xù)工藝的負(fù)荷，并回收有價值物質(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，則開始凝結(jié)，該溫度稱為物質(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。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。

選型

冷凝器的選型計算主要是確定冷凝器的傳熱面積，選定適用型號的冷凝器，計算冷卻劑(水或空氣)的流量及通過冷凝器時的流動阻力。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　冷凝器臺數(shù)一般應(yīng)與壓縮機(jī)對應(yīng)；

④　水或空氣側(cè)流動阻力要合適，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)生無焰燃燒，并將其氧化分解為無害的C02和H20，同時放出大量的熱能，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，在催化燃燒爐頂部設(shè)置片，對系統(tǒng)實施保護(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)計來確定。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：催化劑一般4年更換，并且載體可再生。在工業(yè)生產(chǎn)過程中，排放的有機(jī)尾氣通過引風(fēng)機(jī)進(jìn)入設(shè)備的旋轉(zhuǎn)閥，通過選轉(zhuǎn)閥將進(jìn)口氣體和出口氣體*分開。氣體首先通過陶瓷材料填充層（底層）預(yù)熱后發(fā)生熱量的儲備和熱交換，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，這時其中部分污染物氧化分解。

藍(lán)陽環(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 酯類和其他氣體，vocs氣體冷凝回收裝置會將揮發(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)過程在低溫段進(jìn)行了雙向切換過程（在冰塊的一側(cè)之后，它直接切換到另一個熱交換冷箱進(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，可以通過活性炭吸附過程對膜進(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。事實上，vocs gas對我們的生活影響相對較大。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，它可以通過吸附和冷凝來處理。吸附可以通過吸附劑和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，這種方法相對有效且易于控制。