催化燃燒冷凝回收系統(tǒng)

設備介紹

催化燃燒

催化燃燒是用催化劑使廢氣中可燃物質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轉化。由于催化劑加速了氧化分解的歷程，大多數(shù)碳氫化合物在300~450℃的溫度時，通過催化劑就可以氧化*。在化學反應過程中，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，當加熱到300~450℃的有機氣體通過催化層時，氧和有機氣體被吸附在多孔材料表層的催化劑上，增加了氧和有機氣體接觸碰撞的機會，提高了活性，使有機氣體與氧產生劇烈的化學反應而生成CO2和H2O，同時產生熱量，從而使得有機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 廢氣預處理 為了避免催化劑床層的堵塞和催化劑中毒，廢氣在進入床層之前必須進行預處理，以除去廢氣中的粉塵、液滴及催化劑的毒物。

② 預熱裝置 預熱裝置包括廢氣預熱裝置和催化劑燃燒器預熱裝置。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

床層的溫度達到起燃溫度才能進行催化燃燒，因此，必須設置預熱裝置。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300°C以上，則不必設置預熱裝置。

預熱裝置加熱后的熱氣可采用換熱器和床層內布管的方式。預熱器的熱源可 采用煙道氣或電加熱，目前采用電加熱較多。當催化反應開始后，可盡量以回收 的反應熱來預熱廢氣。在反應熱較大的場合，還應設置廢熱回收裝置，以節(jié)約能源。

預熱廢氣的熱源溫度一般都超過催化劑的活性溫度。為保護催化劑，加熱裝 置應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。

從需要預熱這一點出發(fā)，催化燃燒法較適用于連續(xù)排氣的凈化，若間歇排氣， 不僅每次預熱需要耗能，反應熱也無法回收利用，會造成很大的能源浪費，在設 計和選擇時應注意這一點。

催化燃燒裝置一般采用固定床催化反應器。反應器的設計按規(guī)范進行， 應便于操作，維修方便，便于裝卸催化劑。

在進行催化燃燒的工藝設計時，應根據(jù)具體情況,對于處理氣量較大的場合， 設計成分建式流程，即預熱器、反應器獨立裝設，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，把預熱與反應組合在一起，但要注意預熱段與 反應段間的距離。

在有機物廢氣的催化燃燒中，所要處理的有機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)應設監(jiān)測報警裝置和有防爆措施。

催化燃燒裝置設計時應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。催化燃燒裝置應具有良好的保溫效果。爐體一般用鋼結構的外殼內襯耐火材料，或用雙層夾墻結構。

2、便于清洗和更換。催化劑反應器一般應設計成裝卸方便的模屜結構，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，則應引入空氣助燃。

4、較高的轉化速度。由于催化燃燒為不可逆的放熱反應，所以，無論反應進行到什么階段，都應在盡可能高的溫度下進行，以獲得較高的轉化速度。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，以及是否伴有副反應等。因而實際生產中應根據(jù)實際情況恰當?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成液體，適用于回收蒸汽狀態(tài)的有害物質。特別是用來回收質量濃度在1000 mg/m3以上的有機溶劑蒸汽。在理論上可以達到很高的凈化程度．但費用也隨著增加。冷凝回收所需設備和操作條件比較簡單，回收物質的純度比較高，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冷、機械制冷、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為水而除去，減少裝置的運行能耗。揮發(fā)氣離開預冷器后進入機械制冷級，機械制冷級可使大部分有機廢氣冷凝為液體回收。若需要更低的冷卻溫度，則在機械制冷之后連接液氮制冷，可使有機廢氣的回收率達到99%。單級機械壓縮制冷裝置的工作溫度范圍為－35～－10 ℃；串聯(lián)的機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－184 ℃。多級連續(xù)冷卻方法在石油化工行業(yè)的油氣回收中應用很廣泛，其凈化程度可滿足世界各國排放標準的要求。

設備原理

冷凝過程中，被冷凝物質僅發(fā)生物理變化而化學性質不變，故可直接回收利用。冷凝法在理論上可以達到很高的凈化程度，但凈化程度越高則操作費用越高。因此，它常常作為凈化高濃度有機廢氣的預處理工序，從降低污染物含量和減少廢氣體積兩方面減少后續(xù)工藝的負荷，并回收有價值物質。該法適用于有機廢氣濃度高、溫度低、風量小的工況，需要附屬冷凍設備，主要應用于石油、化工、制藥等行業(yè)有機廢氣處理。

物質在不同的溫度和壓力下，具有不同的飽和蒸氣壓。當物質的蒸氣壓在某一溫度下達到其相應的飽和蒸氣壓時，則開始凝結，該溫度稱為物質的露點溫度。只有系統(tǒng)溫度低于露點溫度，蒸氣態(tài)物質才能從氣相中冷凝出來。冷凝法就是利用揮發(fā)性有機物在不同溫度和壓力下具有不同飽和蒸氣壓這一性質，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：

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

②　總換熱面積應滿足大負荷要求并有裕量；

③　冷凝器臺數(shù)一般應與壓縮機對應；

④　水或空氣側流動阻力要合適，不能太大；

⑤　技術經(jīng)濟比較，注意初投資與運行費用的綜合考慮，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，前者運行費低，但維護費用較高。

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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，從而達到去除廢氣中有害物質的目的。當催化燃燒爐內壓力突然上升，為阻止系統(tǒng)發(fā)生危險，在催化燃燒爐頂部設置片，對系統(tǒng)實施保護，本系統(tǒng)片選用不銹鋼材質，壓力可根據(jù)系統(tǒng)設計來確定。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)生產過程中，排放的有機尾氣通過引風機進入設備的旋轉閥，通過選轉閥將進口氣體和出口氣體*分開。氣體首先通過陶瓷材料填充層（底層）預熱后發(fā)生熱量的儲備和熱交換，其溫度幾乎達到催化層（中層）進行催化氧化所設定的溫度，這時其中部分污染物氧化分解。

藍陽環(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氣體引入設備冷箱（該設備更多設置為冷凝溫度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)生產過程在低溫段進行了雙向切換過程（在冰塊的一側之后，它直接切換到另一個熱交換冷箱進行冷凝，而冰塊側則采用除霜處理）。用于回收溶劑氣體，可根據(jù)需要滿足尾氣環(huán)境排放標準;如果氣體中含有低沸點氣體，可以通過活性炭吸附過程對膜進行分離處理，并進行膜處理，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進行。物理或化學反應去除，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。