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RCO、CTO有机废气催化氧化装置原理结构概述

日期:2018-05-04  人气:1,267 views

在设计有机废气催化氧化装置前,必须掌握所要处理有机废气的性质(例如:温度,压力,组成和浓度等),了解为达到**转化率与其相匹配的催化剂及反应器类型和性能,以及相关的经济考虑(例如:投资费用和操作费用;操作费用主要与输入能量、废热利用、压力损失、催化剂寿命等有关)。当废气中含有对催化剂中毒物质时,必须先将有害物质**后,废气才能进入催化反应器。

对于处理一般的废气,其催化净化装置系统如图一所示。如果废气中含有对催化剂有害的物质,则在装置前应添加诸如过滤、吸收、吸附等分离有害物质的前处理过程和设备。

图一:有机废气催化净化装置系统构成

如图一所示,一般废气催化净化装置系统主要由燃烧系统、催化反应系统和换热系统组成。通常有机废气先经换热器与排出的净化气进行热交换,使其预热到**温度后进入燃烧室,借辅助燃料燃烧产生的热量,将废气温度提高到起燃温度,然后到达催化剂床层实现催化反应,并使废气中所含的voc转化为无害物质排出。上述三个组成部分的相应设备,可以是相互独立的,也可以组成一个整体,成为一台设备。对于一个整体装置而言,根据现场情况,废气催化净化装置可以做成立式或卧式。相互独立的一套废气催化净化装置的优点是:各个设备可按其单一的任务方便地实现优化设计,便于各自的操作、维护;缺点是:投资成本较高、占地面积大、热量利用差。本文主要介绍组成一个整体的有机废气催化净化装置。虽然将三部分组成一个整体在优化设计时涉及因素较多,结构复杂,但非常紧凑。因此,这种整体式装置的投资成本较低、占地面积小,并能更好地利用热能。

按废气预热的方式,有机废气催化净化装置一般也可分为间壁式(CTO)和蓄热式(RCO)换热方式两类;就反应器类型来讲,则可分为固定床和流化床两种类型。

日前大多数的有机废气催化反应器均为固定床反应器。在反应器中填充蜂窝块催化剂或颗粒催化剂。如前所述,当用蜂窝块催化剂时,废气进入反应器的流向可任意选择;而对于颗粒催化剂,在轴向流动情况下,为避免形成沟流和防止催化剂颗粒的颠动,一般采用自上向下的流动方式。当然在反应器结构上也可设计成径向流动形式,即所谓的环状反应器。

对于固定床反应器,废气通过催化剂床层时,整个气流在横截面上的均匀分布极为重要。通常可采用混合板、导向板、静态混合器等分布器结构来达到。在有机废气净化中,固定床反应器常用的催化剂载体形状有蜂窝块、中空圆柱环和球体三类,如图二所示。


图二:固定床反应器中常用的催化剂载体类型

反应器中的催化燃烧室结构和燃烧过程原理和废气热力燃烧基本净化气相同,不过在燃烧室中装有催化剂床层,从而使废气中有机物的起燃温度大大降低,反应温度一般在200-500℃,比热力燃烧可有效地节省辅助燃料的消耗。当无热量回收时的催化焚烧装置的结构示意如图三。

图三:无热量回收时的催化焚烧装置的结构示意图

燃烧室中的主要部件是燃烧器,通常是为了加热废气而设置,其结构和原理与热力燃烧用的燃烧器相同。废气与烟气混合、加热达到voc的催化起燃温度后,通过催化剂床层,反应后作为净化气排出。如果废气中voc浓度较高,voc燃烧产生的热量足以维持催化反应所需的温度,那么就可关闭燃烧器。按照不同的反应温度,燃烧室壳体可由钢或内衬耐火材料构成。


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