专利名称：自热式催化燃烧反应器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种含低浓度挥发性有机物废气的净化处理反应器，可以应用在溶剂等挥发性有机物可能逸出的小型工厂、车间及其它含挥发性气体的场所。
背景技术：
随着人们环保意识的增强和国家环保法规要求的日益严格，对含低浓度挥发性有机物废气的净化处理已引起人们的重视。目前一般采用焚烧炉、蓄热式热氧化反应器和传统催化燃烧反应器等。带有换热器的焚烧炉的燃料费用高，热损失量较大，而且在高温下易形成NOx导致二次污染，在挥发性有机物浓度低时难以实现自热操作；蓄热式热氧化反应器由蓄热床和燃烧室构成，热量利用率较高，但燃烧室的温度高，易产生NOx和CO形成二次污染；传统催化燃烧反应器的工作温度低，二次污染NOx和CO的量很少，VOCs的去除率较高，但通常需设置一台间壁式换热器，且热回收效率不高，自热操作的VOCs浓度下限要求大于5～10g/m3，处理低浓度废气时，需要外界提供大量的热量。
发明内容
本实用新型的目的是提供了一种热回收效率高、能耗小、废气自热浓度低且其去除率高达95％以上并且能实现自动操作的自热式催化燃烧反应器。
本实用新型的目的是这样实现的一种自热式催化燃烧反应器包括反应器主体、自动控制阀以及控制系统。其中反应器主体由U型筒体及装填在其内上部的惰性填料和下部的催化剂、外部的加热带及保温材料组成；在催化剂装填段安装有热电偶，并且设有控制加热带电源启、闭的控制系统，根据热电偶的温度启、闭电源；自动控制阀分别与进气管和出气管相连，阀门的启、闭及反应物流向变换的周期由时间继电器控制。
附图为实用新型实施例的结构示意图。
具体实施方式
参见附图，自热式催化燃烧反应器主体是由U型筒体5及装填在其内上部的惰性填料6a和6b、下部的催化剂9，外部的加热带8及保温材料7组成；在催化剂装填段9安装有热电偶10，根据热电偶测得的温度反馈启、闭加热带的电源；自动控制三通阀3、12分别与进气管和出气管相连，阀门的启、闭及流向变换的周期由时间继电器11控制。
实用新型所装填的蓄热填料6a和6b选用的是高热容的惰性瓷球或整体式填料。其特点在于热稳定性好、耐高温、蓄热量大，热回收率高，即使可燃物浓度低至0.6g/m3且不补充热量的条件下也能实现自热操作。催化剂9为负载贵金属催化剂或者是金属氧化物催化剂。床层开工时的预热采用在筒体5外缠绕的电加热带8。电加热带电源的启、闭由插入催化剂床层9的热电偶测得的温度反馈控制。保温材料7是硅酸铝耐火纤维板。气体流向变换由两个电动三通阀3、12自动控制，3、12分别设在进气口和出气口，也可以选用一个四通阀。阀3、12的启、闭和周期的调节由时间继电器11预置和控制。
在反应开始阶段，需要预热蓄热填料6a、6b和催化剂9，使床层温度达到催化剂9的活性温度，当床层温度达到设定的温度时，经热电偶10反馈控制，自动切断加热带电源，此时可以开启鼓风机1通入被挥发性有机物污染的废气进行催化燃烧净化。接近室温的废气经阻火器2后，在自动控制阀3、12的控制下，按时间继电器11设定的换向周期交替地从附图所示4a、4b左、右两侧法兰接口进入蓄热填料6a和6b。例如，气体从阀门3进入后，首先经蓄热填料6a被逐渐加热升温，在接近催化剂9时达到催化剂的活性温度，挥发性有机物被催化燃烧，净化的高温废气经蓄热填料6b，将热量传递给填料并积蓄在其中，气体逐渐降温，经阀门12进入排气管。挥发性有机物催化氧化转化率高达95％以上，进、出口气体的温差为50℃以下。当达到时间继电器11设定的半周期后，控制阀3、12启、闭切换，反应物的流向改变，废气经蓄热填料6b进入催化剂段9反应，净化的气体经蓄热填料6a降温后，经阀门12进入排气管。由于整个系统热回收率极高，即使废气中的VOCs浓度低至0.6g/m3，仍能高效、自热运行。当VOCs浓度过低，反应不能自热操作时，控制系统会自动开启加热带的电源，补充少量的热量使反应充分进行，使可燃物的转化率始终维持在较高的水平。催化剂段9的最高温度一般在400～600℃左右，此时经燃烧后排出的气体中的NOx很少，可以避免二次污染。
实施例1由本实用新型反应器，采用商用负载贵金属催化剂，在苯、甲苯和二甲苯三者体积比为1∶1∶1的混合物与空气组成的模拟废气中，当浓度0.654g/m3、换向周期20min和空速为9600h-1时，苯、甲苯和二甲苯的转化率均在96％以上，且反应系统能够维持自热操作。
实施例2由本实用新型反应器，采用商用负载贵金属催化剂，在苯、甲苯和二甲苯三者以体积比为1∶1∶1的混合物与空气组成的模拟废气中，当浓度为3.0g/m3、换向周期50min和空速为9600h-1时，苯、甲苯和二甲苯的转化率均在96％以上，且催化剂不飞温。
权利要求1.一种自热式催化燃烧反应器，包括反应器主体、自动控制阀以及控制系统，其特征是反应器主体由U型筒体及装填在其内上部的惰性填料、下部的催化剂、外部的电加热带及保温材料组成；在催化剂装填段安装有热电偶，并且设有控制加热带电源启、闭的控制系统；自动控制阀分别与进气管和出气管相连，阀门的启闭及反应物流向变换的周期由时间继电器控制和调节。
2.如权利要求1所述的自热式催化燃烧反应器，其特征在于所装填的蓄热填料选用的是高热容的惰性瓷球或整体式惰性填料。
3.如权利要求1所述的自热式催化燃烧反应器，其特征在于所述的催化剂为负载贵金属催化剂或者是金属氧化物催化剂。
4.如权利要求1所述的自热式催化燃烧反应器，其特征在于所用的电加热带，也可以采用设置在进气管路上的燃气烧咀。
5.如权利要求1所述的自热式催化燃烧反应器，其特征在于自动控制阀是两个电动三通阀，分别设在进气口和出气口，也可以选用一个二位四通阀。
专利摘要本实用新型涉及一种含低浓度挥发性有机废气净化器——自热式催化燃烧反应器，它主要是由U型筒体及其内部的蓄热填料和催化剂，外部的加热带和保温材料，自动控制阀和控制系统组成，自动控制阀分别与进气管和出气管相连。废气中的可燃物在催化剂作用下催化氧化，采用高热容的蓄热材料吸收产生的热量，热回收效率高，可燃物的去除率达到95％以上，即使可燃物浓度低至0.6g/m
文档编号F23N5/20GK2779256SQ20042012040
公开日2006年5月10日 申请日期2004年12月20日 优先权日2004年12月20日
发明者李成岳, 韦军, 陈标华, 李建伟 申请人:北京化工大学