旋转式VOCs催化氧化反应器的制作方法

本发明涉及有机废气的净化处理技术领域，尤其涉及一种旋转式VOCs催化氧化反应器。

背景技术：

随着我国经济的发展，工业固定源的挥发性有机物（VOCs）对我国重点城市群和重点区域大气污染的影响日益凸现。VOCs所涉及的行业众多，包括涂装工艺、石油石化、包装印刷、医药化工等。2010年5月，国务院办公厅提出了加强挥发性有机物污染防治工作的要求，2015年6月19日，根据《中华人民共和国大气污染防治法》、《排污费征收使用管理条例》、《国务院关于印发大气污染防治行动计划的通知》等规定，财政部、发改委、环保部三部委联合印发《挥发性有机物排污收费试点办法》，也体现了国家对VOCs污染治理的高度重视。

目前，VOCs净化处理技术可分为回收技术与销毁技术两大类。回收技术是通过物理方法采用选择性吸附或选择性渗透实现富集分离有机污染物，包括吸附、吸收、冷凝及膜分离等。销毁技术是通过氧化反应，将有机污染物氧化为二氧化碳和水等无害小分子的方法，包括催化燃烧、催化氧化、生物氧化、低温等离子体和光催化氧化等。针对工业VOCs排放强度大、污染物种类多、持续时间长的特点，蓄热式催化氧化技术或集成吸附浓缩技术的蓄热催化氧化技术成为工业VOCs污染治理的首选。

目前普遍使用的是两体蓄热式催化氧化装置，公开号为CN102721073A的专利公开了一种带余热利用的蓄热式催化燃烧装置，借助催化燃烧过程中产生的热量维持催化燃烧持续运行，并将余热利用装置设置在两个催化燃烧床的上部，通过换热器将催化燃烧产生的热量传递给提取热量的介质，回收多余热量。但是，该装置体积大，通过换向阀改变气流方向，在进行换向操作时，部分待处理废气不可避免的会直接流向气体出口，造成废气泄漏。

公开号为CN103216838A的专利公开了一种无泄漏蓄热式催化燃烧装置，通过一个升降式三通截止阀连接两个两体蓄热式催化燃烧装置，每个工作单元内换向操作是在不工作的状态下进行，但是，该装置设备利用率低，两个蓄热式催化燃烧装置独立分开，运行过程中热损失严重、占地面积大。

此外，VOCs催化氧化装置中的催化氧化反应常易引发爆燃等情况，影响企业安全生产，如何能够既实现高效低耗脱除VOCs，又保证装置的安全性也是需解决的一个重要问题。

技术实现要素：

针对上述存在的问题，本发明目的在于提供一种热利用率高、运行成本低、结构紧凑、维护方便的旋转式VOCs催化氧化反应器。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种旋转式VOCs催化氧化反应器，所述的反应器为密封的壳体，所述的壳体中部设有旋转轴，旋转轴和壳体之间设有多组圆弧形的催化反应模块，所述的催化反应模块由上层的催化床和下层的蓄热体所组成，催化床和蓄热体固定安装在旋转轴上，旋转轴上的催化反应模块不少于两组，旋转轴上相邻的两组催化反应模块之间设有绝气分隔板，所述的壳体顶部设有连通层，不同的催化反应模块的顶部均连接在连通层上，壳体的两侧分别设有进气口和排气口，进气口和排气口分别连接在不同催化反应模块的蓄热体的底部。

本发明所述的壳体内连通层的顶部设有泄爆阀，壳体的底部设有排污口；当壳体内的催化床的反应温度过高或者压力过高时，通过泄爆阀释放多余的热量或压力，避免事故的发生，装置反应完成后，通过排污口将壳体内反应残留的颗粒进行清理，方便装置的维护和检修。

本发明所述的壳体内设有布气管连接在进气口上，布气管设置在蓄热体的正下方，所述的布气管上连接有电热装置；由于装置开始未进行循环工作时，蓄热体内部不存在热量，需要通过电热装置辅助加热，当装置循环工作后，电热装置就不需要持续供热了。

本发明所述的壳体的内壁由保温材料所组成，壳体内部通过保温材料和分隔板将多组催化反应模块分隔成多个独立的反应区，防止壳体内部能量的流失。

本发明所述的蓄热体由蓄热陶瓷所组成，所述的蓄热陶瓷为鞍环蓄热陶瓷或蜂窝蓄热陶瓷中的一种或两种。

本发明所述的催化床上设有催化剂，所述的催化剂为工业VOCs催化净化催化剂；其中包括Pt、Pd等活性组分的蜂窝型整体催化剂或颗粒催化剂。

本发明所述的壳体内部设有旋转电机和控制系统，所述的旋转电机连接在旋转轴上；通过控制系统控制装置的工作循环，即控制旋转轴的旋转时间和旋转角度；工作循环的切换可以通过蓄热陶瓷层的温度进行控制，以避免过高的温度影响催化剂寿命；当有机废气浓度变化不大的情况下，也可以设定每一个工作循环的时间，根据时间进行工作循环的切换。

本发明的优点在于：

1）本发明的装置的能量利用率高，运行成本低；

2）本发明的装置结构简单，通过旋转切换进气方向，结构紧凑；

3）本发明中的任意两组催化反应模块形成一个工作单元，有机废气由一组催化反应模块进入，经催化净化由另一组催化反应模块排出，过程中实现两次催化深度净化并完成余热截留；

4）当旋转切换进气状态后，截留的余热将被利用来预热新进待处理废气，极大地降低了反应器运行能耗；

5）当本发明的旋转轴装配两组以上的催化反应模块时，可实现在不停机的情况下的在线检修工作；

6）反应器壳体安装泄爆阀和排污口，提高了装置的安全性。

附图说明

图1为本发明的装置结构简图；

图2为本发明的含有两组催化反应模块的反应器的结构图；

图3为本发明的含有三组催化反应模块的反应器的结构俯视图。

其中，1 壳体，2 催化床（一组），2-1 催化床（二组），2-2 催化床（三组）3 旋转轴；4 蓄热体（一组），4-1 蓄热体（二组），5 排气口，6 排污口，7 旋转电机，8 进气口，9 布气管，10 泄爆阀，11 分隔板，12 连通层。

具体实施方式

下面结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步详细的描述。

实施例1：如图1、2和3所示的一种旋转式VOCs催化氧化反应器，所述的反应器为密封的壳体1，所述壳体1的中部设有旋转轴3，旋转轴3和壳体2之间设有多组圆弧形的催化反应模块，所述的催化反应模块由上层的催化床2和下层的蓄热体4所组成，催化床2和蓄热体4固定安装在旋转轴3上，旋转轴3上的催化反应模块不少于两组，旋转轴3上相邻的两组催化反应模块之间设有绝气分隔板11，所述的壳体1的顶部设有连通层12，不同的催化反应模块的顶部均连接在连通层12上，壳体1的两侧分别设有进气口8和排气口5，进气口8和排气口5分别连接在不同催化反应模块的蓄热体4或4-1的底部。

实施例2：如图2所示，本发明提供的一种含有两组催化反应模块的旋转式VOCs催化氧化反应器，每组催化反应模块由一个催化床2和一个蓄热体4形成一个扇形气流通道，催化反应模块的上部通过与反应器壳体1形成的连通层12与另一组催化反应模块连通；依次通过另一种催化反应模块的催化床2-1和蓄热体4-1，最后到达排气口5，两组催化反应模块设置有绝气分隔板11，通过装配在旋转轴3上，通过旋转轴3的旋转，改变催化反应模块之间的进气气流方向。

实施例3：如图3所示，本发明提供的一种三组催化反应模块的旋转式VOCs催化氧化反应器，其中任意两组催化反应模块形成一个环形气流处理工作单元，剩余一组催化反应模块可以实现降温检修等工作；整个反应器可以根据需要设置多组催化反应模块。

实施例4：如图2和3所示，装置进行工作循环切换，根据旋转轴3装配的催化反应模块数量，设定旋转角度，例如，装配两组催化反应模块的反应器，每次切换旋转角度为180°，装配三组催化反应模块的反应器，每次切换旋转角度为120°。

实施例5：如图1和2所示，本发明的装置的操作方法如下：

1）在布气管的电热装置作用下对第一组催化反应模块的蓄热体进行预热，达到适宜的反应温度，约为350℃后，由进气口8进入壳体1的VOCs废气通过蓄热体4预热，升温至300℃~400℃；

2）经上方的催化床2的催化剂催化氧化作用，VOCs被氧化为二氧化碳和水等无害小分子，残余尾气再经过连通层2到达第二组催化反应模块的催化床2-1，进行更高温度的深度氧化；

3）两次氧化过程产生的热量随着反应后的气流运动，进入第二组催化反应模块的蓄热体4-1，蓄热体4-1将气体中的热量进行截留，储存起来，反应完成后的气体通过排气口5排出；

4）旋转电机7带动旋转轴3进行旋转，将第二组催化反应模块的蓄热体4-1旋转至进气口8的上方，用于下一组待处理废气的预热；预热完冷却后的第一组催化反应模块的蓄热体4旋转至排气口5的上方，用于下一组待处理废气的蓄热操作。

实施例6：如图1、2和3所示，壳体1内部设有旋转电机7和控制系统，所述的旋转电机7连接在旋转轴3上；通过控制系统控制装置的工作循环，即控制旋转轴3的旋转时机、旋转频率和旋转角度；工作循环的切换可以通过蓄热陶瓷层4或4-1的温度进行控制，以避免过高的温度影响催化剂寿命；当有机废气浓度变化不大的情况下，也可以设定每一个工作循环的时间，根据时间进行工作循环的切换。

实施例7：如图1、2和3所示，本发明的装置VOCs催化氧化装置较适宜的VOCs浓度>1.0g/m³，若待处理废气浓度小于1.0g/m³，也可以在本装置之前先采用沸石转轮吸附浓缩技术，将VOCs浓度提高到本装置适用的浓度。

需要说明的是，上述仅仅是本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的保护范围，在上述实施例的基础上所做出的任意组合或等同变换均属于本发明的保护范围。