专利名称：一种油气催化反应装置及催化燃烧处理系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及油气催化燃烧处理技术，具体涉及一种油气催化反应器装置及利用催化反应消除各种浓度油气的催化燃烧处理系统，可以在油库、加油站、工厂等直接使用，也可以在油气回收系统末端使用。
背景技术：
2007年6月，国家环境保护总局颁布的《储油库大气污染物排放标准》等三项污染物排放控制标准要求，储油库等油品大周转量场合安装的油气回收处理装置应符合油气排放浓度彡25mg/L和处理效率彡95 %的要求。而现在油气回收方法，如活性炭吸附法、溶剂吸收法、冷凝法和膜分离法等都不同程度存在着回收效率不高，达不到标准要求，寿命短，价格昂贵，耗能高等问题，造成其应用并不普遍。随着环保意识与环保标准越来越严格，其中德国标准要求达到99. 9%的处理效率。仅仅依靠回收技术不能达到如此严格的标准，回收加上燃烧的方法更为可行。直接燃烧法由于火焰温度高容易产生二次污染(
NOx )，限制了其应用。催化燃烧法是完全的催化氧化，在催化剂的作用下，使废气中的有
害可燃组分在温度较低的条件下完全氧化。催化燃烧不受油气浓度的限制，可以在低温下起燃，不会产生二次污染，是一种高效环保的燃烧技术。但如今催化燃烧存在的问题是催化剂在高温下易烧结而失活，油气燃烧是一种强烈的放热反应，如果处理不当燃烧器温度会急剧上升造成“飞温”。另一方面油库中的油气浓度是随着温度的变化而改变的，例如在环境温度为40°C时油气浓度可达42% ；环境温度5°C时，油气浓度可达四％，所以经过处理后或置换后的油气浓度也是不同的。如今的催化燃烧器多针对一种浓度，才不会导致飞温。当浓度改变时，必须要重新设定运行参数甚至重新设计燃烧器结构及尺寸参数。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术存在的不足，提出一种带换热器的催化反应装置，可以适应变浓度的油气催化燃烧，结构简单，操作方便，可自动抑制飞温，防止催化剂烧结。进一步还提出一种使用这种催化反应装置的催化燃烧处理系统。本发明的技术方案如下
一种带换热器的催化反应装置，由换热器和催化反应器组成，其特在于所述催化反应器装在换热器内腔中，换热器分别设有进气口和出气口 ；
所述催化反应器由催化剂组件和铜管构成；催化剂放置在两个锥形穿孔板组成的空腔中组成一个催化剂组件，数个组件间隔一定距离设置在铜管之中，铜管的一端为进气口，一端为出气口，均伸出于换热器之外，催化剂组件锥尖朝向出气方向。以上催化反应装置的特点在于将换热器和催化反应器集成为一体，可以通过调节进入换热器的气流速度，来控制催化反应器表面的散热。特别是当催化器内温度过高时，增加气流流速，降低催化剂表面的温度，防止催化剂烧结造成的失活。另外，催化反应器把组件设计成锥形，一方面可以减少燃烧热的向中心的横向内扩散，降低反应器中心轴附近的温度，另一方面可以减薄反应器内表面的边界层，增强对外界的换热；将催化剂分成数个催化剂组件并间隔一定距离放置的目的是防止颗粒型催化剂堆积在一起形成热量纵向内扩散，造成温度急剧升高，引起催化剂烧结；通过催化剂组件的间隔，将每一催化剂组件上反应生成的热量传递到壁面，由外壁面上的散热肋片与外界对流换热带出。该催化反应装置适于低氧油气催化燃烧，采用多层、内锥形结构保证低氧低浓度油气燃烧效率。本发明进一步提出一种利用以上催化反应装置形成的催化燃烧处理系统，其由带换热器的催化反应装置、一个换热器、一个预热器、数个流量控制阀，温度控制系统和连接管道组成；从油罐输出的油气经过一个三通后分成两路一路由第一流量控制阀通过连接管路接入换热器；另一路通过连接管路接入催化反应装置表面的换热器，然后再经连接管路接入换热器；所述换热器的出气端通过连接管路连接预热器，预热器的出气端又通过连接管路连接带换热器的催化反应装置中的催化反应器，催化反应器的出气通过连接管路接出，并分两路，一路接回换热器，另一路由第二流量控制阀控制作为废气排出。另外，换热器还直接接出有废气管。所述温度控制系统通过信号线连接催化反应器和预热器的出口端设置的温度传感器，检测这些位置的温度；通过控制线连接第一和第二流量控制阀，根据温度传感器检测到的温度对阀的流量进行控制。本发明提出的催化反应装置以及使用这种催化反应装置的催化燃烧处理系统结构简单，操作方便，可以适应变浓度的油气催化燃烧，自动抑制飞温，防止催化剂烧结。
图1是带换热器的催化反应装置的结构示意图； 图2是催化燃烧处理系统的结构示意图。
具体实施例方式以下结合附图进一步说明本发明的结构
参见图1，本催化反应装置由换热器4和催化反应器6组成，催化反应器装在换热器内腔中，换热器分别设有进气口和出气口。催化反应器6由催化剂组件61、铜管62及铜管外壁上的散热肋片63组成。催化剂选用颗粒状的贵金属催化剂或将催化剂经化学工艺涂在金属丝网表面上，将催化剂放置在两个锥形穿孔板组成的空腔中，厚度小于0. 8cm,组成一个催化剂组件61，将数个组件间隔一定距离放置在铜管62之中，铜管的一端为进气口，一端为出气口，均伸出于换热器之外。 另外在铜管的外壁面上设置散热肋片63。本发明所使用的催化剂包括贵金属(钯、钼)或金属氧化物催化剂。基于以上催化反应装置，本发明进一步提出一种催化燃烧处理系统，参见图2，其由带换热器的催化反应装置、一个换热器7、一个预热器2、数个流量控制阀，温度控制系统和连接管道组成。从油罐输出的油气经过一个三通后分成两路一路由第一流量控制阀3 通过连接管路接入换热器7 ；另一路通过连接管路接入催化反应装置表面的换热器4，然后再经连接管路接入换热器7。换热器7的出气端通过连接管路连接预热器2，预热器2的出气端又通过管路连接催化反应器6，催化反应器的出气通过管路接出，并分两路，一路接回换热器7，另一路由第二流量控制阀5控制作为废气排出。另外，换热器7也直接接出有废气管。温度控制系统1通过信号线连接催化反应器和预热器的出口端设置的温度传感器， 检测这些位置的温度，并通过控制线连接第一和第二流量控制阀3和5，根据温度传感器检测到的温度对阀的流量进行控制。温度控制系统根据催化反应器内的温度(热电偶测得)来控制流量阀的开度，从而控制催化反应器表面的换热量或换热器的换热量，最终达到使催化反应器内温度稳定的目的。本系统的工作方式
油气在风机作用下经过一个三通，分成两股一股由流量控制阀3直接进入换热器7 ； 另一股油气通往带换热器4的催化反应装置，在催化反应器的表面对其散热后，又进入换热器7。如果温度控制器检测到反应器中的任一测点温度高于800°C，通过第一流量控制阀 3可以增加进入换热器4的低温油气流量，从而增加换热器4中气体的流速，增强反应器外壁面与油气的对流换热，最终降低反应器的温度。反之亦然。预热器2由缠有电加热带(丝) 并由绝热材料包敷筒体和用于温度检测的热电偶组成，其的作用是控制进入反应器的油气温度。启动时，预热器2加热气体，使出口温度达到反应器的起燃温度。如油气浓度过低， 经过换热器7得到的热量不足以加热到油气到起燃温度，预热器2就一直工作；当油气浓度高，燃烧放热大，预热停止。当预热器出口温度过高(大于400°C)，温度控制器1控制第二流量控制阀5的开度，直接向大气排除部分废气，减少进入换热器7的气量，从而减少油气从换热器7得到的热量，降低油气温度。启动后，本系统有数个工作状态
状态1 浓度过低时，预热器2工作，第二流量控制阀5关闭，第一流量控制阀3全开。状态2 浓度过高时，预热器2停止加热，第二流量控制阀5全开，第一流量控制阀 3关闭，油气可以自行燃烧。如温度过高，可减少进入的油气总量。状态3 浓度合适时，预热器不工作，第二流量控制阀5关闭或保持一定开度，第一流量控制阀3保持一定开度。
权利要求
1.一种带换热器的催化反应装置，由换热器和催化反应器组成，其特在于所述催化反应器装在换热器内腔中，换热器分别设有进气口和出气口；所述催化反应器由催化剂组件和铜管构成；催化剂放置在两个锥形穿孔板组成的空腔中组成一个催化剂组件，数个组件间隔一定距离放设置在铜管之中，铜管的一端为进气口， 一端为出气口，均伸出于换热器之外，催化剂组件锥尖朝向出气方向。
2.根据权利要求1所述的带换热器的催化反应装置，其特征在于所述铜管的外壁面上设置有散热肋片。
3.利用权利要求1或2所述的催化反应装置形成的催化燃烧处理系统，其特征在于 其由权利要求1所述的带换热器的催化反应装置、一个换热器、一个预热器、数个流量控制阀、温度控制器和连接管道组成；从油罐输出的油气经过一个三通后分成两路一路由第一流量控制阀通过连接管路接入换热器；另一路通过连接管路接入催化反应装置表面的换热器，然后再经连接管路接入换热器；所述换热器的出气端通过连接管路连接预热器，预热器的出气端又通过连接管路连接催化反应装置中的催化反应器，催化反应器的出气通过连接管路接出，并分两路，一路接回换热器，另一路由第二流量控制阀控制作为废气排出；所述温度控制器通过信号线连接催化反应器和预热器的出口端设置的温度传感器，检测这些位置的温度；通过控制线连接第一和第二流量控制阀，根据温度传感器检测到的温度对阀的流量进行控制。
4.根据权利要求3所述的催化反应装置形成的催化燃烧处理系统，其特征在于所述换热器还直接接出有废气管。
全文摘要
一种带换热器的催化反应装置，其由催化反应器装在换热器内腔中组成，催化反应器由催化剂组件和铜管构成，催化剂放置在两个锥形穿孔板组成的空腔中组成一个催化剂组件，数个组件间隔一定距离放置在铜管之中，铜管的一端为进气口，一端为出气口，均伸出于换热器之外，催化剂组件锥尖朝向出气方向。进一步还提出一种利用以上催化反应装置形成的催化燃烧处理系统，其由带换热器的催化反应装置、换热器、预热器、数个流量控制阀，温度控制系统和连接管道组成。以上装置及系统结构简单，操作方便，可以适应变浓度的油气催化燃烧，自动抑制飞温，防止催化剂烧结。
文档编号F23G7/07GK102287834SQ201110202048
公开日2011年12月21日 申请日期2011年7月19日 优先权日2011年7月19日
发明者周建忠, 周德文, 杜扬, 王培文, 钱海兵 申请人:杜扬