专利名称：一种有机废气催化燃烧处理装置和处理方法
技术领域：
本发明提供了一种有机废气催化燃烧处理装置和处理方法，属于环保技术领域，特别适用于废气量和废气中目标气体浓度波动大的有机废气的稳定达标处理。
背景技术：
各种工业生产，如金属印刷、绝缘材料、漆包线、炼焦、油漆和化工等行业都产生大量含有毒有害物质的废气，此外，工业或生活污水处理场由于受到物理、化学或生物等因素的作用，废水在处理过程中也常常挥发出大量有机废气，尤其是废水预处理设施如均质池、缓冲池、浮选池、隔油池和酸化池等，挥发出的有毒有害物质浓度较高。这些有毒有害物质包括挥发酚、苯系物、硫化物、有机胺等，严重污染环境，同时对污水处理场操作人员身心健康造成危害。对于这种含较高浓度有机物质的废气，目前的处理方法多为热力燃烧、催化燃烧、蓄热燃烧或蓄热催化燃烧等。由于废气中的有机物质含量本身不足以完成燃烧过程，因此需要辅助燃料将气体温度提升到一定温度后，再通入废气使其中的有机物质发生分解，完成无害化过程，此为热力燃烧。催化燃烧和蓄热燃烧技术都设置有反应热回收设施，这两种技术是目前应用较广泛的技术。蓄热催化燃烧是催化燃烧和蓄热燃烧两种技术的结合。CN2590648Y提供了 一种用于有机废气净化的催化燃烧装置，该装置由壳体、进气罩、排气口、双层翼片式换热器、若干组电热管和若干层催化层构成，其中电热管和催化层复合、交错设置，因而对废气量和废气浓度变化有较强的适应能力，但结构较复杂，制造加工比较麻烦；CN201043752Y所述的催化燃烧装置由电加热管、空气混合器、高活性催化剂反应区和保证反应区等部分组成，其中高活性催化剂反应区和保证反应区均设置有催化齐IJ，通过设置两个反应区，可保证在废气量波动较大或废气中有毒有害物质浓度波动较剧烈时废气的稳定达标排放。专利CN101062463A将炼油、化工等企业各环节排放的恶臭废气按VOC浓度分为高VOC浓度废气和低VOC浓度废气，并分别进行处理。该技术虽然可以最终实现废气的无害化处理，但为使低浓度废气得到浓缩，达到催化燃烧装置进气浓度要求，设置了吸附装置，因而会增加投资费用，也使工艺流程更加复杂。以上装置还存在一个缺点催化燃烧催化剂有效成分一般都是贵金属，如钼、钯等，而高温环境会影响催化剂的使用寿命，而在催化燃烧装置设计时，需要根据最大的废气流量进行设计，以保证在最大废气流量时达到所需的净化效果。因此当废气中有机物质浓度较长时间处于较低水平，或者废气量较长时间处于较低流量时，即使只有部分催化剂床层参与废气的催化燃烧反应(已达到净化效果)，反应后的高温净化气也会通过全部未参与催化燃烧反应的催化剂床层，从而缩短催化剂使用寿命。
发明内容
针对现有催化燃烧装置的不足，本发明提供了一种有机废气催化燃烧装置及废气处理方法，本发明装置和方法可以有效延长催化剂的使用寿命。本发明有机废气催化燃烧处理装置，包括至少两段依次连通的催化剂床层，除最末段催化剂床层外的每段催化剂床层出口，与最末段催化剂床层出口主排气管线之间设置旁路管线，每个旁路管线上均设置阀门，设置在线分析设备检测最终排放气的有机物浓度。本发明有机废气催化燃烧处理装置中，催化剂床层可以根据需要设置2 5段，一般设置2段即可，催化剂床层为串联连接。每段催化剂床层的催化剂用量可以相同，也可以不同。本发明有机废气催化燃烧处理装置中，根据在线分析设备的检测结果，可以采用手动控制旁路管线阀门，使最终排放废气浓度符合排放指标。本发明有机废气催化燃烧处理装置中，根据在线分析设备的检测结果，可以设置自动控制系统，在线分析设备与自动控制系统以电连接方式连接，自动控制系统为本领域普通的控制器，根据检测到的有机物浓度与设定的控制浓度进行对比，实际排放浓度高于控制浓度时，关闭旁路管线阀门，使废气通过更多的催化剂床层，提高废气的净化效果。上述自动控制系统的构成和结构是本领域技术人员熟知的技术内容。在线分析设备可以选用总烃监测仪。本发明有机废气催化燃烧处理方法，使用本发明上述有机废气催化燃烧处理装置。有机废气可以是各种过程产生的有机废气，有机物的浓度一般为2000 10000 mg/m3内任意范围内。本发明方法中，催化燃烧反应器中使用催化燃烧催化剂，催化燃烧的反应条件和催化燃烧催化剂可以按本领域一般知识确定。如催化燃烧反应条件一般为反应器入口温度20(T400°C，气体体积空速(标准状态下计算)为600010000011'催化燃烧催化剂可以选择市售常规产品，如蜂窝状或颗粒状贵金属催化剂，蜂窝状或颗粒状非贵金属催化剂等，催化剂的活性组分为贵金属钼、钯，或非贵金属锰、铜、铬、铈、镧、钒等中的一种或几种。本发明方法中，如果有机废气的流量减小或浓度降低，可以使用较少数量的催化燃烧催化剂床层；反之，则使用较多数量的催化燃烧催化剂床层。本发明装置和方法可以适应气量波动或浓度波动较大的有机废气净化处理,在气量较小或浓度较低时，使用部分催化燃烧催化剂床层，即可以达到净化效果，此时后续的催化床层可以闲置，避免了长期在高温下使寿命降低的不足。提高了催化燃烧装置的综合利用效果，降低了运转费用。
图1为实施本发明所述有机废气催化燃烧处理装置结构原理示意图，其中1、进气管；2、主排气管；3、催化剂床层A ;4、催化剂床层B ； 5、调节阀A ;6、调节阀B ；7、废气在线分析设备；8、控制系统。
具体实施例方式 下面结合附图进一步说明本发明方法的实施方式
如图1所示，本发明有机废气催化燃烧处理装置由串联连接的两个催化剂床层A和催化剂床层B、调节阀A和B、控制系统8、废气在线分析设备7及连接管线等组成。当进入装置的废气中目标气体浓度或处理气量较低时，由于反应充分，主排气管线2中的目标气体浓度处于低水平，即处于设定值以下，此时，控制系统开启调节阀5，同时关闭调节阀6，只有催化剂床层A参与废气的催化燃烧反应；当进气管线中目标气体浓度升高或废气量增大时，由于废气在催化剂床层A中反应不充分，导致主排气管线2中目标气体浓度值升高而超过设定限值，此时，控制系统将自动开启调节阀B，同时关闭调节阀A，催化剂床层A和催化剂床层B均参与废气的催化燃烧反应，以满足废气净化处理要求。本装置通过设置两个串联连接的催化剂床层，可保证废气中目标气体浓度波动较大或废气量波动较大时废气的稳定达标排放，同时，当废气中目标气体浓度较低或废气量较低时，只有一个催化剂床层处于高温环境，而另一个催化剂床层未参与催化燃烧反应，并处于较低温环境中，从而使催化剂寿命最大化。
实施例某污水处理场隔油池、浮选池和含油污水罐等排出的有机废气采用催化燃烧装置进行处理。正常操作情况下，隔油池、浮选池和含油污水罐等排放的废气中非甲烷总烃浓度2000 5000mg/Nm3，但在含油污水罐大呼吸期间，混合废气中非甲烷总烃浓度4000 8000mg/Nm3。主要操作条件整个装置由两段催化剂床层组成，正常操作条件下，废气通过一个床层，在含油污水罐大呼吸期间，废气通过两段催化剂床层，废气进催化剂床层温度350 °C，反应空速SOOOh'经处理后，净化废气中非甲烷总烃浓度<120mg/Nm3。
权利要求
1.一种有机废气催化燃烧处理装置，其特征在于有机废气催化燃烧处理装置包括至少两段依次连通的催化剂床层，除最末段催化剂床层外的每段催化剂床层出口，与最末段催化剂床层出口主排气管线之间设置旁路管线，每个旁路管线上均设置阀门，设置在线分析设备检测最终排放气的有机物浓度。
2.按照权利要求1所述的装置，其特征在于有机废气催化燃烧处理装置中，催化剂床层设置2 5段。
3.按照权利要求1所述的装置，其特征在于采用手动控制旁路管线阀门。
4.按照权利要求1所述的装置，其特征在于设置自动控制系统，在线分析设备与自动控制系统以电连接方式连接，自动控制系统根据检测到的有机物浓度与设定的控制浓度进行对比，实际排放浓度高于控制浓度时，关闭旁路管线阀门，使废气通过更多的催化剂床层，提高废气的净化效果。
5.按照权利要求1所述的装置，其特征在于在线分析设备选用总烃监测仪。
6.—种有机废气催化燃烧处理方法,其特征在于使用权利要求1至5任一权利要求所述的有机废气催化燃烧处理装置。
7.按照权利要求6所述的方法，其特征在于有机废气中有机物的浓度为2000 10000 mg/m3内任意范围内。
8.按照权利要求6所述的方法，其特征在于催化燃烧反应器中使用催化燃烧催化剂，催化燃烧反应器入口温度20(T40(rc，气体体积空速为eoocTioooootr1。
9.按照权利要求6所述的方法，其特征在于催化燃烧催化剂使用蜂窝状或颗粒状贵金属催化剂，蜂窝状或颗粒状非贵金属催化剂，催化剂的活性组分为贵金属钼、钯，或非贵金属锰、铜、铬、铈、镧、钒中的一种或几种。
10.按照权利要求6所述的方法，其特征在于有机废气的流量减小或浓度降低，使用较少数量的催化燃烧催化剂床层；反之，则使用较多数量的催化燃烧催化剂床层。
全文摘要
本发明涉及一种有机废气催化燃烧处理装置和方法。本发明设置有至少两个串连连接的催化剂床层，每个床层均有排气管线连接到主排气管线上，主排气管线上设置有废气在线分析设备，自动监测主排气管线上的目标气体浓度。当目标气体浓度监测值低于设定值时，系统通过控制调节阀，只有一个催化剂床层参与催化燃烧反应；当目标气体浓度监测值超过设定值时，系统通过控制调节阀，此时，两个催化剂床层同时参与催化燃烧反应。因此，本装置特别适用于废气量和废气中目标气体浓度波动大的有机废气的稳定达标处理，同时可使催化剂寿命最大化，最大程度的节省操作费用。
文档编号F23G7/07GK103047662SQ20111031331
公开日2013年4月17日 申请日期2011年10月17日 优先权日2011年10月17日
发明者王明星, 张龙, 齐慧敏, 王海波, 刘忠生 申请人:中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司抚顺石油化工研究院