本发明涉及vocs气体净化领域，具体地说，涉及一种治理低浓度vocs的安全高效的催化反应器。
背景技术
近年来，随着国家及地方环保标准的日益严格，炼化企业产品灌装区域或罐区挥发的高浓度vocs有机气体通常选择组合式的治理方法，即传统的vocs气体回收方法+vocs末端销毁方法。传统vocs气体回收方法包括吸附法、冷凝法或膜分离法，这些方法已经发展成熟，而vocs末端治理的销毁方法主要依靠催化氧化法。目前的催化氧化法主要反应设备为催化反应器，用催化反应器来处理低浓度的vocs物料时，物料的浓度可能处于爆炸浓度范围以内，从而给低温催化氧化工艺带来极大的安全隐患，尤其是目前市场上的大部分催化氧化反应器，并不能满足机械防爆和高效处理vocs的要求。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种安全高效的低温催化氧化反应器，使低温催化氧化反应工艺在处理低浓度的vocs物料时更加安全可靠。
本发明所提供的用于vocs气体净化的催化反应器，包括反应器筒体和位于筒体内部的催化反应床以及气体分布器，筒体的一端设置有物料入口，另一端设置有净化气排放口，其中：催化反应床包括格栅支撑件和活动式格栅板，格栅支撑件与反应器筒体内壁焊接在一起；在催化反应床的周边，沿催化反应床的高度上设置方形隔板，方形隔板围成方筒形格套，且方形隔板与格栅支撑件连接；在反应器筒体的净化气排放口一端设置安全泄放通道。
优选地，活动式格栅板的数量为2～4块。
优选地，催化反应床的横截面为方形，催化反应床与筒体之间横截面为月牙形的空间内，填充有陶瓷棉。
优选地，催化反应床至少为两层。
优选地，催化反应床为两层，靠近物料入口端的床层填充纳米银催化剂，靠近净化气排放口一端的床层填充金属铂或金属钯催化剂。
优选地，催化剂与方形隔板之间填充陶瓷棉。
优选地，气体分布器包括锥形分布器和孔板式气体分布器，锥形分布器和孔板式气体分布器与物料入口管路依次连接。
优选地，反应器筒体中设置蓄热陶瓷层。
优选地，催化反应床安装有远传温度变送器。
优选地，催化反应器的物料入口和净化气排放口均安装阻爆轰型阻火器。
本发明的有益效果：
(1)活动式格栅板的设计有利于填装或更换不同床层的催化剂；空隙之间均填充陶瓷棉可有效避免vocs物料的泄露，提高vocs的处理效率；
(2)方筒形格套可以有效杜绝vocs物料进入催化反应床与筒体之间的空间中，提高催化床的反应效率；
(3)锥形气体分布器和孔板式分布器使vocs物料进入催化反应床层之前能够非常均匀地分布，从而使催化剂得到高效利用；
(4)反应器上部设有爆炸能量安全泄放通道，反应器出入口设有安全有效的阻爆轰型阻火器，能够使爆炸损害降至最低，提高反应器安全性能；
(5)蓄热陶瓷层用于存储热量和进行热回收，在低浓度vocs物料不足以维持反应器起燃时，蓄热陶瓷有助于维持反应器内温度，降低能耗。
附图说明
图1为本发明实施例4所述催化反应器的示意图；
图2为本发明所述催化反应器中催化反应床的横截面示意图；
图3为催化反应床的格栅铺设图；
标号说明：
1--vocs物料入口管路；2--反应器筒体；3--锥形气体分布器；
4--格栅支撑件；5--活动式格栅板；6--孔板式气体分布器；
7--陶瓷棉；8a-8c：陶瓷棉；9--低温催化反应床；
10--高温催化反应床；11a-11c：远传温度变送器；12--蓄热陶瓷；
13--人孔；14--安全泄放通道；15--净化气排放口；16--方形隔板。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。
实施例1
一种用于vocs气体净化的催化反应器，包括反应器筒体和位于筒体内部的催化反应床以及气体分布器，筒体的一端设置有物料入口，另一端设置有净化气排放口和安全泄放通道，催化反应床包括格栅支撑件和2块活动式格栅板，格栅支撑件与反应器筒体内壁焊接在一起；在催化反应床的周边，沿催化反应床的高度上设置方形隔板，方形隔板围成方筒形格套，且方形隔板与格栅支撑件连接；催化反应床的横截面为方形，催化反应床与筒体之间横截面为月牙形的空间内，填充有陶瓷棉。
上述反应器中，活动式格栅板的设计有利于填装或更换不同床层的催化剂；空隙之间均填充陶瓷棉可有效避免vocs物料的泄露，提高vocs的处理效率；方筒形格套可以有效杜绝vocs物料进入催化反应床与筒体之间的空间中，提高催化床的反应效率，反应器上部设有爆炸能量安全泄放通道，反应器出入口设有安全有效的阻爆轰型阻火器，能够使爆炸损害降至最低，提高反应器安全性能。
实施例2
如实施例1所述的催化反应器，不同之处在于：活动式格栅板的数量为4块，且入口管路的出口处连接有锥形气体分布器，vocs物料通过锥形气体分布器的环形空间和顶部圆孔进入反应器，vocs物料较为均匀的分布于整个反应器的横向截面内。之后vocs物料进一步通过固定在反应器底部的孔板式分布器，并通过其分布作用进一步均匀分布于反应器的径向截面上，从而使vocs物料进入催化反应床层之前能够非常均匀的分布，使催化剂得到高效利用。
实施例3
如实施例2所述的催化反应器，不同之处在于：活动式格栅板的数量为4块，且反应器筒体中设置两层蓄热陶瓷层，一层靠近物料的入口端，另一层靠近净化气的排放口一端，蓄热陶瓷层用于存储热量和进行热回收，在低浓度vocs物料不足以维持反应器起燃时，蓄热陶瓷有助于降低能耗，维持反应器内温度。
实施例4
如实施例3所述的催化反应器，不同之处在于：催化反应床为两层，靠近物料入口端的床层填充纳米银催化剂，靠近净化气排放口一端的床层填充金属铂催化剂。纳米银催化剂相对于贵金属催化剂可节省催化剂投资成本，同时高效的去除较高浓度的vocs物料(例如vocs物料的浓度是1g/m3-10g/m3，vocs去除效率高达98％以上)；廉价催化剂又可以降低反应温度，降低运行成本；上-贵金属铂催化剂可以继续高效转化剩余的vocs物料，从而使vocs物料接近“零排放”。
实施例5
如图1所示，反应器气相通道采用“下进上出”的工作方式。vocs物料入口管路1进入反应器内。入口管路的出口处连接有锥形气体分布器3，vocs物料通过锥形气体分布器环形空间和顶部圆孔进入反应器，vocs物料较为均匀的分布于整个反应器的横向截面内。之后vocs物料进一步通过固定在反应器底部的孔板式分布器6，并通过6的分布作用进一步均匀分布于反应器的径向截面上，从而使vocs物料进入催化反应床层之前能够非常均匀的分布，从而使催化剂得到高效利用。
安全高效低温催化氧化反应器整体上采用“外圆内方”的设计形式。外部筒体为圆形，填装催化剂的床层横截面则为方形。在整个催化床层的高度上设有方形隔板16有效杜绝vocs物料进入圆方之间的月牙形空间，方形隔板16与格栅支撑件4连接。方形截面的催化床层有利于填装方形体催化剂。圆方之间的半月形空间内填充有降温隔热陶瓷棉。如此设计优点是：圆形外壳设计压力大于有机气体最大爆炸当量值，能够有效避免爆炸情况下催化氧化反应器的损坏，从而避免对设备周围人员造成伤害。同时反应器上部设有爆炸能量安全泄放通道14，反应器出入口设有安全有效的阻爆轰型阻火器，能够使爆炸损害降至最低，因此反应器安全性能高。
如图2、图3所示，格栅支撑件4用于支撑活动格栅板5并焊接于筒体2上，活动式格式板有2-4块组成，活动式格栅板的设计有利于填装或更换不同床层的催化剂。活动式格栅板上方填装有蜂窝陶瓷催化剂，催化剂与催化剂之间、催化剂与方形隔板16之间均填充满陶瓷棉，有效避免vocs物料间隙泄露，从而影响vocs的处理效率。
反应器内设有两层催化床，可分别填装不同类型的催化剂。
反应器每层床层出口均设置有远传温度变送器11，用于实时监测反应器各床层出口温度。
应用实施例1
来自于传统vocs治理末端的低浓度vocs物料经预处理后低于混合气体的爆炸下限值，主要成分包括乙烷、丙烷、苯系物等，vocs质量浓度为8g/m3，通过vocs物料入口管路1进入反应器内，并依此通过反应器的锥形气体分布器3和孔板式气体分布器6，在这两种组合式气体分布器的作用下，vocs物料被均匀的分布于反应器的径向截面上。之后vocs物料进入第一层催化反应床层的催化剂9中，该床层填装的是价格低廉的纳米银催化剂，绝大部分vocs物料在该催化床层内转化为二氧化碳和水，并释放相应的热量。该部分催化剂床层的催化剂为蜂窝陶瓷状，蜂窝陶瓷催化砖之间及催化砖与方形隔板16之间填充塞进陶瓷棉8，能够有效防止气体泄漏而不经催化剂反应。同时方形隔板16与反应器筒体2之间填充塞满陶瓷棉8，从而进一步降低反应热传导至反应器筒体上。反应器筒体2外部设有隔热保温层，使反应器最外侧温度＜60℃。同时远传温度变送器11a实时监测反应器内第一层床口温度，从而有效避免催化剂烧结。剩余的少量未被第一层催化床层氧化的vocs物料则继续进入第二层催化反应床层10，该催化床层是金属铂高效催化剂。同理，vocs物料在第二层催化床层内继续氧化生成二氧化碳和水，并释放热量。远传温度变送器11b实时监测床层出口温度，并有效避免催化剂烧结中毒。被彻底净化的混合气体进入第三层蓄热陶瓷层12，高温气体在蓄热层内被均化温度，并通过净化气体排放口15排入大气中。远传温度变送器11c则用于显示催化反应器出口气体的温度。在催化剂填装和更换的过程中，操作人员通过人孔13进入反应器，依此填装最底层催化剂及格栅板，第二层催化剂及格栅板；更换催化剂时情况则相反。
理论上vocs最大爆炸当量能量值在0.7-0.85mpa之间，催化反应器设计压力为1.0mpa，远大于vocs最大爆炸能量值，反应器本身具备抗爆损坏能力；同时催化反应器出入口均有阻爆轰性阻火器，能够有效阻止爆炸火焰向外传播。在催化装置发生故障的情况下，爆破管线能够起到较好的泄压作用，从而又增加了催化反应器的安全性。
经过催化反应器处理之后，经检测，vocs物料中非甲烷总烃含量≤70mg/m3，苯≤2mg/m3，甲苯≤10mg/m3，二甲苯≤10mg/m3。