VOCs处理用高效蓄热式催化氧化反应器

756 编辑：中冶有色技术网来源：新疆金禾山能源科技有限公司

2024-06-27 16:51:59

权利要求书： 1.一种OCs处理用高效蓄热式催化氧化反应器，包括反应罐（1），其特征在于：所述反应罐（1）的内腔上下部设有分隔板（2），两个所述分隔板（2）将反应罐（1）的内腔隔为上部的进气腔（4）、下部的回流腔（5）和中部的保温层（3），所述反应罐（1）的顶端设有四通阀（6），所述反应罐（1）的底端设有回流管（9），所述保温层（3）的内部开设有反应腔（10），所述反应腔（10）在保温层（3）内设有多个且呈蜂窝状分布，所述反应腔（10）的内部设有预热管（11），所述反应腔（10）的顶端连通进气腔（4）的内腔，所述反应腔（10）的底端连通保温层（3）的底腔，所述预热管（11）的顶端伸出反应罐（1）的外部，所述预热管（11）的底端连通回流腔（5）的内腔，所述四通阀（6）的底端连通进气腔（4）的内腔，所述回流管（9）的一端连通回流腔（5）的内腔，所述回流管（9）的另一端连通保温层（3）的底腔，所述反应腔（10）的内壁设有电热管（12）；所述预热管（11）在反应腔（10）内活动套接，且预热管（11）位于反应腔（10）内腔的外表面涂装有OCs气体反应催化剂；所述反应腔（10）和预热管（11）的断口形状均为正六边形，所述预热管（11）的六个角均固定连接有分隔导热板（13），所述分隔导热板（13）的另一端滑动连接于反应腔（10）的内角处，所述分隔导热板（13）的表面涂装有OCs气体反应催化剂。

2.根据权利要求1所述的一种OCs处理用高效蓄热式催化氧化反应器，其特征在于：所述电热管（12）安装于反应腔（10）的下半部。

说明书：一种OCs处理用高效蓄热式催化氧化反应器技术领域[0001] 本发明涉及OCs气体处理设备技术领域，具体为一种OCs处理用高效蓄热式催化氧化反应器。

背景技术[0002] OCs即挥发性有机物，定义为常温下饱和蒸汽压大于70Pa、常压下沸点在260℃以下的有机化合物，或在20℃条件下蒸汽压大于或者等于10Pa具有相应挥发性的全部有机化合物。直接排放至大气中，易使得大气氧化性增强，气粒转化形成气溶胶，影响能见度（灰霾），同时，会影响人体呼吸系统健康，导致中毒、致癌等疾病。对于OCs常用治理技术有包活性碳吸附法、蓄热式燃烧法、催化燃烧、低温等离子法、光触媒净化法、生物滤池、吸收法、冷凝法、膜分离等。其中，蓄热式燃烧法即RTO，将废气中的OCs热力氧化裂解并放出热量后加热蓄热体，被加热后的蓄热体再加热待处理的低温废气，从而节省废气升温所需的燃料消耗。上述RTO所用到的设备即蓄热式氧化器，其是采用了在炉体内部安装了诸如蓄热陶瓷等填料的类似换热器作用的蓄热体，当废气经过蓄热体的时候，气体通过不断的冷热交换、相互交替经过填料的时候，热量在传递的过程中存在填料中，从而达到了既能够净化有机废气，同时又能够节能的目的。

[0003] 当前，旋转式RTO内通过旋转阀对多个腔室进行轮换使用，切换频率较高，故而对阀门的结构要求较高，阀门属于易故障件，且维修或更换比较困难，另一方面，由于反应室内的催化剂易中毒，传统式RTO的密闭结构对于催化剂的更换亦是繁琐，因此提出一种OCs处理用高效蓄热式催化氧化反应器，旨在解决上述问题。

发明内容[0004] 针对背景技术中提出的现有OCs处理用高效蓄热式催化氧化反应器在使用过程中存在的不足，本发明提供了一种OCs处理用高效蓄热式催化氧化反应器，具备结构简单、阀门控制要求低、换热效率高、催化剂更换方便的优点，解决了上述背景技术中提出的问题。[0005] 本发明提供如下技术方案：一种OCs处理用高效蓄热式催化氧化反应器，包括反应罐，所述反应罐的内腔上下部设有分隔板，两个所述分隔板将反应罐的内腔隔为上部的进气腔、下部的回流腔和中部的保温层，所述反应罐的顶端设有四通阀，所述反应罐的底端设有回流管，所述保温层的内部开设有反应腔，所述反应腔在保温层内设有多个且呈蜂窝状分布，所述反应腔的内部设有预热管，所述反应腔的顶端连通进气腔的内腔，所述反应腔的底端连通保温层的底腔，所述预热管的顶端伸出反应罐的外部，所述预热管的底端连通回流腔的内腔，所述四通阀的底端连通进气腔的内腔，所述回流管的一端连通回流腔的内腔，所述回流管的另一端连通保温层的底腔，所述反应腔的内壁设有电热管。

[0006] 优选的，所述预热管在反应腔内活动套接，且预热管位于反应腔内腔的外表面涂装有OCs气体反应催化剂。

[0007] 优选的，所述反应腔和预热管的断口形状均为正六边形。[0008] 优选的，所述预热管的六个角均固定连接有分隔导热板，所述分隔导热板的另一端滑动连接于反应腔的内角处，所述分隔导热板的表面涂装有OCs气体反应催化剂。

[0009] 优选的，所述电热管安装于反应腔的下半部。[0010] 本发明具备以下有益效果：[0011] 1、本发明通过反应腔和预热管套接，并由四通阀和回流管配合将进OCs气体与反应后的OCs气体进行热量交换，避免了多次蓄热交换时的能量损失，且反应过程可持续进行而不需要频繁切换阀门，从而避免了易损件使用及维修更换。

[0012] 2、本发明通过将分隔板内设多个蜂窝状的反应腔，并在每个反应腔内套接预热管，且在预热管的外表面涂装催化剂，可使得OCs气体在进行热量交换时更加充分，保证反应余热的利用率，同时，通过拆装预热管可极大的方便对预热管上的催化剂进行更换，简化工作流程。

附图说明[0013] 图1为本发明内部结构剖视示意图；[0014] 图2为本发明图1的中部横剖示意图；[0015] 图3为本发明图2的A处局部放大示意图。[0016] 图中：1、反应罐；2、分隔板；3、保温层；4、进气腔；5、回流腔；6、四通阀；6a、进气口；6b、出气口；6c、回流口；7、回热阀Ⅰ；8、回热阀Ⅱ；9、回流管；10、反应腔；11、预热管；12、电热管；13、分隔导热板。

具体实施方式[0017] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0018] 请参阅图1?3，一种OCs处理用高效蓄热式催化氧化反应器，包括反应罐1，在反应罐1的内腔上下部均设有分隔板2，由两个分隔板2将反应罐1的内腔分为上部的进气腔4、下部的回流腔5和中部的保温层3，在反应罐1顶端设有四通阀6，四通阀6包括进气口6a、出气口6b和左右两个回流口6c，进气口6a连通OCs气体进口，出气口6b连通进气腔4的内腔，左右两个回流口6c通过三通管连通保温层3的内腔底部，三通管的另一个通气口通过回流管9连通回流腔5的内腔，在三通管的上下部分别设有回热阀Ⅰ7和回热阀Ⅱ8，回热阀Ⅰ7控制三通管连通回流口6c的气路，回热阀Ⅱ8控制三通管连通回流管9的气路，四通阀6的四通实际上，可只由阀门启闭进气口6a和出气口6b的通道即可，两侧的回流口6c可始终连通回流口6c，在保温层3的内部开设有反应腔10，反应腔10以蜂窝状形式分布于保温层3的内部，且反应腔10的上部连通进气腔4的内腔，反应腔10的下部连通保温层3与下部分隔板2之间的气腔，该气腔与三通管的一端连通，在反应腔10的内部套接预热管11，预热管11的底端贯穿保温层3并连通回流腔5的内腔，预热管11的顶端穿过反应罐1的顶端并连通OCs气体设备排气口(图中未示出)，在每个反应腔10的内壁均设有电热管12，电热管12用于对OCs气体补偿加热，以促使OCs气体达到反应温度。

[0019] 由此，由进气口6a进气，OCs气体进入进气腔4后，再依次经过反应腔10、三通管、回流管9、回流腔5、预热管11至外部，期间，由进入进气腔4后反应的OCs气体携带热量，再由回流管9导回预热管11内，对反应腔10内的后续补充OCs气体进行加热，以提高热量利用率，同时，由电热管12对预热后的OCs气体再补偿加热，以使得OCs气体达到反应温度。为防止开机启动时，OCs气体加热行程短，可将回热阀Ⅱ8关闭，打开回热阀Ⅰ7，使得起始阶段的OCs气体导入回四通阀6再进入进气腔4内，待设备运转正常后，关闭回热阀Ⅰ7，打开回热阀Ⅱ8即可。

[0020] 其中，为使得OCs气体热量交换更加充分，将反应腔10和预热管11的断口均设为正六边形，且预热管11的六个角处均设分隔导热板13，分隔导热板13的另一端预热管11的内角设置的滑槽滑动卡接，由分隔导热板13将反应腔10的内腔分隔为六个更小的腔室，以提高接触面积，并通过在预热管11的外表面和分隔导热板13的表面上安装催化剂，可使得催化氧化反应在反应腔10内进行，同时将预热管11设为可拆卸式安装，可对预热管11和分隔导热板13上中毒的催化剂进行整装更换。

[0021] 其中，为使得热量最大化使用，将电热管12安装于反应腔10的下半部，并在预热管11的外表面涂装催化剂的量以电热管12的顶端为准，与电热管12同高度段的预热管11外表面催化剂含量是非同高度段的2倍以上。

[0022] 为便于预热管11的安装，本发明提供一种安装方式，即预热管11由反应罐1的上方插入，并在预热管11的下部由螺母拧固，预热管11的上部与反应罐1的顶端开口接触处以及预热管11的底部与分隔板2的开口接触处均通过硅胶垫片密封，为简化安装，可在预热管11的外部固定套接薄板，并在反应罐1的顶端对应位置为开设凹口，薄板搭接在反应罐1的凹口顶边缘，辅以硅胶垫片封口，这样，插入预热管11后，只需拧固下方的螺母，即可使得上下均达到紧固密封效果。

[0023] 需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

[0024] 尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。