[发明专利]一种挥发性有机物加热催化燃烧反应器及其方法

说明书

一种挥发性有机物加热催化燃烧反应器及其方法，属于挥发性有机物催化燃烧反应器及其方法。所述的加热催化燃烧反应器包括有加热器和催化剂，催化剂包裹在加热器外；所述的加热器为加热管式加热器或加热管式加热器。加热催化燃烧方法：催化剂层附着在加热管式加热器的外层，加热管式加热器内通热流体或插入电加热棒加热，含VOCs的废气在加热管外被加热和催化燃烧。本发明通过加热催化剂使催化反应在较高的反应温度下反应，而废气的平均温度比催化剂温度低。与现有技术相比，本发明节省能源，催化剂温度恒定、催化剂寿命高，废气在更低浓度、更低温度时能正常反应；适用于解决住宅、烘漆房、喷漆房、汽车、含有VOCs的车间等存在加热、采暖的室内污染。

技术领域

本发明涉及一种挥发性有机物催化燃烧反应器及其方法，尤其是一种挥发性有机物加热催化燃烧反应器及其方法。

背景技术

对于采用催化燃烧法销毁挥发性有机化合物(VOCs)废气，特点是空气中混入极低浓度的VOCs气体。在处理大风量低浓度的VOCs时，通常采用活性炭、沸石等分子筛吸附，当吸附饱和后再进行脱附再生，脱附后的脱附气温度和浓度较高，脱附气中的浓度通常会控制在爆炸下限并留有1/4的安全浓度以下，因此，与通常的燃料相比，VOCs的浓度非常低。经过几十年的摸索，现今通过蓄热式换热器能将此类低浓度VOCs实现自供热燃烧。但是现有技术在脱附时仍需要外补能源加热脱附的空气，能实现自供热燃烧的浓度范围仍不够宽，换热器所占的投资份额仍比较大，燃烧的温度不够高，RTO和RCO很难适应频繁启停的间断操作。

中国专利CN206103642在其处理VOCs脱附催化燃烧装置上使用了烟气再循环；

CN104096450在其转轮脱附时使用了烟气脱附；CN105509074在烤漆房内使用了烟气多次循环催化燃烧；这些专利都相当大的推动了技术进步和社会发展，但是启停时加热时间长，启停速度慢，这类技术都存在一个问题：在进风没有达到催化的起燃温度时，催化剂积碳后失效问题比较严重，催化燃烧温度较高，操作费用较高；这个问题正如催化燃烧与热力氧化相比，操作温度低、操作费用低，怎么样进一步降低操作温度，就能进一步降低操作费用。

喷漆房、烘漆房加热时，大量的VOCs气体在加热器高温表面循环次数非常大，如烘漆房1小时内循环倍率达到了300次，虽然加热器表面温度达到400℃以上，而被加热气体平均温度通常达不到催化起燃温度，常见的烘漆房加热温度一般不超过80℃，因此，现有催化燃烧技术不能直接降低烘漆房内的VOCs浓度。即使达到起燃温度，燃烧温度过低时催化剂也存在失活的问题。在动力燃烧阶段，提高催化燃烧的温度，能明显加快VOCs燃烧反应速率，提高VOCs完全燃烧的程度。当催化燃烧温度高于起燃温度，VOCs去除率随温度增加呈指数增长，达到扩散燃烧阶段后，总反应速率受传质的限制，因此提高燃烧温度和降低操作费用是矛盾的。

CN201610641933.8一种具有分解室内VOCs气体功能的电暖器的发明提出了分解室内VOCs气体的方法。在使用的时我们发现，除甲醛外的其它主要有机污染物，现有催化剂催化燃烧VOCs的温度多在250-400℃，很显然绝大多数室内温度远达不到起燃温度，由于在起燃温度以下催化剂遇到VOCs时，在催化剂表面上也缓慢的进行催化反应，在较短的时间内，催化剂表面即生成了大量的积碳，阻碍了进一步反应，造成催化剂失活。怎么解决类似的问题、提高催化剂的寿命，这是摆在我们面前的主要问题。