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废气催化反应器设计、操作中的注意事项

浏览次数: 日期:2018-10-04 22:00:12

① 精确设计有机废气净化用的催化反应器 往往并非易事。 最好与催化剂的研制人员一起来选择一个合适的反应器类型和确定催化剂所需的体积。 若废气中可能含有使催化剂中毒的物质 则最好进行中试 作较长时间的考察。

②应该把要处理的废气量尽可能降到最低 以便降低装置的投资和操作费用 例如与吸附操作连用; 或从源头抓起 例如改进通风设施。

③一般用催化反应器处理的废气 VOC的浓度很低因此不需补充燃烧用空气。如果废气中的含氧量低于20%则燃烧过程应补充空气。如果 VOC浓度较高 则必须注意要确保勿使催化剂过热 以及要控制气流在管道中 VOC的浓度不超过安全水平 特别是在开、 停工时应倍加注意。

④碳氢化合物在 LEL时的热值大致为2030kJ/Nm3(50Btu/scf)。对于催化反应装置 其燃烧热值一般应低于400kJ/Nm3 (10Btu/scf)  这样不会使催化剂过热。

⑤ 废气进入催化剂床层的温度必须略高于催化反应的起燃温度 以确保发生反应 不完全燃烧会导致生成其他污染物 其危害性甚至超过原料废气 许多催化燃烧采用预热燃烧器来提高废气的温度 这要比用间壁式换热器预热温度高

⑥ 如果废气中含有卤素或硫化合物 则处理后的净化气要用洗涤器除去酸性气体。 有些催化剂甚至要求事先将废气中的这种化合物除去 这就大大增加了废气处理的投资费用。

⑦为了确保催化剂温度既要高于催化起燃温度 但又要低于920K(650℃ 1200 °F)  所以首先应确定离开催化剂床层合适的出口温度。 按照燃烧工程可知 要达到90%~95%的净化率其温度应在420~760K之间(150~480℃ 300~900°F)。当然这与废气的组成和催化剂的类型有关。废气离开预热换热器的温度 T可按下式确定:

Ti=Tw十η(Tc-Tw)                                  (5.7)

式中  Ti热器后的废气温度°C 一般为260~320°C;

Tw一废气入口温度(换热器前) °C;

Tc一离开催化剂的出口温度℃;

η一预期的 (分部) 热效率 % 。

只要调整所预期的热效率(一般在 0. 5~0. 95之间),即可确定相应的温度。

离开催化氧化器的气体流量的估算如下。

离开催化氧化器的气体总量应该是进入的废气量与辅助燃料燃烧产生的畑气量之和,即:

 

 

 

 

对于用辅助燃料燃烧的催化净化装置 如果为了保持所要求的出口温度 而使排出净化气的温度太高时应考虑回收热量。此外如果用燃烧室来预热废气为保持燃烧器的火烟稳定 辅助燃料消耗的量至少为总能量的5% 。

⑧所需催化剂的量主要取决于催化剂的类型、要求达到的净化率、废气中 VOC 的组成和反应温度 。 如果已知停留时问和反应器中的空了百分率 即可确定所需催化剂的容积。大致的经验数据是:对于净化率为90%~95%处理每千立方英尺废气催化剂的用量为 0. 043~0. 057m3 气流速度约为3~6m/s(10~20ft/s)。     

⑨在操作过程中 必须对进出催化反应器的气流温度、 浓度、 风机转速、 气流通过床层的压降和辅助燃料的供给速度进行实时监控。

⑩与热力燃烧一样催化氧化器要求废气的流量、浓度尽可能保持恒定。如果流量、 浓度波动很大 特别是当浓度过高时 会引起催化剂的过热而导致催化剂过早老化。