产品说明

 针对实验室高浓度废气治理，废气成分主要是H2\N2\CO\CO2\低碳烃、有氧化合物。可能产生废气最大量约为120m³/h，有机物排放量约9kg/h，废气浓度达到75g/m³ ，CO装置处理量应为2000 m³/h.
催化氧化是典型的气固相催化反应，其实质是活性氧参与深度氧化作用。在催化氧化过程中，催化剂的作用是降低反应的活化能，同时使反应物分子富集于催化剂表面，以提高反应速率。借助催化剂可使有机废气在较低的起燃温度条件下发生无焰燃烧，并氧化分解为CO₂和H₂O，同时放出大量热。其化学反应方程式如下：
  
催化氧化适用于VOCs含量较高的废气，一般适用于VOCs含量1000～8000mg/Nm³。根据尾气中的氧含量高低及尾气中VOCs的浓度，考虑是否要补充空气。
实验室废气汇总至一套催化氧化处理装置，尾气汇总后，进入催化氧化处理装置，废气先在混合罐中与空气混合，混合罐顶部与出口管线均设置在线LEL检测仪，当有机物含量超过25%LEL后，系统报警并紧急停车。混合空气后的废气进入气体换热器，通过气体换热器回收净化后的高温气体热量，再通过电加热器进行温度补偿，确保进入反应器前，废气温度达到300℃（可根据尾气处理效果在250～400℃范围内调整）。当混合后气体中VOCs浓度达到2500mg/Nm3以上时，换热器回收的热量可以使尾气达到反应器入口要求，电加热器不需要工作。加热后的气体进入催化氧化反应器，反应器内装填高活性耐高温催化剂，针对不同有机组分，起燃温度在250～400℃，催化氧化正常工作温度为250～400℃，催化剂最高工作温度为700℃，极限耐受温度为900℃。在催化剂的作用下，废气中的有机物转化为二氧化碳和水。催化氧化正常工作最高VOCs浓度不应超过6000mg/Nm3，对应床层温度≤700℃，短时间（≤0.5h）极限浓度为7450mg/Nm3，对应床层温度≤900℃。催化剂长时间在700℃以上使用，会缩短催化剂寿命。使用温度超过900℃过长时间（不易超过0.5h），有催化剂报废风险。催化氧化后的尾气通过气体换热器回收热量，再通过风机排放，风机为防爆变频离心风机，根据催化床层温度反馈进行PID变频调节，确保整套装置处于负压状态。

催化氧化安全浓度计算与分析

催化氧化为放热反应，气体中VOCs浓度越高，则放热量越大，催化床层温升也越剧烈，若不加控制，很容易发生飞温现象，引发安全事故。同时，催化氧化催化剂有一定的温度使用范围，本方案采用的催化剂，最高使用温度为700℃，超过700℃，将会缩短催化剂使用寿命，极限耐受温度为900℃，超过900℃0.5h以上，将会造成催化剂表面玻璃化，催化剂活性丧失。
当废气中VOCs浓度较低时，放热量不足以维持催化氧化装置运行，需要电加热器提供额外的能量，此时不会产生床层飞温。
当废气中VOCs浓度达到能够维持催化氧化装置运行时，此时的浓度称为VOCs热平衡浓度。
当废气中VOCs浓度升高到床层温度达到600℃时，需要开启换热器旁路，减少回收的热量，此时的浓度称为VOCs旁路浓度。
当废气中VOCs浓度升高到换热器旁路开启，床层温度达到700℃，此时的浓度称为VOCs最高浓度。
当废气中VOCs浓度升高到换热器旁路开启至最大，床层温度达到900℃，此时的浓度称为VOCs极限浓度。
催化氧化装置只能在短时间内（≤30min）承受超过最高浓度的废气VOCs浓度，但不能超过VOCs极限浓度，否则有催化剂报废的风险。故此，当床层温度超过800℃时，系统会连锁停车。
本方案对VOCs热平衡浓度、VOCs旁路浓度、VOCs最高浓度和VOCs极限浓度进行了模拟计算，结果见图2-3-1～2-3-3。

图2-3-1 热平衡浓度模拟计算
      VOCs热平衡浓度为2450mg/Nm³（绝热计算）。

图2-3-2  VOCs旁路浓度模拟计算
VOCs旁路浓度为3630mg/Nm³（绝热计算）。

图2-3-3 VOCs最高浓度模拟计算
VOCs最高浓度为5920mg/Nm³（绝热计算）。

图2-3-4 VOCs极限浓度模拟计算
    经计算，VOCs最高浓度为7540mg/Nm³（绝热计算）。