一种组合式催化装置的制作方法

本实用新型涉及催化领域，具体是一种组合式催化装置。

背景技术：

当前市场催化燃烧器一般都采用单一的催化剂（贵金属或非金属），虽然当前有多种高效广谱型专有催化剂，但存在综合效果不好的问题，对催化剂的选型设计都没有很好的对策。

例如：贵金属催化剂具有较好的综合催化效果，但采用单一贵金属催化剂，会使生产成本大大增加，对生产型企业来说，很多的产品将失去市场竞争力。而采用单一非金属催化剂，生产成本低，但存在综合催化效果差的问题。因此，确保良好的催化效果，降低催化剂生产成本，是环保生产设计企业面对的重要课题。根据以上市场需求，我公司创新思路，开发了组合式催化装置。

组合式催化装置是一种处理不同类型有机废气（vocs）的高效广谱型催化剂，经过理论研究和实践，具有更高效、高活性、高净化率、耐高温、节能、使用寿命长、经济性好等特点。

技术实现要素：

为了解决上述存在的技术问题，本实用新型采用了以下方案：

一种组合式催化装置，其特征在于:包括第一抽屉层和第二抽屉层，所述第一抽屉层设置在所述第二抽屉层的上方，所述第一抽屉层与第二抽屉层之间设置有空腔层，所述第一抽屉层中设置有催化剂层，所述第二抽屉层的底部设置有蓄热体层，所述蓄热体层的上方设置有所述催化剂层，所述催化剂层包括贵金属催化剂层和/或设置在所述贵金属催化剂层下方的非金属催化剂层。

所述的组合式催化装置，其特征在于:所述第一抽屉层中设置有两层所述贵金属催化剂层，每一层所述贵金属催化剂层的下方设置有非金属催化剂层。

所述的组合式催化装置，其特征在于:所述第二抽屉层的表层设置有贵金属催化剂层，所述贵金属催化剂层的下方设置有非金属催化剂层，所述第二抽屉层的底部设置有蓄热体层。

所述的组合式催化装置，其特征在于:所述第一抽屉层中连续设置有三层所述贵金属催化剂层，最下层的所述贵金属催化剂层下方设置有非金属催化剂层。

所述的组合式催化装置，其特征在于:所述第二抽屉层的表层设置有非金属催化剂层，所述非金属催化剂层的下方设置有有蓄热体层，所述非金属催化剂层设置有两层。

所述的组合式催化装置，其特征在于:所述贵金属催化剂层的厚度为50mm，所述非金属催化剂层的厚度为50mm，所述蓄热体层的厚度为100mm。

所述的组合式催化装置，其特征在于:所述蓄热体层包括陶瓷蓄热体层。

所述的组合式催化装置，其特征在于:所述贵金属催化剂层中使用的催化剂包括铂、钯、铑、银、钌。

所述的组合式催化装置，其特征在于:所述非金属催化剂层中使用的催化剂包括离子交换树脂酸碱催化剂、高分子光化学催化剂、高分子相转移催化剂、高分子路易斯酸催化剂、高分子水解和脱羰基催化剂。

所述的组合式催化装置，其特征在于:所述空腔层的高度为120mm。

该组合式催化装置具有以下有益效果：

组合式催化装置是一种处理不同类型有机废气（vocs）的高效广谱型催化剂，具有更高效、高活性、高净化率、耐高温、节能、使用寿命长、经济性好等优点。

附图说明

图1：本实用新型组合式催化装置第一种实施例的层结构示意图；

图2：本实用新型组合式催化装置第二种实施例的层结构示意图。

附图标记说明：

1第一抽屉层；2第二抽屉层；3贵金属催化剂层；4非金属催化剂层；5空腔层；6陶瓷蓄热体层。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的具体实施方式作进一步详述，使本实用新型技术方案更易于理解和掌握。

实施例1

如图1所示，一种组合式催化装置，包括第一抽屉层1和第二抽屉层2，以及设置在第一抽屉层1与第二抽屉层2之间的空腔层5。其中第一抽屉层1设置有催化剂层，包括贵金属催化剂层3和非金属催化剂层4，贵金属催化剂层3设置在第一抽屉层1的表层，贵金属催化剂层3的下方设置有非金属催化剂层4。非金属催化剂层4的下方设置有另一层贵金属催化剂层3，在这一贵金属催化剂层3的下方还设置有另一层非金属催化剂层4，即第一抽屉层1中设置有两组催化剂层。

第二抽屉层2的底部设置有陶瓷蓄热体层6，在陶瓷蓄热体层6的上方设置有一组催化剂层，包括设置在第二抽屉层2表层的贵金属催化剂层3以及设置在贵金属催化剂层3与陶瓷蓄热体层6之间的非金属催化剂层4。

贵金属催化剂层3的厚度为50mm，非金属催化剂层4的厚度为50mm，陶瓷蓄热体层6的厚度为100mm，空腔层的高度为120mm。

贵金属催化剂层3中使用的催化剂包括铂、钯、铑、银、钌等，非金属催化剂层4中使用的催化剂包括离子交换树脂酸碱催化剂、高分子光化学催化剂、高分子相转移催化剂、高分子路易斯酸催化剂、高分子水解和脱羰基催化剂等。

实施例2

如图2所示，与实施例1的区别在于一种组合式催化装置，包括第一抽屉层1和第二抽屉层2，以及设置在第一抽屉层1与第二抽屉层2之间的空腔层5。其中第一抽屉层1的底部设置有非金属催化剂层4，非金属催化剂层4的上方设置有三层贵金属催化剂层3。

第二抽屉层2的底部设置有陶瓷蓄热体层6，在陶瓷蓄热体层6的上方设置有两层非金属催化剂层4。

贵金属催化剂层3的厚度为50mm，非金属催化剂层4的厚度为50mm，陶瓷蓄热体层6的厚度为100mm，空腔层的高度为120mm。

组合式催化装置是我公司自主开发的创新产品，具有先进合理的结构、内部装有高效的组合式催化装置（针对不同voc针对性选择）、高效的热交换器（换热效率达65-85%）、进出口配置阻火器、顶部装有安装爆破装置，采用plc电脑（用安全可靠的工艺程序）来实现整个系统的连续运行；具有安全、可靠、自动化程度高等特点。

在催化剂的作用下，一般有机废气在200℃～450℃温度下能发生氧化分解反应，废气中的挥发性有机物在催化剂表面发生无火焰燃烧，并转化成对环境无害的二氧化碳和水，而催化剂本身并不参加反应。催化剂的本质是降低了氧化反应需要的温度-即催化作用。

催化燃烧，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。在催化燃烧过程中，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。又称无焰燃烧，燃烧完全，温度要求不高，200-450℃。对比rto系统，催化燃烧rco明显节能、安全、经济。燃烧后的热气可大部分用来循化脱附，减少了热能损耗。当解脱废气浓度达到2000mg/m3时，基本能维持自然，不需要再提供加热能量，因此能耗比rto系统低。

在有机废气特别是回收价值不大的有机废气净化方面，比如化工，喷漆、绝缘材料、漆包线、涂料生产等行业应用较广。

低浓度有机废气一般首先进入吸附装置（分子筛或活性炭罐），吸附饱和后的吸附剂罐具有高浓度，对高浓度的vocs进行脱附，脱附后的废气进入催化燃烧装置处理,在200～400℃的温度下进行催化燃烧反应，有机废气被氧化成co2和h2o，并放出大量热量，之后高温清洁空气再经过蓄热体，进行热量回收后，温度迅速降低。最后，低温洁净的气体经过烟囱排放。

一般设备可采用双气路连续工作，工作量较大时设几组吸附床交替切换使用，一个催化燃烧室，先将有机废气经其中一阻活性炭吸附床对气流中的废气进行吸附，当活性炭快达到饱和时，吸附床两端的吸附切换阀门可关闭，即停止吸附工作，同时另一组吸附床自动按程序设定打开进行切换吸附工作。如此以来两组吸附床切换运行可实现大工作量的连续工作。

对停止吸附的饱和吸附罐进行脱附和催化燃烧，吸附和脱附二路系统互不干涉，设计时需对吸附罐和脱附罐数量和容量计算，使吸附罐和脱附罐在数量和容量上与工厂实际相符合，能合理匹配。

下面对本实用新型组合式催化装置进行测验，设计空速为10000（h^-1），设计处理气量：2200m³/h，vocs废气性质：喷漆废气。

采用实施例1的组合式催化装置时，当催化燃烧温度300°c时，入口浓度1500mg/m³,出口浓度50-70mg/m³，催化燃烧效率95~97%；热回收效率：入口催化燃烧温度300°c，出口催化燃烧温度40-50°c，热回收效率87-90%；

采用实施例2的组合式催化装置时，当催化燃烧温度300°c时，入口浓度1500mg/m³,出口浓度40-60mg/m³，催化燃烧效率95~98%；热回收效率：入口催化燃烧温度300°c，出口催化燃烧温度30-50°c，热回收效率87-90%；

经济性对比：生产成本比单一贵金属催化剂减少50%，运行能耗减少30-50%，具有良好的综合效率和经济性。

该组合式催化装置主要具有以下特点：

1、净化效率高：催化燃烧设备的净化效率可高达90-98%，净化效率与催化剂的选型、vocs的成分、催化燃烧的温度相关联。

2、安全性高：催化燃烧设备的净化温度一般在200-400℃之间，安全性高。

3、余热可回收利用：催化燃烧是一个放热反应过程，余热可回收利用，我公司产品热回收效率一般均可达80-95%，具有较高余热回用性能、节能优势。

4、运行费用低：由于余热回收利用率高，低温催化效率高，加热后期维持自燃后一般不需要对催化燃烧设备再供热，运行功率低。

5、控制程序简单、安全、可靠：催化燃烧设备是一套智能的大中型废气处理设备，整套设备不需要任何人工操作。

6、无二次污染：净化过程不产生nox等二次污染。

7、应用范围广：催化燃烧设备几乎可以处理所有的烃类有机废气及恶臭气体，适合处理的vocs浓度范围广催化燃烧设备可广泛应用于：涂覆行业、家具行业、涂料行业、化学工业、石油炼化工艺、pta 尾气处理、汽车及机械制造业、电子制造业、印刷线路板（pcb）有机废气、电气制造业、漆包线绝缘有机废气等许多行业。

8、组合式催化装置的创新设计，确保了催化燃烧具有更高效、高活性、高净化率、耐高温、节能、使用寿命长、经济性好等特点。

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。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

上面结合附图对本实用新型进行了示例性的描述，显然本实用新型的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本实用新型的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本实用新型的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本实用新型的保护范围内。

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