[发明专利]基于离子液体相变蓄热的催化氧化方法

说明书

本发明涉及一种基于离子液体相变蓄热的催化氧化方法，主要解决现有技术中蓄热放热过程温度变化大、蓄热密度低、安全性较差的问题。本发明通过采用一种基于离子液体相变蓄热的催化氧化方法，化工装置产生的含VOC的废气进入相变蓄热器进行预热后进入气体混合器与空气或氧气混合，混合气体经阻火装置进入催化氧化反应器，催化氧化反应器出口的净化后的高温气体进入相变蓄热器，将热量转化为相变材料的潜热储存，降温后的净化气体进入尾气处理装置，处理后的气体达标排放的技术方案较好地解决了上述问题，可用于催化氧化中。

技术领域

本发明涉及一种基于离子液体相变蓄热的催化氧化方法。

背景技术

化工装置中产生的有机尾气(VOC)一般会通过催化氧化方式脱除其中的有害气体再排放或进一步处理，也会通过催化氧化将尾气中的氧气脱除，防止下游工艺氧含量超标而发生燃爆，此外，通常采用蓄热的方式将反应器产生的热量来预热原料气，上述措施结合可实现安全、环保、节能的要求。

催化氧化反应过程会释放出大量热量，且有机气体处理过程通常不是连续运行，难以实现热量连续换热，可采用蓄热方式实现热量在时空转移，达到节能目的。显热蓄热利用蓄热介质的温度升高实现能量贮存，通常要求比较大的比热，显热蓄热的热量储存密度低，蓄热、放热过程温度变化大，目前常用的蓄热材料有蜂窝陶瓷、氧化铝、二氧化钛等。相变蓄热利用蓄热材料的相变来进行热量的储存和利用，该方式热量存储密度高，基本在等温条件下实现热量转移，常见的潜热蓄热材料有熔融盐、水凝胶、有机醇等。

离子液体是由有机阳离子和无机或有机阴离子所组成的、在室温或接近室温条件下呈液态的盐类，是一种新兴的绿色功能材料。离子液体液程宽、不挥发、不燃烧、热稳定性好、导热性好、热容和热能存储密度高，且可以通过改变阴、阳离子结构进行定向设计，因此具有作为相变蓄热或蓄冷材料的潜力。

CN202166064U公开了一种蓄热式催化氧化反应器，其壳体内设有上下分布的催化反应层和蓄热层，催化反应层和蓄热层均匀分隔为若干轴向气流通道，气流通道的下端设有旋转组合阀组，完成进气、催化氧化、换向清洗、蓄热、低温排气的过程。CN203208897U公开了一种蓄热式催化氧化炉，包括过滤器、蓄热室和排风机，废气进口通过过滤器与蓄热室连接，蓄热室通过排风机与烟囱连接，蓄热室设置有三个蓄热体，分别通过电加热室与催化室连接，可以处理不同浓度、不同种类有机废气。CN205505032U公开了一种蓄热式催化氧化装置，包括燃烧器，废气入口、催化氧化装置和气体出口，催化氧化结构包括蓄热室和燃烧室，并分别通过集气罩罩住，能够防止催化剂温度过高而失效。CN202868649U公开了一种蓄热式催化氧化装置，包括燃烧喷嘴、燃烧室和三条以上废气通道，燃烧喷嘴设置在燃烧室内，所有废气通道的上端交汇处汇集于燃烧室内，与燃烧室构成密闭结构，每条废气通道的下端均设置了进气口、出气口和清洗口，每条废气通道内由下端至上端依次设置低温蓄热段、催化氧化段和高温蓄热段。

上述蓄热式催化氧化装置中，蓄热方式均采用显热蓄热，一般采用蜂窝陶瓷蓄热体，将废热转化为蓄热材料的显热来进行回收利用，蓄热过程温度会逐渐升高，设备的散热会损失较多热量，进而降低材料的储热密度。本发明提出采用离子液体作为相变储能材料，实现催化氧化过程的相变等温蓄热，具有蓄热、放热过程温度恒定，工艺波动小、储能效率和密度高的特点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有技术中蓄热放热过程温度变化大、蓄热密度低、安全性较差的问题，提供一种新的基于离子液体相变蓄热的催化氧化方法，具有蓄热放热过程温度恒定、蓄热密度高、安全性较好的优点。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案如下：一种基于离子液体相变蓄热的催化氧化方法，化工装置产生的含VOC的废气进入相变蓄热器进行预热后进入气体混合器与空气或氧气混合，混合气体经阻火装置进入催化氧化反应器，催化氧化反应器出口的净化后的高温气体进入相变蓄热器，将热量转化为相变材料的潜热储存，降温后的净化气体进入尾气处理装置，处理后的气体达标排放；述相变蓄热器内采用离子液体。