催化燃烧设备：处理二甲苯数据分析
文章出处：未知 人气：发表时间：2020-07-30
1、催化燃烧设备处理二甲苯
催化燃烧处理二甲苯的工艺流程图如图5-2所示。
2、方案
本次采用催化燃烧装置处理二甲苯气体，催化床层的长度为300mm，宽度为200mm，高度为200mm。当选择二甲苯浓度作为影响因素时，可将气体浓度1500mg/m³,1800mg/m³,2100mg/m³,2400mg/m³。当选择气体流速作为影响因素时，可将二甲苯废气的流量控制在10m³/h,20m³/h,30m³/h,40m³/h，由于己知催化床层的截面积为0.06㎡，则对应的气体流速为0.05m/s, 0.09m/s,0.14m/s,0.19m/s。将催化床层的温度控160℃,170℃,180℃,190℃,200℃,210℃,220℃, 230℃,240℃,250℃,260℃,270℃,280℃，并计算不同反应温度下的去除率。
3、步骤
(1)将催化剂放入催化燃烧器中，装置按工艺流程图5-2搭建完成。
(2)用18kW加热器对催化燃烧床层进行加热，将温度控制在指定温度条件，床层温度由探针式温度计测量。
(3)关闭阀门1、打开阀门2，用空气、二甲苯来配置模拟废气，在过程中用风机、气泵形成的正压来通入模拟废气。通过调节风机的变频器来控制气体流量，气体流量由涡街流量计监测。通过调节气泵的流量、加热板的温度来控制气体的浓度，气体浓度用便携式VO℃检测仪进行监测。
(4)当模拟气体稳定后，打开阀门1、关闭阀门2，切换到催化燃烧线路，开始进行催化燃烧，用便携式VOC检测仪实时监测出口二甲苯浓度。
(5)每次完成后，都可得到催化燃烧处理二甲苯的去除率曲线。改变条件，可得到不同气体浓度、气体流速下的去除率曲线。
(6)分析去除率，可得到催化燃烧处理的T10%,T50%,T90%。其中T10%是起燃温度，即去除率为10%时的温度;T50是去除率为50%时的温度;T90%是最优反应温度，即去除率为90%时的温度。
4、结果与分析
(1)不同气体浓度下的催化燃烧反应
条件:催化燃烧器中催化剂体积为12L，床层厚度为200mm，气体流速为0.09m/s，当气体1500mg/m³,1800mg/m³,2100mg/m³,2400mg/m³时，不同气体浓度下的T10%,T50%,T90%见表_5-1，二甲苯去除率随反应温度的变化如图5-3所示。
图上5-3不同气体浓度下二甲去除
由表5-1可以看出，当1500mg/m³,1800mg/m³,2100mg/m³,2400mg/m³时，T10%随着浓度的升高而变大，但增加幅度不大，上下差距在15℃以内;T50%随着浓度的升高而变大，但增加幅度不大，上下差距在15℃以内;T90%随着浓度的升高而变大，但增加幅度不大，上下差距在15℃以内。不同气体浓度对催化燃烧的起燃温度和最优反应温度的影响不是很大。总体来说，催化燃烧的最优反应温度为220-230℃。
由图5-3可以看出，二甲苯去除率随着气体浓度的升高而减小。
(2)不同气体流速下的催化燃烧反应
条件:催化燃烧器中催化剂体积为12L，床层厚度为200mm，气体浓度为1500mg/m³，当气体流速分0.05m/s,0.09m/s,0.14m/s,0.19m/s时，不同气体流速下的T10%,T50%,T90%见表5-2，二甲苯去除率随反应温度的变化如图5-4所示。
图5-4不同气体流速下二甲苯去除率随反应温度的变化
由表5-2可以看出，当气体流0.05m/s,0.09m/s,0.14m/s,0.19m/s时，随着气体流速的升高，T10%是先减小后增大，T50%是先减小后增大，T90%是先减小后增大。总体来说，催化燃烧的最优反应温度为220-230℃。
由图5-4可以看出，随着气体流速的升高，二甲苯去除率是先增大后减小。在气体流速较小(小于0.09m/s)的情况，去除率随着气体流速的升高而增大，原因是催化燃烧是一种放热反应，在较低的气体流速下，随着气体流速的升高，同一时间内加入反应器的二甲苯数量增多，在放热反应的效果下使催化剂的温度相应升高，使得反应速率增加，因此二甲苯去除率也相应增大。在气体流速较大(大于0.09m/s的情况，传热速率和散热速率均增大，同时二甲苯与催化剂的接触时间变短，导致二甲苯去除率减小。
催化燃烧处理二甲苯的工艺流程图如图5-2所示。
2、方案
本次采用催化燃烧装置处理二甲苯气体，催化床层的长度为300mm，宽度为200mm，高度为200mm。当选择二甲苯浓度作为影响因素时，可将气体浓度1500mg/m³,1800mg/m³,2100mg/m³,2400mg/m³。当选择气体流速作为影响因素时，可将二甲苯废气的流量控制在10m³/h,20m³/h,30m³/h,40m³/h，由于己知催化床层的截面积为0.06㎡，则对应的气体流速为0.05m/s, 0.09m/s,0.14m/s,0.19m/s。将催化床层的温度控160℃,170℃,180℃,190℃,200℃,210℃,220℃, 230℃,240℃,250℃,260℃,270℃,280℃，并计算不同反应温度下的去除率。
3、步骤
(1)将催化剂放入催化燃烧器中，装置按工艺流程图5-2搭建完成。
(2)用18kW加热器对催化燃烧床层进行加热，将温度控制在指定温度条件，床层温度由探针式温度计测量。
(3)关闭阀门1、打开阀门2，用空气、二甲苯来配置模拟废气，在过程中用风机、气泵形成的正压来通入模拟废气。通过调节风机的变频器来控制气体流量，气体流量由涡街流量计监测。通过调节气泵的流量、加热板的温度来控制气体的浓度，气体浓度用便携式VO℃检测仪进行监测。
(4)当模拟气体稳定后，打开阀门1、关闭阀门2，切换到催化燃烧线路，开始进行催化燃烧，用便携式VOC检测仪实时监测出口二甲苯浓度。
(5)每次完成后，都可得到催化燃烧处理二甲苯的去除率曲线。改变条件，可得到不同气体浓度、气体流速下的去除率曲线。
(6)分析去除率，可得到催化燃烧处理的T10%,T50%,T90%。其中T10%是起燃温度，即去除率为10%时的温度;T50是去除率为50%时的温度;T90%是最优反应温度，即去除率为90%时的温度。
4、结果与分析
(1)不同气体浓度下的催化燃烧反应
条件:催化燃烧器中催化剂体积为12L，床层厚度为200mm，气体流速为0.09m/s，当气体1500mg/m³,1800mg/m³,2100mg/m³,2400mg/m³时，不同气体浓度下的T10%,T50%,T90%见表_5-1，二甲苯去除率随反应温度的变化如图5-3所示。
| 表5-1 不同气体浓度下 T10% T10% T50% | |||
| 气体浓度（mg/㎥） | T(10%)℃ | T(50%)℃ | T(90%)℃ |
| 1500 | 170 | 195 | 220 |
| 1800 | 175 | 200 | 225 |
| 2100 | 180 | 205 | 230 |
| 2400 | 185 | 210 | 235 |
图上5-3不同气体浓度下二甲去除
由表5-1可以看出，当1500mg/m³,1800mg/m³,2100mg/m³,2400mg/m³时，T10%随着浓度的升高而变大，但增加幅度不大，上下差距在15℃以内;T50%随着浓度的升高而变大，但增加幅度不大，上下差距在15℃以内;T90%随着浓度的升高而变大，但增加幅度不大，上下差距在15℃以内。不同气体浓度对催化燃烧的起燃温度和最优反应温度的影响不是很大。总体来说，催化燃烧的最优反应温度为220-230℃。
由图5-3可以看出，二甲苯去除率随着气体浓度的升高而减小。
(2)不同气体流速下的催化燃烧反应
条件:催化燃烧器中催化剂体积为12L，床层厚度为200mm，气体浓度为1500mg/m³，当气体流速分0.05m/s,0.09m/s,0.14m/s,0.19m/s时，不同气体流速下的T10%,T50%,T90%见表5-2，二甲苯去除率随反应温度的变化如图5-4所示。
| 表5-2 不同气体流速下的 T10% T10% T50% | |||
| 气体流速（m/s） | T(10%)℃ | T(50%)℃ | T(90%)℃ |
| 0.05 | 175 | 200 | 225 |
| 0.09 | 170 | 195 | 220 |
| 0.14 | 180 | 205 | 230 |
| 0.19 | 190 | 215 | 235 |
图5-4不同气体流速下二甲苯去除率随反应温度的变化
由表5-2可以看出，当气体流0.05m/s,0.09m/s,0.14m/s,0.19m/s时，随着气体流速的升高，T10%是先减小后增大，T50%是先减小后增大，T90%是先减小后增大。总体来说，催化燃烧的最优反应温度为220-230℃。
由图5-4可以看出，随着气体流速的升高，二甲苯去除率是先增大后减小。在气体流速较小(小于0.09m/s)的情况，去除率随着气体流速的升高而增大，原因是催化燃烧是一种放热反应，在较低的气体流速下，随着气体流速的升高，同一时间内加入反应器的二甲苯数量增多，在放热反应的效果下使催化剂的温度相应升高，使得反应速率增加，因此二甲苯去除率也相应增大。在气体流速较大(大于0.09m/s的情况，传热速率和散热速率均增大，同时二甲苯与催化剂的接触时间变短，导致二甲苯去除率减小。
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