權(quán)利要求書： 1.一種深冷串聯(lián)催化氧化處理小風(fēng)量OCs廢氣的工藝，包括冷凝單元和催化氧化單元，兩個單元組合成整體流程，其特征在于：所述的冷凝單元根據(jù)廢氣所含的OCs成分預(yù)設(shè)多個冷凝溫度，廢氣根據(jù)其所含的OCs成分在所述冷凝單元冷卻到相應(yīng)的冷凝溫度后，再進(jìn)入所述催化氧化單元；所述冷凝溫度使對應(yīng)廢氣在該溫度冷凝后的飽和氣體濃度<50％LEL；

所述催化氧化單元利用氧化氣溫度連鎖稀析閥開度以控制其進(jìn)氣安全濃度，廢氣中的OCs在催化劑的作用下無焰氧化成二氧化碳和水；

所述冷凝單元和所述催化氧化單元設(shè)置一鍵啟動以實現(xiàn)全自動控制；

所述冷凝單元包括預(yù)冷器和深冷器：所述深冷器采用液氮作為冷凍液，所述預(yù)冷器回收深冷后的廢氣中的冷量；

所述預(yù)冷器與所述深冷器上下串聯(lián)安裝，所述預(yù)冷器中的新進(jìn)廢氣走管程上進(jìn)下出；

所述深冷器采用盤管式冷卻結(jié)構(gòu)，冷凍液走管程下進(jìn)上出，廢氣走殼程上進(jìn)下出；

所述催化氧化單元包括換熱裝置和催化氧化裝置，廢氣經(jīng)所述預(yù)冷器回收冷量后會合補(bǔ)養(yǎng)空氣進(jìn)所述換熱裝置，與由所述催化氧化裝置排出的氧化氣換熱后再進(jìn)入所述催化氧化裝置進(jìn)行催化氧化；

所述預(yù)冷器定時通入定量的氧化氣排放熱風(fēng)以用于化霜；

所述換熱裝置為四程列管式換熱器，廢氣走管程、氧化氣走殼程。

說明書： 一種深冷串聯(lián)催化氧化處理小風(fēng)量OCs廢氣的工藝技術(shù)領(lǐng)域[0001] 本發(fā)明涉及環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種深冷串聯(lián)催化氧化處理小風(fēng)量OCs廢氣的工藝。背景技術(shù)[0002] 近年來，揮發(fā)性有機(jī)污染物(olatileOrganicCompounds，以下簡稱OCs)的污染控制得到了廣泛關(guān)注。根據(jù)世界衛(wèi)生組織(WHO)定義，OCs是指在室溫下蒸汽壓大于70.91Pa，且在空氣中的沸點在260℃以下的有機(jī)液體和固體，這類廢氣具有成分復(fù)雜、難處理等特點。大部分OCs不僅本身具有較強(qiáng)的毒性，還是影響我國區(qū)域首要大氣污染物臭氧及PM2.5的重要前體物。在“大氣污染防治行動計劃”、“揮發(fā)性有機(jī)物深化治理與減排”、“藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)”等工作的推動下，重點行業(yè)OCs污染整治持續(xù)開展，取得了較大進(jìn)展。

[0003] 在化工碼頭、石化企業(yè)的化學(xué)品儲罐作業(yè)中，產(chǎn)生了風(fēng)量300?1500m3/h、濃度3

1000mg/m 到飽和蒸汽濃度的大小呼吸廢氣，實踐中證明行之有效的處理工藝有冷凝+吸收法、冷凝+吸附法，這兩種主流工藝開停車快速、操作簡單、可以處理達(dá)標(biāo)排放，被廣泛應(yīng)用。

[0004] 冷凝+吸收法是將廢氣先冷凝到合適溫度以降低其濃度，然后用水洗滌吸收水溶性廢氣或用高沸溶劑吸收非水溶性廢氣，工藝優(yōu)點是投資小、操作簡單、設(shè)備維護(hù)成本低，缺點是冷凝液成分復(fù)雜不能再利用，需當(dāng)危廢處置；另外洗水一般濃度不超過10％，其COD有數(shù)十萬之高，工廠污水處理裝置難以承受，只能當(dāng)危廢外運處理；或者高沸溶劑選擇難且也要危廢處置，數(shù)量眾多的危廢處置導(dǎo)致運行成本很高。更大的麻煩是，對于一些特征污染物，如苯或丙烯腈等排放要求僅0.5?5ppm、苯乙烯或三甲胺臭氣不能徹除臭味、不能100％確保穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放。[0005] 冷凝+吸附法是將廢氣先冷凝到合適溫度降低濃度，然后用活性炭或分子篩吸附廢氣有機(jī)物，工藝優(yōu)點是投資適當(dāng)、操作簡單、設(shè)備維護(hù)成本低，缺點是冷凝液成分復(fù)雜不能再利用，需當(dāng)危廢處置，活性炭吸附劑也要危廢處理；由于會自燃，不能處理醛類、酮類、胺類；由于會自聚，不能處理含烯烴類，也不能處理會相互發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的如有機(jī)酸類等等；在處理超低排放標(biāo)準(zhǔn)的苯或丙烯腈等有廢氣時需大風(fēng)量循環(huán)，對于苯乙烯或三甲胺等臭氣，可以處理達(dá)標(biāo)但不能根治。[0006] 蓄熱氧化(RTO)一般用于處理大風(fēng)量>10000m3/h、24h連續(xù)產(chǎn)生、濃度在1500?3

10000mg/m 之間的低濃度廢氣，不適合處理小風(fēng)量、高濃度的儲罐廢氣；而催化氧化(CO)則有獨特的優(yōu)勢：首先，CO可以將廢氣處理效率提高的99.9％以上，可以徹底解決部分特征污染物超低濃度排放限值問題；其次，除含磷、硅、氟、溴、硫等元素的小部分有機(jī)溶劑外，一套CO裝置可以廣泛處理醇、酮、醚、烴、芳香烴、胺、醛、有機(jī)酸等各種有機(jī)物，不用投資數(shù)套不同類型的廢氣裝置，設(shè)備總占地??；最后，冷凝前處理起削峰平谷作用，廢氣濃度高時降低其進(jìn)催化爐的濃度，廢氣濃度低時冷凝液可揮發(fā)出部分彌補(bǔ)以減少催化爐的額外電加熱消耗，因此廢氣裝置產(chǎn)生的危廢總量大大小于其他工藝。

[0007] 由于廢氣裝置處于甲類防火區(qū)域，冷凝+催化氧化(CO)工藝以前被視為禁忌工藝。如果能突破安全設(shè)計，充分發(fā)揮催化氧化工藝的優(yōu)勢：可廣泛處理各種廢氣、可處理到超低排放限值、可最大限度減少二次危廢產(chǎn)生，可為企業(yè)提供更多選擇。

[0008] 現(xiàn)有幾套安裝在化工碼頭、石化企業(yè)中的冷凝+催化氧化(CO)工藝是三級串聯(lián)冷凝+催化氧化，依次將廢氣依次冷卻到5℃除去廢氣中大部分水汽和少部分OC、?25～?50℃3

除去水分和大部分OC、?100～?120℃將廢氣有機(jī)物濃度降到100?500mg/m ，最后進(jìn)催化裝置氧化達(dá)標(biāo)排放。其有以下弊?。?br>
[0009] 1)廢氣要冷卻到?120℃，再升溫到250℃進(jìn)催化爐，降溫時液氮消耗、升溫時電消耗，運行成本極高，液氮用量大，其運輸儲存很麻煩；[0010] 2)冷卻溫度達(dá)?120℃，解凍要用熱氮氣，設(shè)備冷熱交換頻繁且溫差過大，管道易被掉落的冰塊堵塞導(dǎo)致安全事故；[0011] 3)過低溫的設(shè)備和儀表、閥門等造價高，維護(hù)檢修困難；[0012] 4)進(jìn)催化爐氣體濃度過低，其自身氧化熱量幾乎沒有，導(dǎo)致催化劑長期在過低溫度下作用，催化劑表面易被氧化不完全的物質(zhì)堵塞失效。冷凝得到的冷凝液還會產(chǎn)生危廢處理費用；[0013] 5)為防止廢氣冷凝效果不好，出現(xiàn)進(jìn)催化爐的廢氣濃度增加到爆炸極限以上的小概率事件，在催化爐進(jìn)氣口設(shè)置氣體濃度檢測儀，根據(jù)廢氣檢測濃度自控閥門調(diào)節(jié)充入新鮮空氣稀析，確保廢氣進(jìn)催化爐濃度<25％LEL。實際上常見的氣體濃度檢測儀檢測時間加閥門動作時間要十幾秒，根本來不及稀析，而如果用毫秒級的檢測儀與自控閥門則造價極其高昂。[0014] 以上弊病，限制了催化氧化工藝在甲類防火區(qū)域的應(yīng)用，廣大企業(yè)冒著排放超標(biāo)或超多二次危廢的風(fēng)險，使用傳統(tǒng)的吸收或吸附工藝處理OCs廢氣。發(fā)明內(nèi)容[0015] 本發(fā)明的目的是提供一種深冷串聯(lián)催化氧化處理小風(fēng)量OCs廢氣的工藝，采用液氮作為冷凍液冷凝廢氣，并根據(jù)廢氣成分預(yù)設(shè)冷凝溫度，將廢氣冷卻至安全濃度以下，再進(jìn)一步結(jié)合催化氧化，以實現(xiàn)對小風(fēng)量OCs廢氣的高效處理。[0016] 針對上述目的，本發(fā)明提供的一個技術(shù)方案是：一種深冷串聯(lián)催化氧化處理小風(fēng)量OCs廢氣的工藝，包括冷凝單元和催化氧化單元，兩個單元組合成整體流程，所述冷凝單元根據(jù)廢氣所含的OCs成分預(yù)設(shè)多個冷凝溫度，廢氣在所述冷凝單元冷卻到預(yù)設(shè)的冷凝溫度后，再進(jìn)入所述催化氧化單元；所述催化氧化單元利用氧化氣溫度連鎖稀析閥開度以控制其進(jìn)氣安全濃度，廢氣中的OCs在催化劑的作用下無焰氧化成二氧化碳和水。冷凝單元將廢氣濃度削峰到合適濃度即去催化氧化，冷凝溫度是根據(jù)廢氣品種和性質(zhì)預(yù)先計算并設(shè)定好的。[0017] 進(jìn)一步的，所述冷凝單元和所述催化氧化單元設(shè)置一鍵啟動以實現(xiàn)全自動控制。[0018] 進(jìn)一步的，廢氣根據(jù)其所含的OC成分被冷卻到預(yù)設(shè)的冷凝溫度，在該溫度下使廢氣在冷凝后的飽和氣體濃度能下降到<50％LEL的安全濃度，在進(jìn)一步進(jìn)入到后續(xù)的催化氧化。廢氣濃度不需要冷得太低，這樣可以減少液氮的消耗，也可以減少催化氧化額外電加熱的電耗。[0019] 進(jìn)一步的，所述冷凝單元包括預(yù)冷器和深冷器：所述深冷器采用液氮作為冷凍液，所述預(yù)冷器回收深冷后的廢氣中的冷量。預(yù)冷器定時通入定量的氧化氣排放熱風(fēng)進(jìn)行化霜。[0020] 進(jìn)一步的，所述預(yù)冷器與所述深冷器上下串聯(lián)安裝，所述預(yù)冷器中的新進(jìn)廢氣走管程上進(jìn)下出；所述深冷器采用盤管式冷卻結(jié)構(gòu)，冷凍液走管程下進(jìn)上出，廢氣走殼程上進(jìn)下出。液氮走盤管避免了壓力容器的安監(jiān)監(jiān)管，相比傳統(tǒng)的深冷器與預(yù)冷器平行布置的方式，本發(fā)明將深冷器布置于預(yù)冷器的下方，預(yù)冷器化霜掉下的霜塊不會在深冷器中沉積堵塞。[0021] 進(jìn)一步的，所述催化氧化單元包括換熱裝置和催化氧化裝置，廢氣經(jīng)所述預(yù)冷器回收冷量后會合補(bǔ)氧空氣進(jìn)所述換熱裝置，與由所述催化氧化裝置排出的氧化氣換熱后再進(jìn)入所述催化氧化裝置進(jìn)行催化氧化，氧化氣經(jīng)降溫后則達(dá)標(biāo)排放。通過上述流程，利用氧化氣的余熱將廢氣和補(bǔ)氧空氣預(yù)熱，從而降低催化氧化裝置的能耗。[0022] 進(jìn)一步的，所述換熱裝置為四程列管式換熱器，廢氣走管程，氧化氣走殼程。四程列管式換熱器可以做到90％以上的換熱效率，略低于RTO蓄熱95％的換熱效率，同時也能有效隔絕高溫氧化氣和高溫廢氣，還可以使廢氣與補(bǔ)氧空氣在管內(nèi)充分混勻。[0023] 本發(fā)明的有益效果是：[0024] (1)冷凝單元根據(jù)廢氣中有機(jī)物的品種預(yù)設(shè)不同的冷凝溫度，僅將廢氣中的OCs濃度降到合理范圍即可，無需過度冷凝消耗過多冷量，又可以避免因過度冷凝導(dǎo)致的催化爐熱量不能自給或冷凝不夠?qū)е碌拇呋癄t進(jìn)氣濃度偏高等問題；[0025] (2)催化氧化單元利用氧化后的氣體溫度連鎖稀析閥開度以控制進(jìn)氣安全濃度，相比傳統(tǒng)工藝中利用氣體檢測儀檢測氣體濃度連鎖稀析閥開度的方法，投資減少90％以上，響應(yīng)時間可以減小90％以上，同時維護(hù)與運行成本更低(因為熱電阻不容易壞，而氣體檢測儀則要經(jīng)常更換探頭、校正等)，因此更加安全可靠；[0026] (3)廢氣預(yù)冷器和深冷器上下串聯(lián)安裝，預(yù)冷器中廢氣走管程上進(jìn)下出、深冷器采用盤管式冷卻結(jié)構(gòu)，廢氣走殼程上進(jìn)下出，這樣設(shè)計可以最大程度降低阻力降和避免霜塊堵塞氣體通道；[0027] (4)可以處理飽和蒸汽濃度的廢氣，也可以在低電耗下處理1000?1500mg/m3的低濃廢氣，操作負(fù)荷彈性很大；[0028] (5)整套工藝用DCS(或PLC)全程自控，運行穩(wěn)定，安全可靠；[0029] (6)最適合于化工碼頭、重化工有日常氮氣大量應(yīng)用的企業(yè)，其用液氮制冷，氣化后氮氣去其他崗位二次利用，極大的節(jié)約能源，降低了運行成本。附圖說明[0030] 圖1是本發(fā)明一較佳實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實施方式[0031] 以下結(jié)合附圖，對本發(fā)明的技術(shù)特征和優(yōu)點作更詳細(xì)的說明較，以使本發(fā)明的優(yōu)點和特征能更易于被本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，從而對本發(fā)明的保護(hù)范圍做出更為清楚明確的界定。[0032] 下面參照附圖來描述本發(fā)明的優(yōu)選實施方式。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解的是，這些實施方式僅僅用于解釋本發(fā)明的技術(shù)原理，并非旨在限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。[0033] 需要說明的是，在本發(fā)明的描述中，術(shù)語“上”、“下”、“左”、“右”、“內(nèi)”、“外”等指示的方向或位置關(guān)系的術(shù)語是基于附圖所示的方向或位置關(guān)系，這僅僅是為了便于描述，而不是指示或暗示所述裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。[0034] 此外，還需要說明的是，在本發(fā)明的描述中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，可根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。[0035] 本發(fā)明實施方式是一種結(jié)合深冷技術(shù)和催化氧化技術(shù)以處理小風(fēng)量OCs廢氣的工藝，請參閱圖1，本發(fā)明的OCs廢氣處理工藝，其具體包括：預(yù)冷器1、深冷器2、氣液分離器3、換熱器4和一體式催化氧化爐6，預(yù)冷器1和深冷器2上下串聯(lián)安裝，深冷器2根據(jù)廢氣中的OCs成分預(yù)設(shè)多個冷凝溫度，確保將廢氣冷卻下降到<50％LEL濃度再進(jìn)行催化氧化，本發(fā)明的廢氣處理工藝，其具體過程為：

[0036] 1)＜2000m3/h的廢氣經(jīng)阻火器、取樣口、溫度計、壓力表后進(jìn)入氣液分離器3除去液珠和灰塵，主風(fēng)機(jī)5與壓力表連鎖控制壓力為?500～0Pa，確保廢氣可以全部進(jìn)入系統(tǒng)。如果系統(tǒng)故障，可以安全緊急排放。利用生產(chǎn)間歇，定期清理氣液分離器3內(nèi)部的雜物。[0037] 2)新進(jìn)廢氣先進(jìn)入預(yù)冷器1回收部分冷量，預(yù)冷器1中新進(jìn)廢氣走管程上進(jìn)下出，冷卻后進(jìn)入深冷器2；深冷后的廢氣回通至預(yù)冷器1作為冷源，走殼程下進(jìn)上出，與新進(jìn)廢氣換熱后再去催化氧化。[0038] 同時，定時交替切換預(yù)冷器1的冷源入口，通入深冷氣或化霜熱風(fēng)，其冷源入口連化霜熱風(fēng)時，通過化霜風(fēng)機(jī)8在預(yù)冷器1的殼程引入小風(fēng)量的熱排放風(fēng)(約60?80℃)用于管內(nèi)化霜，霜塊掉入下部的深冷器2空腔，深冷器2由于是盤管式結(jié)構(gòu)，盤管的內(nèi)部空間較大，相比傳統(tǒng)的列管式結(jié)構(gòu)，其不易結(jié)霜，同時也霜塊也不容易堆積在空腔內(nèi)，方便排出。盤管式設(shè)計更可以避開壓力容器壓力管道等特種設(shè)備監(jiān)管。[0039] 3)廢氣預(yù)冷完成進(jìn)入深冷器2后，走殼程，上進(jìn)下出冷卻后進(jìn)入氣液分離器3除霧；液氮作為冷凍液走盤管下進(jìn)上出，氣化后的氮氣用調(diào)節(jié)閥9控制氮氣壓力為0.8Mpa匯入港區(qū)氮氣系統(tǒng)，多余氮氣通過安全閥10和放空閥排掉，用液氮控制廢氣冷卻到?120?15℃(根據(jù)廢氣中OCs成分可調(diào))。廢氣深冷結(jié)束后，切斷液氮閥11，放空盤管中的液氮，可以化去液氮外管壁霜凍。

[0040] 4)廢氣經(jīng)液氮深冷后進(jìn)入氣液分離器3氣液分離，冷凝液進(jìn)冷凝液槽(如果有冷凝液的話)，定期泵出去危廢處理；不凝氣上行在預(yù)冷器1中與新進(jìn)廢氣換熱回收冷量后，會合由補(bǔ)風(fēng)機(jī)7輸入的補(bǔ)氧空氣進(jìn)入換熱器4，與由一體式催化氧化爐6排出的150℃氧化氣換熱后用主風(fēng)機(jī)5送入一體式催化氧化爐6，換熱后的氧化氣達(dá)標(biāo)排放。[0041] 四程列管式的換熱器4可有效隔離高溫氧化氣與高濃廢氣，也可以有效混勻新進(jìn)廢氣與補(bǔ)氧空氣。[0042] 一體式催化氧化爐6排出的氧化氣溫度連鎖解析閥12的開度來控制進(jìn)氣安全濃度，相比傳統(tǒng)工藝中利用廢氣進(jìn)氣濃度來連鎖解析閥開度的方法，成本更低且響應(yīng)速度更快，更加安全可靠。

[0043] 5)<5000m3/h稀析好的廢氣進(jìn)入一體式催化氧化爐6換熱后用電加熱到220?280℃，進(jìn)入催化劑層氧化無焰氧化，控制氧化溫度在300?400℃，當(dāng)溫度超過420℃時排出部分高溫氧化氣。氧化氣與新廢氣換熱后達(dá)標(biāo)排放。[0044] 以上所述僅為本發(fā)明的實施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。