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產品說明

 針對實驗室高濃度廢氣治理，廢氣成分主要是H2\N2\CO\CO2\低碳烴、有氧化合物。可能產生廢氣最大量約為120m³/h，有機物排放量約9kg/h，廢氣濃度達到75g/m³ ，CO裝置處理量應為2000 m3/h.
催化氧化是典型的氣固相催化反應，其實質是活性氧參與深度氧化作用。在催化氧化過程中，催化劑的作用是降低反應的活化能，同時使反應物分子富集于催化劑表面，以提高反應速率。借助催化劑可使有機廢氣在較低的起燃溫度條件下發生無焰燃燒，并氧化分解為CO₂和H₂O，同時放出大量熱。其化學反應方程式如下：
  
催化氧化適用于VOCs含量較高的廢氣，一般適用于VOCs含量1000～8000mg/Nm³。根據尾氣中的氧含量高低及尾氣中VOCs的濃度，考慮是否要補充空氣。
實驗室廢氣匯總至一套催化氧化處理裝置，尾氣匯總后，進入催化氧化處理裝置，廢氣先在混合罐中與空氣混合，混合罐頂部與出口管線均設置在線LEL檢測儀，當有機物含量超過25%LEL后，系統報警并緊急停車。混合空氣后的廢氣進入氣體換熱器，通過氣體換熱器回收凈化后的高溫氣體熱量，再通過電加熱器進行溫度補償，確保進入反應器前，廢氣溫度達到300℃（可根據尾氣處理效果在250～400℃范圍內調整）。當混合后氣體中VOCs濃度達到2500mg/Nm3以上時，換熱器回收的熱量可以使尾氣達到反應器入口要求，電加熱器不需要工作。加熱后的氣體進入催化氧化反應器，反應器內裝填高活性耐高溫催化劑，針對不同有機組分，起燃溫度在250～400℃，催化氧化正常工作溫度為250～400℃，催化劑最高工作溫度為700℃，極限耐受溫度為900℃。在催化劑的作用下，廢氣中的有機物轉化為二氧化碳和水。催化氧化正常工作最高VOCs濃度不應超過6000mg/Nm3，對應床層溫度≤700℃，短時間（≤0.5h）極限濃度為7450mg/Nm3，對應床層溫度≤900℃。催化劑長時間在700℃以上使用，會縮短催化劑壽命。使用溫度超過900℃過長時間（不易超過0.5h），有催化劑報廢風險。催化氧化后的尾氣通過氣體換熱器回收熱量，再通過風機排放，風機為防爆變頻離心風機，根據催化床層溫度反饋進行PID變頻調節，確保整套裝置處于負壓狀態。

催化氧化安全濃度計算與分析

催化氧化為放熱反應，氣體中VOCs濃度越高，則放熱量越大，催化床層溫升也越劇烈，若不加控制，很容易發生飛溫現象，引發安全事故。同時，催化氧化催化劑有一定的溫度使用范圍，本方案采用的催化劑，最高使用溫度為700℃，超過700℃，將會縮短催化劑使用壽命，極限耐受溫度為900℃，超過900℃0.5h以上，將會造成催化劑表面玻璃化，催化劑活性喪失。
當廢氣中VOCs濃度較低時，放熱量不足以維持催化氧化裝置運行，需要電加熱器提供額外的能量，此時不會產生床層飛溫。
當廢氣中VOCs濃度達到能夠維持催化氧化裝置運行時，此時的濃度稱為VOCs熱平衡濃度。
當廢氣中VOCs濃度升高到床層溫度達到600℃時，需要開啟換熱器旁路，減少回收的熱量，此時的濃度稱為VOCs旁路濃度。
當廢氣中VOCs濃度升高到換熱器旁路開啟，床層溫度達到700℃，此時的濃度稱為VOCs最高濃度。
當廢氣中VOCs濃度升高到換熱器旁路開啟至最大，床層溫度達到900℃，此時的濃度稱為VOCs極限濃度。
催化氧化裝置只能在短時間內（≤30min）承受超過最高濃度的廢氣VOCs濃度，但不能超過VOCs極限濃度，否則有催化劑報廢的風險。故此，當床層溫度超過800℃時，系統會連鎖停車。
本方案對VOCs熱平衡濃度、VOCs旁路濃度、VOCs最高濃度和VOCs極限濃度進行了模擬計算，結果見圖2-3-1～2-3-3。

圖2-3-1 熱平衡濃度模擬計算
      VOCs熱平衡濃度為2450mg/Nm³（絕熱計算）。

圖2-3-2  VOCs旁路濃度模擬計算
VOCs旁路濃度為3630mg/Nm³（絕熱計算）。

圖2-3-3 VOCs最高濃度模擬計算
VOCs最高濃度為5920mg/Nm³（絕熱計算）。

圖2-3-4 VOCs極限濃度模擬計算
    經計算，VOCs最高濃度為7540mg/Nm³（絕熱計算）。