催化剂脱硝脱VOCs脱二噁英性能评价装置和评价方法与流程

催化剂脱硝脱vocs脱二噁英性能评价装置和评价方法
技术领域
1.本发明涉及气体催化反应装置领域，尤其涉及一种催化剂脱硝脱vocs脱二噁英性能评价装置和评价方法。


背景技术：

2.目前主流的工业烟气脱硝技术为选择性催化还原(scr)脱硝技术，其技术核心是脱硝催化剂，脱硝效率通常能达到98％以上，被广泛应用于火电、钢铁、水泥、玻璃等行业，基本可以满足烟气中氮氧化物的排放要求。
3.随着人类经济活动和生产的迅速发展，在大量消耗能源的同时，同时也将大量的废气、烟尘物质排入大气，严重影响了大气环境的质量，特别是在人口稠密的城市和工业区域，工业排放是大气污染的一个重要来源。工业排放到大气中的污染物种类繁多，根据燃料或焚烧物的不同，烟气成分也有不同，常见的有二氧化硫、颗粒物、氮氧化物、二噁英、vocs(volatile organic compounds，挥发性有机物)。二氧化硫和颗粒物通过脱硫除尘即可有效去除，脱硫工艺有干法、湿法和半干法工艺，除尘工艺有电除尘、布袋除尘等工艺，均能达到很好的效果。氮氧化物一般通过sncr、scr等方法进行脱除，scr的核心技术为脱硝催化剂；二噁英一般通过活性炭吸附、催化分解等技术进行脱除，但是活性炭吸附不能彻底解决二噁英污染问题，吸附后的活性炭仍需要填埋处理，催化分解技术是更加清洁、高效的脱除技术；vocs可用吸附法、膜分离法、等离子体放电法、催化技术进行脱除。
4.对于氮氧化物、二噁英、vocs这几种可用催化剂催化分解的污染物，研究使用一种协同催化剂进行同时催化脱除，具有很大的实用价值。在研究过程中需要对催化剂的性能进行评价，就需要一种准确、便捷的评价装置。公告号为cn211955339u的专利文献公开了一种催化剂性能评估装置，包括烟气配气系统、协同脱除反应系统和检测系统，能够对催化剂进行氮氧化物和二噁英协同脱除性能评估；该装置需要在协同脱除反应系统不放入催化剂的空管状态下对脱硝脱二噁英前的配气中的氮氧化物和氯苯浓度进行标定，才能根据反应后检测系统的检测结果换算催化剂的催化性能，催化剂性能评价的效率低，并且其氯苯通过蒸汽的形式引入，受温度等因素影响较大，氯苯浓度不易控制。


技术实现要素：

5.本发明所要解决的技术问题在于提供一种能够提高催化剂性能评价效率的催化剂脱硝脱vocs脱二噁英性能评价装置和评价方法。
6.本发明是通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：催化剂脱硝脱vocs脱二噁英性能评价装置，包括烟气配气系统、协同脱除反应系统和检测系统，所述烟气配气系统能够配制含有氮氧化物、vocs的模拟物、二噁英模拟物的混合气体，所述协同脱除反应系统能够将所述烟气配气系统配制的混合气体与待测的催化剂进行催化反应，所述检测系统能够分别检测催化反应前的混合气体和催化反应后的混合气体中的氮氧化物浓度、vocs模拟物浓度和二噁英模拟物浓度。通过分别检测催化反应前的混合气体和催化反应后的混合气体
中的氮氧化物浓度、vocs模拟物浓度和二噁英模拟物浓度，能够直接计算出催化效率，无需在空管状态下对配气中的氮氧化物、vocs的模拟物和二噁英模拟物的浓度进行标定，大大提高了催化剂的性能评价效率。
7.作为优化的技术方案，所述氮氧化物选用no，所述vocs模拟物选用甲苯，所述二噁英模拟物选用氯苯。
8.作为优化的技术方案，所述烟气配气系统包括氮氧化物气源(1)、vocs模拟气源(2)、二噁英模拟气源(3)、烟气组分气源(4)、进气管道(5)、气体混合罐(6)、流量调节装置(7)；所述氮氧化物气源(1)、vocs模拟气源(2)、二噁英模拟气源(3)和烟气组分气源(4)分别通过所述进气管道(5)连通所述气体混合罐(6)，各进气管道(5)并联；各进气管道(5)上分别安装有流量调节装置(7)；所述协同脱除反应系统包括连接管道(9)、催化反应器(10)、出气管道(11)；所述连接管道(9)的一端连通所述气体混合罐(6)，另一端连接所述催化反应器(10)的进气口；所述出气管道(11)的一端连接所述催化反应器(10)的出气口；所述检测系统包括第一气体检测装置(14)、第二气体检测装置(15)；所述连接管道(9)上安装有第一气体检测装置(14)，所述出气管道(11)上安装有第二气体检测装置(15)。结构简单可靠，易于操作。
9.作为优化的技术方案，所述氮氧化物气源(1)采用no/ar混合气体；所述vocs模拟气源(2)采用甲苯/ar混合气体；所述二噁英模拟气源(3)采用氯苯/ar混合气体；所述烟气组分气源(4)设有三个，分别采用o2/ar混合气体、nh3/ar混合气体、纯ar气；所述氮氧化物气源(1)、vocs模拟气源(2)、二噁英模拟气源(3)和各烟气组分气源(4)均采用钢瓶标准浓度气体。使用标准浓度气体进行配气，可实现模拟混合气体中氮氧化物浓度、氯苯浓度、甲苯浓度的精准调控。
10.作为优化的技术方案，所述第一气体检测装置(14)、第二气体检测装置(15)均包括no浓度传感器、甲苯浓度传感器和氯苯浓度传感器。通过传感器直接测定催化反应前的混合气体和催化反应后的混合气体中的no浓度、氯苯浓度和甲苯浓度，反应迅速，检测灵敏。
11.作为优化的技术方案，所述烟气配气系统还包括第一流量检测装置(8)，各进气管道(5)上分别安装有第一流量检测装置(8)。第一流量检测装置能够检测各进气管道中的实际流量，确保实际流量与设定流量相符。
12.作为优化的技术方案，所述协同脱除反应系统还包括第二流量检测装置(12)、第三流量检测装置(13)，所述连接管道(9)上安装有第二流量检测装置(12)，所述出气管道(11)上安装有第三流量检测装置(13)。将第二流量检测装置和第三流量检测装置与第一流量检测装置的示数对比，可以判断装置气密性是否完好，更加提高了装置的可靠性。
13.作为优化的技术方案，所述催化反应器(10)采用固定床反应器，包括石英反应管和电加热炉，所述石英反应管能够放置待测的催化剂，所述石英反应管安装在所述电加热炉中，所述电加热炉能够恒温加热所述石英反应管。
14.催化剂脱硝脱vocs脱二噁英性能评价方法，采用所述催化剂脱硝脱vocs脱二噁英性能评价装置，包括以下步骤：
15.步骤一，将待测的催化剂放置在所述协同脱除反应系统中；
16.步骤二，配制含有氮氧化物、vocs的模拟物、二噁英模拟物的混合气体；
17.步骤三，步骤二中配制的混合气体进入所述协同脱除反应系统中与待测的催化剂进行催化反应，所述检测系统分别检测催化反应前的混合气体和催化反应后的混合气体中的氮氧化物浓度、vocs模拟物浓度和二噁英模拟物浓度，计算出催化效率。
18.本发明的优点在于：
19.1、通过分别检测催化反应前的混合气体和催化反应后的混合气体中的氮氧化物浓度、vocs模拟物浓度和二噁英模拟物浓度，能够直接计算出催化效率，大大提高了催化剂的性能评价效率。
20.2、用标准浓度气体进行配气，可实现模拟混合气体中氮氧化物浓度、氯苯浓度、甲苯浓度的精准调控。
21.3、通过传感器直接测定催化反应前的混合气体和催化反应后的混合气体中的no浓度、氯苯浓度和甲苯浓度，反应迅速，检测灵敏。
附图说明
22.图1是本发明实施例催化剂脱硝脱vocs脱二噁英性能评价装置的结构示意图。
具体实施方式
23.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
24.催化剂脱硝脱vocs脱二噁英性能评价装置，包括烟气配气系统、协同脱除反应系统和检测系统；所述烟气配气系统能够配制含有氮氧化物、vocs的模拟物、二噁英模拟物的混合气体，所述氮氧化物选用no，所述vocs模拟物选用甲苯，所述二噁英模拟物选用氯苯；所述协同脱除反应系统能够将所述烟气配气系统配制的混合气体与待测的催化剂进行催化反应；所述检测系统能够分别检测催化反应前的混合气体和催化反应后的混合气体中的氮氧化物浓度、vocs模拟物浓度和二噁英模拟物浓度。
25.如图1所示，所述烟气配气系统包括氮氧化物气源1、vocs模拟气源2、二噁英模拟气源3、烟气组分气源4、进气管道5、气体混合罐6、流量调节装置7、第一流量检测装置8；氮氧化物气源1采用no/ar混合气体；vocs模拟气源2采用甲苯/ar混合气体；二噁英模拟气源3采用氯苯/ar混合气体；烟气组分气源4设有三个，分别采用o2/ar混合气体、nh3/ar混合气体、纯ar气；氮氧化物气源1、vocs模拟气源2、二噁英模拟气源3和各烟气组分气源4均采用钢瓶标准浓度气体；氮氧化物气源1、vocs模拟气源2、二噁英模拟气源3和各烟气组分气源4分别通过进气管道5连通气体混合罐6，进气管道5采用钢管并设有阀门，各进气管道5并联；各进气管道5上分别安装有流量调节装置7和第一流量检测装置8，流量调节装置7采用质量流量计，第一流量检测装置8采用转子流量计；如箭头方向所示，各气源中的气体经进气管道5进入气体混合罐6。
26.所述协同脱除反应系统包括连接管道9、催化反应器10、出气管道11、第二流量检测装置12、第三流量检测装置13；连接管道9的一端连通气体混合罐6，另一端连接催化反应器10的进气口，连接管道9采用钢管并设有阀门；催化反应器10采用固定床反应器，包括石
英反应管和电加热炉，所述石英反应管能够放置待测的催化剂，所述石英反应管安装在所述电加热炉中，所述电加热炉能够恒温加热所述石英反应管；出气管道11的一端连接催化反应器10的出气口，出气管道11采用钢管并设有阀门；连接管道9上安装有第二流量检测装置12，出气管道11上安装有第三流量检测装置13，第二流量检测装置12和第三流量检测装置13均采用转子流量计；如箭头方向所示，气体混合罐6中的混合气体经连接管道9进入催化反应器10，在催化反应器10中进行催化反应后排出到出气管道11。
27.所述检测系统包括第一气体检测装置14、第二气体检测装置15；连接管道9上安装有第一气体检测装置14，出气管道11上安装有第二气体检测装置15，第一气体检测装置14、第二气体检测装置15均包括no浓度传感器、甲苯浓度传感器和氯苯浓度传感器，第一气体检测装置14能够检测催化反应前的混合气体中的氮氧化物(即no)浓度、vocs模拟物(即甲苯)浓度和二噁英模拟物(即氯苯)浓度，第二气体检测装置15能够检测催化反应后的混合气体中的氮氧化物(即no)浓度、vocs模拟物(即甲苯)浓度和二噁英模拟物(即氯苯)浓度。
28.催化剂脱硝脱vocs脱二噁英性能评价方法，采用所述催化剂脱硝脱vocs脱二噁英性能评价装置，包括以下步骤：
29.步骤一，将待测的催化剂放置在催化反应器10的石英管中，并开启加热炉达到评价温度；
30.步骤二，配制含有氮氧化物、vocs的模拟物、二噁英模拟物的混合气体，开启所需的气源并通过流量调节装置7设置流量，同时可以从各第一流量检测装置8上读出各进气管道5中的实际流量，确保实际流量与设定流量相符；将第二流量检测装置12和第三流量检测装置13与第一流量检测装置8的示数对比，可以判断装置气密性是否完好，更加提高了装置的可靠性；
31.步骤三，步骤二中配制的混合气体进入催化反应器10的石英管中与待测的催化剂进行催化反应，混合气体通过连接管道9时第一气体检测装置14检测催化反应前的混合气体中no浓度、氯苯浓度和甲苯浓度，催化反应后的混合气体通过出气管道11时第二气体检测装置15检测催化反应后的混合气体中no浓度、氯苯浓度和甲苯浓度，计算出催化效率。
32.以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。