一种多功能催化反应装置

1.本实用新型属于废气处理和气体净化技术领域，涉及一种多功能催化反应装置。


背景技术：

2.在进行工业喷漆，特别是汽车修补喷漆的作业过程中，会产生大量的挥发性有机废气，这不仅污染了大气环境，而且对于作业人员的身体健康具有危害。基于上述基本情况，往往需要引入废气收集和处理系统，以处理有害废气。其中，专利 (cn212188462u)提出了一种新颖的废气循环处理系统，能实现对废气的循环收集，并进行催化降解，对废气的处理具有较好的效果。
3.但是现有技术中，对核心的催化单元并未提出明确的创新设计，一般参考传统固定床结构，采用直线型通道填充催化剂材料形成催化剂床层，加热单元直接内置在通道内与催化剂材料接触。这种催化单元虽然具有结构简单、易于装配的优点，但同时也存在加热效率低、气体接触时间短、热量利用率低等问题，使得废气净化效果较差。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的就是提供一种多功能催化反应装置，用于解决现有喷涂废气催化净化装置中，加热效率低、气体接触时间短、热量利用率低等问题。
5.本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：
6.一种多功能催化反应装置，包括
7.催化剂床层内芯，包括加热芯体、呈螺旋状开设于加热芯体侧壁上并用于装配催化剂的床层槽体，以及呈螺旋状嵌设于床层槽体侧壁内的加热管；
8.预热进气套筒，包括套设于加热芯体外的预热套筒，以及嵌设于预热套筒侧壁内的进气管，所述的进气管上设有底端进气入口与顶端进气出口，所述的顶端进气出口与床层槽体的顶端相连通；
9.底部端盖，包括与预热进气套筒密封连接的端盖本体、开设于端盖本体上的进气口与出气口，以及设于出气口处并用于支撑催化剂的过滤板；所述的进气口与进气管上的底端进气入口相连通，所述的出气口与床层槽体的底端相连通。
10.进一步地，所述的进气管平行于预热套筒轴向贯穿设于预热套筒侧壁内。
11.进一步地，所述的预热套筒内沿周向并列设有多个进气管。通过沿周向设置的多个进气管以充分利用催化剂床层内芯向四周发散的热量，对废气进行预热。
12.进一步地，所述的加热芯体顶端侧壁设有沿径向向外延伸的顶部端盖，所述的预热套筒顶部外壁向上延伸形成套筒支撑环板，所述的顶部端盖下侧边缘与套筒支撑环板顶端可拆卸密封连接。所述的可拆卸密封连接可通过密封法兰等结构实现。
13.进一步地，所述的顶部端盖、套筒支撑环板以及加热芯体之间围成床层进料环槽，所述的床层进料环槽分别与进气管的顶端进气出口及床层槽体的顶端相连通，即通过床层进料环槽收集预热后的废气，并输送至填充有催化剂的床层槽体内。
预热进气套筒、201-预热套筒、202-进气管、203-套筒支撑环板、204-床层进料环槽、205-催化剂支撑环板、3-底部端盖、301-端盖本体、302-进气口、303
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出气口、304-进气分布环槽、305-端盖支撑环板、306-过滤板、4-保温层、5-催化剂底端容纳槽、6-温度传感器。
具体实施方式
37.下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。
38.一种多功能催化反应装置，包括
39.催化剂床层内芯1，包括加热芯体101、呈螺旋状开设于加热芯体101侧壁上并用于装配催化剂的床层槽体102，以及呈螺旋状嵌设于床层槽体102侧壁内的加热管104；
40.预热进气套筒2，包括套设于加热芯体101外的预热套筒201，以及嵌设于预热套筒201侧壁内的进气管202，进气管202上设有底端进气入口与顶端进气出口，顶端进气出口与床层槽体102的顶端相连通；
41.底部端盖3，包括与预热进气套筒2密封连接的端盖本体301、开设于端盖本体301上的进气口302与出气口303，以及设于出气口303处并用于支撑催化剂的过滤板306；进气口302与进气管202上的底端进气入口相连通，出气口303与床层槽体102的底端相连通。
42.作为优选的实施方式，进气口302与出气口303处还分别设有连接端管。
43.作为优选的实施方式，加热芯体101可采用铜或铝合金等导热性良好的材料制备得到。
44.作为优选的实施方式，加热管104铸造于加热芯体101内，使得加热管104 与加热芯体101之间不存在间隙，从而使得产生的热量能够充分通过加热芯体101 传导至催化剂床层内，保证传热效率。
45.作为优选的实施方式，加热管104采用电加热管。
46.作为优选的实施方式，进气管202平行于预热套筒201轴向贯穿设于预热套筒 201侧壁内，采用直管型结构以便于通过常规的打孔工艺得到，使得预热套筒201 的加工制造工艺更为简便。
47.作为优选的实施方式，预热套筒201内沿周向并列设有多个进气管202。通过沿周向设置的多个进气管202以充分利用催化剂床层内芯1向四周发散的热量，对废气进行预热。
48.作为优选的实施方式，加热芯体101顶端侧壁设有沿径向向外延伸的顶部端盖 103，预热套筒201顶部外壁向上延伸形成套筒支撑环板203，顶部端盖103下侧边缘与套筒支撑环板203顶端可拆卸密封连接。可拆卸密封连接可通过密封法兰等结构实现。
49.作为优选的实施方式，顶部端盖103、套筒支撑环板203以及加热芯体101之间围成床层进料环槽204，床层进料环槽204分别与进气管202的顶端进气出口及床层槽体102的顶端相连通，即通过床层进料环槽204收集预热后的废气，并输送至填充有催化剂的床层槽体102内。
50.作为优选的实施方式，端盖本体301上设有与进气口302及多个进气管202 相连通的进气分布环槽304。通过进气分布环槽304将废气分配于各个进气管202 内。
51.作为优选的实施方式，端盖本体301上还设有端盖支撑环板305，过滤板306 设于端盖支撑环板305上。端盖支撑环板305与过滤板306之间围成集气空间，集气空间与出气口
303相连通，并且优选的，集气空间内径大于出气口303内径，用于收集反应后的气体并输送至出气口303。
52.作为优选的实施方式，过滤板306与加热芯体101底端之间设有间隙，间隙与床层槽体102相连通；
53.预热套筒201底端内壁上设有沿径向向内延伸的催化剂支撑环板205，催化剂支撑环板205内缘与端盖支撑环板305相接触，使得预热套筒201内壁、催化剂支撑环板205以及端盖支撑环板305之间围成催化剂底端容纳槽5，催化剂底端容纳槽5与间隙相连通；
54.催化剂装配于间隙与催化剂底端容纳槽5内。
55.作为优选的实施方式，加热芯体101及端盖本体301上的出气口303处均设有温度传感器6，分别用于监测由加热芯体101与加热管104构成的加热体温度与净化出气温度。
56.作为优选的实施方式，出气口303处的温度传感器设于集气空间内。
57.作为优选的实施方式，床层槽体102及内均设有温度传感器，以用于监测催化剂床层温度。
58.作为优选的实施方式，本装置还包括设于预热进气套筒2外的保温层4，通过保温层4以减少热量散失，保证废气的预热效果。
59.作为优选的实施方式，保温层4由保温棉等常用保温材料制成。
60.本实施例以本实用新型技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。
61.实施例：
62.如图1至12所示的一种多功能催化反应装置，包括催化剂床层内芯1、预热进气套筒2以及底部端盖3。
63.其中，如图5至7以及图9所示，催化剂床层内芯1包括铝合金制加热芯体 101、设于加热芯体101顶部的顶部端盖103、呈螺旋状开设于加热芯体101侧壁上的床层槽体102，以及呈螺旋状铸造于床层槽体102侧壁内的加热管104；具体的，加热管104选用电加热管。
64.预热进气套筒2包括套设于加热芯体101外的预热套筒201，以及多个平行于轴向贯穿设于预热套筒201内进气管202。其中，进气管202上设有底端进气入口与顶端进气出口，顶端进气出口与床层槽体102的顶端相连通；预热套筒201顶部外壁向上延伸形成套筒支撑环板203，顶部端盖103下侧边缘与套筒支撑环板203 顶端通过密封法兰可拆卸密封连接。顶部端盖103、套筒支撑环板203以及加热芯体101之间围成床层进料环槽204，床层进料环槽204分别与进气管202的顶端进气出口及床层槽体102的顶端相连通。预热进气套筒2外还设有保温层4。
65.如图8所示，底部端盖3包括与预热进气套筒2密封连接的端盖本体301、开设于端盖本体301上的进气口302与出气口303、设于端盖本体301上并与进气口 302及多个进气管202相连通的进气分布环槽304、设于端盖本体301中部的端盖支撑环板305，以及设于端盖支撑环板305上并用于支撑催化剂的过滤板306；进气口302与进气管202上的底端进气入口相连通，出气口303与床层槽体102的底端相连通。端盖支撑环板305与过滤板306之间围成集气空间，集气空间与出气口 303相连通，并且该集气空间内径大于出气口303内径，用于收集反应后的气体并输送至出气口303。
66.此外，过滤板306与加热芯体101底端之间设有间隙，间隙与床层槽体102 相连通；
预热套筒201底端内壁上设有沿径向向内延伸的催化剂支撑环板205，催化剂支撑环板205内缘与端盖支撑环板305相接触，使得预热套筒201内壁、催化剂支撑环板205以及端盖支撑环板305之间围成催化剂底端容纳槽5，催化剂底端容纳槽5与间隙相连通；催化剂还装配于间隙与催化剂底端容纳槽5内。如图12 所示，催化剂装配于床层槽体102与上述间隙及催化剂底端容纳槽5内。
67.加热芯体101及集气空间内均设有温度传感器6，分别用于监测由加热芯体101 与加热管104构成的加热体温度与净化出气温度。
68.使用时，原料废气从底部端盖3底端的进气口302进入，并经过进气分布环槽 304后进入各个进气管202内，并在进气管202中借助催化剂床层内芯1产生的热量进行预热；预热后的气体收集于床层进料环槽204中，再从床层槽体102的顶端进入催化剂床层，并在其中进行催化净化，此时通过螺旋状的床层结构以提高原料废气与催化剂的接触时间，保证净化效果；净化后的气体经过底部集气空间后，从出气口303排出，完成原料废气的催化净化过程。
69.上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用实用新型。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本实用新型不限于上述实施例，本领域技术人员根据本实用新型的揭示，不脱离本实用新型范畴所做出的改进和修改都应该在本实用新型的保护范围之内。