本发明涉及VOCs废气的净化领域，特别涉及一种用于VOCs废气治理的催化氧化系统和方法。
背景技术：
VOCs(Volatile Organic Compounds)废气是指含有挥发性有机化合物的废气，此类废气不仅会导致区域空气质量下降，而且其中的某些成分会刺激人体的呼吸道系统、血液系统和神经系统，长期接触这类废气会对人体健康造成严重威胁。因此需要对上述含VOCs废气进行处理。
目前，多采用非蓄热式催化氧化法处理含VOCs废气，具体流程为：首先，预处理后的废气与催化氧化后的高温净化气在换热器内换热，然后，被加热废气进入电加热器进行进一步加热至催化反应温度，最后，废气进入到反应器在催化剂的作用下将废气中的VOCs分解并产生热量，处理后的废气进入换热器与进口废气换热后由排气筒高点排放。该工艺流程的反应器大部分采用为固定床反应器，在实际生产中，由于处理的废气中VOCs浓度波动较大，造成催化剂床层的温度波动较大，甚至产生飞温，而且由于废气在反应器中的分布不均匀现象也会造成催化剂床层的局部飞温，过高的温度会使得催化剂的结构破坏，催化效率降低甚至失效。
现有技术中，通过安装在反应器的热电偶进行温度联锁控制，来解决上述问题，即当温度达到限值后关闭废气管线，通入空气冷却，以达到冷却催化剂床层的目的，但此方法动作时间长，容易造成催化剂床层的进一步飞温，而且废气处理暂时中断，不能在稳定状态下处理废气。
技术实现要素：
为了解决上述的技术问题，本发明提供一种能够在稳定状态下治理VOCs废气的催化氧化系统和方法。
具体而言，包括以下的技术方案：
一种用于VOCs废气治理的催化氧化系统，所述系统包括：用于加热待处理废气的电加热器；与所述电加热器连通的、用于进行催化氧化反应的反应器；以及与所述反应器连通的、用于排出反应后废气的排气筒；
所述反应器上设置有与所述反应器连通的汽包；所述汽包上设置有压控阀，所述汽包可借助所述压控阀，通过控制所述汽包内的压力来调节所述反应器内的温度。
进一步地，所述系统还包括：分别与所述排气筒、所述反应器和所述电加热器连通的换热器，所述换热器用于使所述待处理废气和所述反应后废气进行换热。
优选地，所述反应器包括反应器壳程和反应器管程；所述反应器壳程与所述换热器连通，所述反应器管程与所述汽包连通。
进一步地，所述汽包上设置有用于向所述汽包通入除盐除氧水的补水线。
优选地，所述换热器为间隔式换热。
优选地，所述换热器为热管式换热器、板式换热器或拢流子换热器中的任意一种。
优选地，所述电加热器为风道式电加热器。
优选地，用于进行所述催化氧化反应的催化剂为贵金属催化剂、金属氧化物催化剂或稀土复合氧化物催化剂中的任意一种或多种的组合。
优选地，所述汽包可通过控制所述汽包内的压力来调节所述反应器内的温度在250-450℃之间。
一种用于VOCs废气治理的催化氧化方法，包括以下步骤：
将待处理废气通入电加热器进行加热，得到加热后的废气；
所述加热后的废气进入反应器进行催化氧化反应，得到反应后废气和释放出的热量，所述反应后废气进入换热器，与所述待处理废气进行换热后，通过排气筒排出；
所述反应器上设置有与所述反应器连通的汽包；所述汽包上设置有压控阀，当所述催化氧化反应释放出的热量过多，使所述汽包内的压力超过预定值时，所述压控阀打开，使所述汽包内的压力降低；当所述汽包内的压力未超过预定值时，所述压控阀关闭。
本发明实施例提供的技术方案的有益效果：提供了一种能够在稳定状态下治理VOCs废气的催化氧化系统和方法。具体地，通过在反应器上设置汽包，使反应器形成为带内取热系统的恒温反应器，该内取热系统能够使反应器内的温度稳定在一定范围内，避免过高的温度使反应器里催化剂的结构破坏而造成催化效率降低甚至失效的问题，消除飞温影响，延长催化剂的使用寿命，从而实现在稳定状态下治理VOCs废气。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种用于VOCs废气治理的催化氧化系统的示意图。
图中的附图标记分别表示：
1、电加热器；
2、反应器；
3、汽包；
4、换热器；
5、排气筒；
6、压控阀；
7、液位控制阀。
具体实施方式
为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。除非另有定义，本发明实施例所用的所有技术术语均具有与本领域技术人员通常理解的相同的含义。
本发明实施例提供一种用于VOCs废气治理的催化氧化系统，如图1所示，该系统包括：用于加热待处理废气的电加热器1；与电加热器1连通的、用于进行催化氧化反应的反应器2；以及与反应器2连通的、用于排出反应后废气的排气筒5；
反应器2上设置有与反应器2连通的汽包3；汽包3上设置有压控阀6，汽包3可借助压控阀6，通过控制汽包3内的压力来调节反应器2内的温度。
其中，待处理废气为进行预处理后的含VOCs的废气，VOCs废气在进入电加热器1之前，须对其进行预处理，具体可通过干法脱硫或湿法脱硫、增设过滤器除尘等实现，以脱除废气中的颗粒物以及有机硫、无机硫等对催化剂造成损害的物质，防止催化剂发生中毒。且通过在反应器2上设置汽包3，使反应器2形成为带内取热系统的恒温反应器。
本发明实施例提供的用于VOCs废气治理的催化氧化系统的工作原理为：将待处理废气通入电加热器1中加热，待处理废气被加热到250-350℃后进入到反应器2，进行催化氧化反应，废气中的VOCs与氧气在催化剂的作用下发生氧化反应，VOCs被氧化成二氧化碳和水(高温下为蒸汽混合物，即统称为“反应后废气”)，并释放出热量；反应后废气通过排气筒5高点排空。在反应器2中，反应后释放出的热量使得内取热系统内的水温度升高，直至发生汽化，形成蒸汽，蒸汽进入到汽包3，使汽包3内的压力增大，从而使得反应器2内温度恒定在一定范围内，汽包3上设置有压控阀6，当释放出的热量过多(反应器2中的温度过高)，汽包3内的蒸汽压力超过预定值时，压控阀6打开，释放出蒸汽，汽包3内的压力降低，达到压控阀6设定值；而当汽包3内的压力在预定值范围内时，压控阀6关闭。汽包3内的压力的预定值可对应控制反应器2内的温度在250-450℃之间。
本发明实施例通过在反应器2上设置汽包3，使反应器2形成为带内取热系统的恒温反应器，该内取热系统能够通过控制汽包3内的压力，使反应器2内的温度稳定在一定范围内，避免过高的温度使反应器2里催化剂的结构破坏而造成催化效率降低甚至失效的问题，消除飞温影响，延长催化剂的使用寿命，从而实现在稳定状态下治理VOCs废气。
且通常地，为了节约能源，该催化氧化系统还包括分别与排气筒5、反应器2和电加热器1连通的换热器4，换热器4用于使待处理废气和反应后废气进行换热。反应后的高温废气(250-450℃)进入换热器4，与待处理废气进行换热，换热后，待处理废气的温度升至200-300℃后进入到电加热器1进一步加热，而反应后的废气温度降至120-200℃后，通过排气筒5高点排空。
在上述的催化氧化系统中，可设置反应器2包括反应器壳程和反应器管程；反应器壳程内装有催化剂，并与电加热器1和换热器4分别连通，形成催化氧化反应系统。反应器管程内装有除盐除氧水，并与汽包3连通，形成温度控制系统。待处理废气在反应器壳程内发生催化氧化反应，形成反应后废气，并释放出热量，反应后废气进入换热器4与待处理废气换热后，通过排气筒5高点排空；而释放出的热量传递给反应器管程里的除盐除氧水，吸收热量后的除盐除氧水部分汽化，形成蒸汽，由反应器管程进入到汽包3，并通过汽包3上的压控阀6控制汽包3内的压力来调节反应器2内的温度在250-450℃。具体地，当进入汽包3的蒸汽过多(反应器2内的温度过高)，造成汽包3内的压力超过预定值时，压控阀6打开，释放汽包3中的蒸汽，降低汽包3内的压力，从而控制反应器2内的温度在一个恒定的范围内，以使得用于进行催化氧化反应的催化剂在一个稳定的温度范围内工作，消除催化剂床层的飞温风险。
进一步地，通过压控阀6排出的蒸汽可被收集，用于其他装置中。
另外，在一种可能的实施方式中，还可设置在反应器管程内装有催化剂，并与电加热器1和换热器4分别连通，形成催化氧化反应系统。反应器壳程内装有除盐除氧水，并与汽包3连通形成温度控制系统。
在上述的催化氧化系统中，还可在汽包3上设置有用于向汽包3通入除盐除氧水的补水线，除盐除氧水通过汽包3进入与汽包3连通的反应器管程，以补充从压控阀6排出的蒸汽。补水过程可通过汽包3的液位控制阀7自动完成。
在上述的催化氧化系统中，优选地，可设置换热器4为间隔式换热，使反应后废气和待处理废气隔开进行换热，以保证废气处理效果。
在上述的催化氧化系统中，对换热器4的类型没有严格限定，本领域常规技术手段均可，例如换热器4可以为热管式换热器、板式换热器或拢流子换热器等适合此类换热场合中的任意一种。
在上述的催化氧化系统中，对电加热器1的类型没有严格限定，本领域常规技术手段均可，例如电加热器1可以为风道式电加热器。
在上述的催化氧化系统中，用于进行催化氧化反应的催化剂可以为贵金属催化剂(铂、钯等)、金属氧化物催化剂(钒、钨、铜、锰和铁等)、稀土复合氧化物催化剂(稀土钙钛矿催化剂)等中的一种或者几种的组合。
本发明还提供一种用于VOCs废气治理的催化氧化方法。包括以下步骤：
将待处理废气通入电加热器1进行加热，得到加热后的废气；
加热后的废气进入反应器2进行催化氧化反应，得到反应后废气和释放出的热量，反应后废气进入换热器4，与待处理废气进行换热后，通过排气筒5排出；
反应器2上设置有与反应器2连通的汽包3；汽包3上设置有压控阀6，当催化氧化反应释放出的热量过多，使汽包3内的压力超过预定值时，压控阀6打开，使汽包3内的压力降低；当汽包3内的压力未超过预定值时，压控阀6关闭。
上述方法运行稳定，可以防止在反应器2中的发生飞温现象。
以下提供一个具体实施例来进一步地说明本发明提供的用于VOCs废气治理的催化氧化系统和方法。
将含有VOCs的待处理废气通入到换热器4，换热器4采用板式换热器，在换热器4中预处理废气与反应后废气进行热量交换，待处理废气的温度由常温加热到200-300℃；
经换热器4加热后的待处理废气进入到电加热器1进一步加热，电加热器1选用风道式电加热器，加热后的待处理废气由电加热器1加热到250-350℃后进入到反应器2；
在反应器2中，用于催化氧化反应的催化剂采用含有铂钯的贵金属，催化剂安装在反应器壳程中，待处理废气中的VOCs和氧气在催化剂作用下发生催化氧化反应，生成二氧化碳和水，并放出热量；
反应器管程中通入的除盐除氧水，反应放出的热量通过反应器2的管壁传递至反应器管程中的除盐除氧水，吸收热量后的除盐除氧水部分汽化，形成蒸汽，蒸汽由反应器管程进入到汽包3，汽包3上设置有压控阀6，汽包3借助压控阀6，通过控制汽包3内的压力来调节反应器2内的温度在250-450℃，具体地：
当催化氧化反应释放出的热量过多(反应器2内的温度过高)，使汽包3内的压力超过预定值(4-8.6MPa)时，压控阀6打开，释放蒸汽，使汽包3内的压力，进而控制反应器2内的温度；
当汽包3内的压力未超过预定值时，压控阀6关闭。
汽包3内的压力的预定值可对应控制反应器2内的温度250-450℃左右，以使催化剂在一个稳定的温度范围内工作。
另外，反应后的高温废气进入到换热器4，在换热器4中，反应后废气由250-450℃降至120-200℃后，通过排气筒5进行高点排空。
上述方法运行稳定，例如在连续运行48h之后，没有发生飞温现象。
以上所述仅是为了便于本领域的技术人员理解本发明的技术方案，并不用以限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。