CN102049190B

CN102049190B - 一种氯代烃尾气收集处理器

Info

Publication number: CN102049190B
Application number: CN2010102391389A
Authority: CN
Inventors: 林匡飞; 李炳智; 吕树光; 张卫; 刘莉莉; 李辉; 周啸宇; 张雯; 黄凯; 周鹏
Original assignee: East China University of Science and Technology
Current assignee: East China University of Science and Technology
Priority date: 2010-07-28
Filing date: 2010-07-28
Publication date: 2013-04-24
Anticipated expiration: 2030-07-28
Also published as: CN102049190A

Abstract

本发明涉及一种氯代烃尾气收集处理器，包含五个部分，分别为空气过滤器、干燥机、ACF吸附脱附床I、ACF吸附脱附床II、催化燃烧部分和尾气排放部分，各单元之间采用PVC或者不锈钢材质的管道或者阀门进行连接。本发明的优点：采用新型吸附材料ACF对氯代烃尾气进行吸附，在接近吸附饱和后引入热空气进行脱附、解吸，脱附后氯代烃尾气引入催化燃烧室无焰燃烧，将其彻底净化，热气体在系统中循环使用，大大降低能耗。本发明具有运行稳定可靠、投资省、运行成本低、维修方便等特点，为大风量、低浓度或浓度不稳定的氯代烃尾气的间歇或连续收集处理提供了一种理想的、经济高效且具有广阔应用前景的实用技术。

Description

一种氯代烃尾气收集处理器

【技术领域】

本发明涉及环保设备技术领域，具体地说，是一种氯代烃尾气收集处理器。

【背景技术】

工业排放或产生的气态氯代烃污染物是大气污染的重要来源之一，其中有毒有害氯代烃尾气因具有“三致效应”对人群健康和生态安全造成严重的威胁。近年来，我国通过加速立法和加大科技研发投入，在有毒有害气态污染物控制方面已经取得了一定的成效，但仍然不能满足具有多样性、复合性等特点的有毒有害工业氯代烃尾气污染控制的技术需求，迫切需要研究和开发适合我国国情，并拥有自主知识产权的有毒有害氯代烃尾气收集、净化技术和设备。

目前，氯代烃尾气收集和处理方法主要分为两类：一类是将氯代烃尾气直接转化为CO₂和H₂O，如直接燃烧法、热力燃烧法和催化燃烧法。直接燃烧法虽然运行费用较低，但由于燃烧温度高，容易在燃烧过程中发生爆炸，并且浪费热能，产生二次污染，因此目前较少采用。热力燃烧法通过热交换器回收了热能，降低了燃烧温度，但当氯代烃尾气浓度较低时，需人工添加辅助燃料，以维持正常的燃烧温度，从而增大了运行费用；催化燃烧法由于具有起燃温度低、节能、净化率高、操作方便、占地面积少等优点而应用较多，但仅适用于高温或高浓度的氯代烃尾气处理。

另一类是将氯代烃尾气收集、净化并回收。这类方法有冷凝法、吸收法、和吸附回收法等。冷凝法是利用不同温度下有机物的饱和蒸汽压的不同，通过降温的方法使有机物冷凝下来而达到处理尾气的目的。其优点是投资少，缺点是只适用于特别高浓度的有机尾气(几百克/m³以上)，因而，只作为预处理方法使用；吸收法是将排出的氯代烃尾气与吸收剂接触，或采取喷淋，或采取逆流在吸收塔内完成，适合中高浓度(2000mg/m³以上)和中小排风量(10000m³/h以下)的治理，对低浓度、大风量氯代烃尾气治理效率低，最大问题是吸收液后处理麻烦，并会带来二次污染和二次治理问题；吸附回收法是用多孔吸附材料对氯代烃尾气进行吸附净化，尤其对低浓度尾气的吸附最为有效，吸附可达ppm级，吸附后有机物用水蒸气进行脱附，冷凝回收。但其仅限于高浓度(2000mg/m³以上)单组分有机物回收处理。

高性能第三代活性炭材料-活性炭纤维(简称ACF)的诞生在整个环保产业是一场革命。ACF是以粘胶基纤维为原料，经高温碳化、活化后制成的纤维状新型吸附材料，与社会上公认的吸附材料-颗粒状活性炭(GAC)相比，ACF具有以下显著特点：

(1)比表面积大，有效吸附量高。由于相同质量的纤维表面积是GAC的近百倍，所以需要填充的活性碳纤维质量非常小，然而吸附效率却非常高，根据处理气体种类的不同，其吸附率介于85～98％，多级吸附甚至可达到99.99％，远高于GAC吸附(最高吸附率为88％)，而且体积及总质量也很小；

(2)吸附、脱附行程短，速度快；脱附、再生耗能低。ACF对有机气体吸附量比GAC大几倍至几十倍，对无机气体也有很好的吸附能力，并能保持较高的吸附脱附速度和较长的使用寿命。如用水蒸气加热6～10分钟，即可完全脱附，耐热性能好，惰性气体中耐高温1000℃以上，空气中着火点达500℃以上；

(3)形状可变，使用方便。由于活性碳纤维可以做成毡式，所以更换起来非常方便，不会对人体造成任何危害；

(4)可根据需要生产出具有特殊性能的专用ACF；强度好，不会造成二次污染。

【发明内容】

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种氯代烃尾气收集处理器。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种氯代烃尾气收集处理器，包含五个部分，分别为空气过滤器1、干燥机3、ACF吸附脱附床I5、ACF吸附脱附床II6、催化燃烧部分和尾气排放部分，各单元之间采用PVC或者不锈钢材质的管道、或者阀门进行连接；

所述的空气过滤器1，为带有隔板的耐湿型空气过滤器，其外框为不锈钢材质，以胶板纸作为分隔板，以超细玻璃纤维纸作为滤料；设置此装置的主要作用是去除氯代烃尾气中携带的粉尘类杂质；

所述的干燥机3，为不锈钢材质的强化系列气流干燥机，内置有高速飞旋的风机叶轮；可对高速气流进行有效干燥除湿，兼有分散、搅拌和混合等作用，使脱附浓缩后的氯代烃尾气在进入催化燃烧部分前得到充分干燥、除湿，以有效防止催化燃烧部分催化剂的中毒；

所述的ACF吸附脱附床I5和ACF吸附脱附床II6，为不锈钢材质，内部充填整体式ACF吸附材料，方便定期更换；该吸附脱附床为一常一备，轮流使用；整个床体各设置进气口两个，出气口两个，吸附时从左边进右边出，吸附后的尾气直接通过主排离心风机13高空排放；ACF吸附饱和后(吸附饱和时间的长短根据现场实验值进行确定)，利用从电加热室8排出的高温气体经脱附离心风机7和补冷离心风机14调节流量后对吸附饱和的ACF进行脱附，脱附时从右下方进左上方出，加热6～10分钟即可；一个床体吸附饱和后进入脱附周期，与此同时，另一床体进入吸附周期；既适合于连续操作，也适合于间断操作；在空气过滤器1和ACF吸附脱附床之间设有三向旋塞阀2；在干燥机3和ACF吸附脱附床的之间设有球形阀4；

所述的催化燃烧部分，主要由阻火器11、温度探测热电偶9、电动阀门、保温管道、电加热室8、催化燃烧室12和热交换室10组成；

所述的阻火器为金属丝网型阻火器，筒体内部布置较多的金属丝网，其主要作用是防止外部火焰窜入催化燃烧装置或防止回火而引起爆炸；

所述的电加热器8为碳钢翅片管型电加热器，催化燃烧时需电加热起动，起动电加热时间大约为1h左右，氯代烃在催化燃烧室燃烧开始后，其燃烧热能可足以维持反应所需的温度，此时电加热器自行停止；

所述的催化燃烧室12内部充填400方孔/平方英寸的二氧化硅质蜂窝陶瓷，陶瓷表面负载优质贵金属钯和铂作为催化剂，催化燃烧率达97％以上，催化剂使用寿命长(高达7200h)，并且内设减压孔、热电偶、报警器及自动停机等保护装置；其中的氯代烃尾气在催化剂的作用下于280～350℃左右转化为CO₂和H₂O，并释放出大量热量；

所述的热交换器10为壳管式热交换器，分解释放的热量经高效热交换器回收后用于加热进入催化燃烧室12的高浓度氯代烃尾气；

所述的尾气排放部分，为了充分利用催化燃烧产生的热量，从电加热室8排出的高温气体一部分进入高空排放管道，另一部分通过管道进入ACF吸附脱附床供吸附饱和的ACF脱附再生使用；

另外，本发明所有管路上的阀门既可以人工手动开闭，也可以自动开闭。

与现有技术相比，本发明的积极效果是：

本发明设计了一种氯代烃尾气收集处理器，其结构主要有空气过滤器、干燥机、ACF吸附脱附床、催化燃烧部分和尾气排放部分，各单元之间用PVC或者不锈钢材质的管道、阀门等进行连接；其综合了ACF吸附技术及催化燃烧技术各自的优点，采用新型吸附材料ACF对氯代烃尾气进行吸附，在接近吸附饱和后引入热空气进行脱附、解吸，脱附后氯代烃尾气引入催化燃烧室无焰燃烧，将其彻底净化，热气体在系统中循环使用，大大降低能耗。本发明具有运行稳定可靠、投资省、运行成本低、维修方便等特点，为大风量、低浓度或浓度不稳定的氯代烃尾气的间歇(或连续)收集处理提供了一种理想的、经济高效且具有广阔应用前景的实用技术。

【附图说明】

图1氯代烃尾气收集处理器的结构示意图；

附图中的标号分别为：1、空气过滤器，2、三向旋塞阀，3、干燥机，4、球形阀，5、ACF吸附脱附床I，6、ACF吸附脱附床II，7、脱附离心风机，8、电加热室，9、热电偶，10、热交换室，11、阻火器，12、催化燃烧室，13、主排离心风机，14、补冷离心风机。

【具体实施方式】

以下提供本发明一种氯代烃尾气收集处理器的具体实施方式。

实施例1

下面结合附图1对本发明设计作进一步说明。如图1所示，本发明设计主要分为空气过滤器、干燥机、ACF吸附脱附床、催化燃烧部分和尾气排放五个部分；具体操作过程为：氯代烃尾气进口首先经过空气过滤器除去粉尘类杂质后，从左边进入ACF吸附脱附床I进行吸附，不管浓度高低，氯代烃尾气都可被ACF有效地吸附，当吸附的氯代烃尾气达到接近饱和吸附量时，则停止使用，并进行脱附再生。为保证净化过程连续进行，设两个吸附脱附床，交替使用。吸附后的尾气直接进入主排离心风机13管路进行高空安全排放。待ACF吸附脱附床I吸附饱和后，开启ACF吸附脱附床II继续进行吸附，与此同时，将催化燃烧排放的高温气体从床体右下部通入ACF吸附脱附床I，对其中的ACF填料进行脱附处理，脱附6～10min后ACF得到再生，将浓缩后的氯代烃尾气从床体左上部排出，经干燥剂干燥后，进入催化燃烧室在催化剂上于280～350℃范围内进行燃烧，氯代烃被氧化转化为CO₂和H₂O，并释放出大量热量。其中脱附下来的尾气中氯代烃浓度和脱附风量都可进行控制，使脱附下来的氯代烃浓度较原始尾气中的浓度提高10～15倍，风量只是原来的1/10～1/20。这样的高浓度、小风量废气在催化剂上燃烧放出的热量足以维持其反应所需要的温度(300～350℃)，催化燃烧室只需要在开始反应前进行电加热起燃，起燃后就无需再加热；反应后的热废气除一部分高空排放外，其余的又可用来对吸附床进行脱附再生，达到废热利用。

间歇式氯代烃尾气处理实验：分别配制初始浓度为1000mg/m³的氯乙烯(VC)、二氯乙烯(DCE)、三氯乙烯(TCE)和1，1，1-三氯乙烷(TCA)模拟尾气，在常温20℃条件下进行间歇实验，设计尾气流量0～80L/min，氯代烃污染物均达到零排放。

连续氯代烃尾气处理实验：将浓度分别为1000mg/m³的TCE和TCA混合气体按20L/min的流速连续通入此收集处理器中，催化燃烧后热空气和吸附后尾气中TCE、TCA去除率均为100％，可见该氯代烃尾气处理器对大风量、低浓度氯代烃尾气的间歇或者连续处理均能做到氧化彻底、安全零污染排放。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围内。

Claims

1.一种氯代烃尾气收集处理器，其特征在于，包含五个部分，分别为空气过滤器、干燥机、ACF吸附脱附床I、ACF吸附脱附床II、催化燃烧部分和尾气排放部分，各单元之间采用PVC或者不锈钢材质的管道或者阀门进行连接；

所述的空气过滤器为带有隔板的耐湿型空气过滤器，其外框为不锈钢材质，以胶板纸作为分隔板，以超细玻璃纤维纸作为滤料；

所述的干燥机为不锈钢材质的强化系列气流干燥机，内置有高速飞旋的风机叶轮；

所述的催化燃烧部分由阻火器、温度探测热电偶、电动阀门、保温管道、电加热室、催化燃烧室和热交换室组成。

2.如权利要求1所述的一种氯代烃尾气收集处理器，其特征在于，所述的ACF吸附脱附床I和ACF吸附脱附床II，为不锈钢材质，内部充填整体式ACF吸附材料；整个床体各设置进气口两个，出气口两个，吸附时从左边进右边出，吸附后的尾气直接通过主排离心风机高空排放。

3.如权利要求1所述的一种氯代烃尾气收集处理器，其特征在于，所述的阻火器为金属丝网型阻火器，筒体内部布置金属丝网。

4.如权利要求1所述的一种氯代烃尾气收集处理器，其特征在于，所述的催化燃烧室内部充填二氧化硅质蜂窝陶瓷，陶瓷表面负载贵金属钯和铂作为催化剂。

5.如权利要求1所述的一种氯代烃尾气收集处理器，其特征在于，所述的尾气排放部分，从电加热室排出的高温气体一部分进入高空排放管道，另一部分通过管道进入ACF吸附脱附床供吸附饱和的ACF脱附再生使用。