CN108619887A - 一种废气处理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种废气处理系统，包括通过管道依次连接的布袋除尘器、水洗装置、干燥装置和催化燃烧装置，水洗装置包括洗涤塔、循环泵、加药箱和加药泵，洗涤塔包括塔体和设置在塔体底部的循环液箱，塔体内设有至少一个喷淋组件，所述喷淋组件通过循环泵与循环液箱连通，循环液箱还通过加药泵与加药箱连通。干燥装置内设有吸附剂，该吸附剂用于除去从洗涤塔排出的废气中的水分。催化燃烧装置内沿着废气流动方向设有至少一个催化剂床层，所述催化剂床层的催化剂为Cu‑Mn‑Ce复合催化剂，Cu‑Mn‑Ce复合催化剂中Cu、Mn、Ce的摩尔比为：0.2～0.5:0.5～0.8:1。本发明能够大大提高废气的处理效果，废气中乙酸乙酯的降解率达到99.2％。

Description

一种废气处理系统
技术领域
本发明涉及废气处理技术领域，尤其涉及一种废气处理系统。
背景技术
化工、轻工、涂料、印刷等行业排出的有机废气是大气主要污染源之一，如油漆、涂料化工生产排出的有机废气含有苯、甲苯、二甲苯、甲酚、乙酸乙酯等。其中，乙酸乙酯对人体健康存在较大的危害，暴露于400ppm下即对眼睛产生刺激，还会造成恶心、呕吐，损害呼吸系统，抑制中央神经系统等症状。
目前对于废气的处理方法主要有水洗法，热烧法和催化焚烧法，但是各种方法对于废气的处理能力有限，使得废气的处理效果难以达到排放要求。
发明内容
针对现有技术的上述问题，本发明的目的在于，提供一种废气处理系统，该系统能够大大提高废气处理效果。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
一种废气处理系统，包括通过管道依次连接的布袋除尘器、水洗装置、干燥装置和催化燃烧装置，
所述水洗装置包括洗涤塔、循环泵、加药箱和加药泵，所述洗涤塔包括塔体和设置在所述塔体底部的循环液箱，所述塔体内设有至少一个喷淋组件，所述喷淋组件通过所述循环泵与所述循环液箱连通，所述循环液箱还通过加药泵与所述加药箱连通，
所述干燥装置内设有吸附剂，所述吸附剂用于除去从所述洗涤塔排出的废气中的水分，
所述催化燃烧装置内沿着废气流动方向设有至少一个催化剂床层，所述催化剂床层的催化剂为Cu-Mn-Ce复合催化剂，所述Cu-Mn-Ce复合催化剂中Cu、Mn、Ce的摩尔比为：0.2～0.5:0.5～0.8:1。
进一步地，所述加药箱内存储的为液体碳酸氢钠。
进一步地，所述吸附剂为硅胶、活性氧化铝中的一种或者两种的组合。
进一步地，所述Cu-Mn-Ce复合催化剂采用如下方法制备：
(1)向第一反应器中通入二氧化碳，使得所述第一反应器内的压力达到第一预设压力值，所述第一预设压力值为8～15MPa；然后向所述第一反应器中加入铜的可溶性盐、锰的可溶性盐、铈的可溶性盐和无水乙醇的混合溶液，边搅拌边升温至100～160℃；
(2)向第二反应器中通入二氧化碳，使得所述第二反应器内的压力达到第二预设压力值，所述第一预设压力值与所述第二预设压力值的差值为0.1～0.5MPa；然后向所述第二反应器中加入去离子水、柠檬酸的混合溶液，边搅拌边升温至100～160℃；
(3)将步骤(2)中夹带有去离子水和柠檬酸的混合溶液的超临界二氧化碳缓慢通入至所述第一反应器中，搅拌所述第一反应器，使得所述去离子水和柠檬酸与所述第一反应器内的溶液充分混合，控制所述第一反应器的温度在130～160℃，反应5～10小时后，过滤、洗涤得到固体产物，将所述固体产物干燥、煅烧即得到所述Cu-Mn-Ce复合催化剂。
进一步地，所述干燥条件为：80～100℃下干燥1～2h，煅烧条件为300～400℃煅烧2～4h。
进一步地，所述水洗塔的塔体顶部设有废气出口，所述废气出口与所述喷淋组件间设有除沫器。
进一步地，所述循环液箱上设有浓度检测器，所述浓度检测器与所述加药泵连接通信。
与现有技术相比，本发明的一种废气处理系统，具有如下有益效果：
(1)本发明的废气处理系统通过依次设置的布袋除尘器、水洗装置、干燥装置和催化燃烧装置，逐级对废气中的有害成分进行处理，大大提升了废气的处理效果。
(2)本发明在水洗装置与催化燃烧装置间设有干燥装置，该干燥装置中的吸附剂能够充分除去从水洗塔输出的废气中的水分，从而能够有效的防止废气中夹带的水分导致的催化燃烧装置内的催化剂的中毒失活，保证了催化剂的活性，提高了废气中有害成分的降解率。
(3)本发明在催化燃烧装置内设置有催化剂床层，该床层催化剂使用Cu-Mn-Ce复合催化剂，不仅降低了催化燃烧的处理温度，而且废气中乙酸乙酯的降解率达到99.2％。
(4)本发明的Cu-Mn-Ce复合催化剂的制备过程中在超临界二氧化碳环境中引入水解反应，利用超临界二氧化碳的强溶解性能、夹带性能和超临界流体能够提供的友好的、独特的化学反应环境来制备。超临界二氧化碳的表面张力比较低，从而可以减少或者替代表面活性剂的加入，绿色清洁，大大提高了该Cu-Mn-Ce复合催化剂对乙酸乙酯的降解能力。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，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它附图。
图1是本发明提供的一种废气处理系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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做出创造性劳动的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。
本发明提供一种废气处理系统，如图1所示，该系统包括通过管道依次连接的布袋除尘器1、水洗装置2、干燥装置3和催化燃烧装置4。
所述水洗装置2包括洗涤塔21、循环泵22、加药箱23和加药泵24，所述洗涤塔21包括塔体211和设置在所述塔体211底部的循环液箱212，所述塔体211内设有至少一个喷淋组件211a，所述喷淋组件211a通过所述循环泵22与所述循环液箱212连通，所述循环液箱212还通过加药泵24与所述加药箱23连通。
所述干燥装置3内设有吸附剂，所述吸附剂用于除去从所述洗涤塔21排出的废气中的水分。
优选的，所述吸附剂为硅胶、活性氧化铝中的一种或者两种的组合。
优选的，所述加药箱内存储的为液体碳酸氢钠。
作为一个示例，所述循环液箱212上设有浓度检测器212a，所述浓度检测器212a与所述加药泵24连接通信，当循环液箱212内液体浓度不满足要求时，浓度检测器212a根据检测的结果控制加药泵24的开启或是关闭，以便于及时更换掉循环液箱212内的循环液，并及时向循环液中补充药剂，以保证洗涤塔21对废气的处理效果，进而有利于提高整个系统的废气处理效果。
优选的，所述水洗塔21的塔体211顶部设有废气出口，所述废气出口与所述喷淋组件211a间设有除沫器211b。
在本发明实施例中，催化燃烧装置4内沿着废气流动方向设有至少一个催化剂床层41，所述催化剂床层41的催化剂为Cu-Mn-Ce复合催化剂，所述Cu-Mn-Ce复合催化剂中Cu、Mn、Ce的摩尔比为：0.2～0.5:0.5～0.8:1。
在本发明实施例中，上述Cu-Mn-Ce复合催化剂采用如下方法制备：
(1)向第一反应器中通入二氧化碳，使得所述第一反应器内的压力达到第一预设压力值，所述第一预设压力值为8～15MPa；然后向所述第一反应器中加入铜的可溶性盐、锰的可溶性盐、铈的可溶性盐和无水乙醇的混合溶液，边搅拌边升温至100～160℃。
(2)向第二反应器中通入二氧化碳，使得所述第二反应器内的压力达到第二预设压力值，所述第一预设压力值与所述第二预设压力值的差值为0.1～0.5MPa；然后向所述第二反应器中加入去离子水、柠檬酸的混合溶液，边搅拌边升温至100～160℃。
(3)将步骤(2)中夹带有去离子水和柠檬酸的混合溶液的超临界二氧化碳缓慢通入至所述第一反应器中，搅拌所述第一反应器，使得所述去离子水和柠檬酸与所述第一反应器内的溶液充分混合，控制所述第一反应器的温度在130～160℃，反应5～10小时后，过滤、洗涤得到固体产物，将所述固体产物干燥、煅烧即得到所述Cu-Mn-Ce复合催化剂。
其中，干燥条件为：80～100℃下干燥1～2h，煅烧条件为300～400℃煅烧2～4h。
为了更加清楚的说明本发明的废气处理系统，下面给出具体的实施例。
【实施例1】
制备Cu-Mn-Ce复合催化剂：
(1)向第一反应器中通入二氧化碳，使得所述第一反应器内的压力达到第一预设压力值8MPa；然后向所述第一反应器中加入硝酸铜、硝酸锰、硝酸铈和无水乙醇的混合溶液，边搅拌边升温至100℃。
其中，硝酸铜、硝酸锰、硝酸铈的摩尔比为0.2:0.5:1。
(2)向第二反应器中通入二氧化碳，使得所述第二反应器内的压力达到第二预设压力值7.9MPa；然后向所述第二反应器中加入去离子水、柠檬酸的混合溶液，边搅拌边升温至100℃。
(3)将步骤(2)中夹带有去离子水和柠檬酸的混合溶液的超临界二氧化碳缓慢通入至所述第一反应器中，搅拌所述第一反应器，使得所述去离子水和柠檬酸与所述第一反应器内的溶液充分混合，控制所述第一反应器的温度在130℃，反应5小时后，过滤、洗涤得到固体产物，将所述固体产物干燥、煅烧即得到所述Cu-Mn-Ce复合催化剂。
其中，干燥条件为：80℃下干燥1h，煅烧条件为300℃煅烧2h。
将所制备的Cu-Mn-Ce复合催化剂装入催化燃烧装置4中，然后向本实施例的废气处理系统中通入含有乙酸乙酯的废气，通过计算废气通过该废气处理系统前后的浓度可以得到乙酸乙酯的降解率。经测试，本实施例废气中的乙酸乙酯的降解率达到98.8％。
【实施例2】
制备Cu-Mn-Ce复合催化剂：
(1)向第一反应器中通入二氧化碳，使得所述第一反应器内的压力达到第一预设压力值12MPa；然后向所述第一反应器中加入硝酸铜、硝酸锰、硝酸铈和无水乙醇的混合溶液，边搅拌边升温至130℃。
其中，硝酸铜、硝酸锰、硝酸铈的摩尔比为0.3:0.7:1。
(2)向第二反应器中通入二氧化碳，使得所述第二反应器内的压力达到第二预设压力值11.7MPa；然后向所述第二反应器中加入去离子水、柠檬酸的混合溶液，边搅拌边升温至130℃。
(3)将步骤(2)中夹带有去离子水和柠檬酸的混合溶液的超临界二氧化碳缓慢通入至所述第一反应器中，搅拌所述第一反应器，使得所述去离子水和柠檬酸与所述第一反应器内的溶液充分混合，控制所述第一反应器的温度在150℃，反应8小时后，过滤、洗涤得到固体产物，将所述固体产物干燥、煅烧即得到所述Cu-Mn-Ce复合催化剂。
其中，干燥条件为：90℃下干燥2h，煅烧条件为350℃煅烧4h。
将所制备的Cu-Mn-Ce复合催化剂装入催化燃烧装置4中，然后向本实施例的废气处理系统中通入含有乙酸乙酯的废气，通过计算废气通过该废气处理系统前后的浓度可以得到乙酸乙酯的降解率。经测试，本实施例废气中的乙酸乙酯的降解率达到99.2％。
【实施例3】
制备Cu-Mn-Ce复合催化剂：
(1)向第一反应器中通入二氧化碳，使得所述第一反应器内的压力达到第一预设压力值15MPa；然后向所述第一反应器中加入硝酸铜、硝酸锰、硝酸铈和无水乙醇的混合溶液，边搅拌边升温至160℃。
其中，硝酸铜、硝酸锰、硝酸铈的摩尔比为0.5:0.8:1。
(2)向第二反应器中通入二氧化碳，使得所述第二反应器内的压力达到第二预设压力值14.5MPa；然后向所述第二反应器中加入去离子水、柠檬酸的混合溶液，边搅拌边升温至160℃。
(3)将步骤(2)中夹带有去离子水和柠檬酸的混合溶液的超临界二氧化碳缓慢通入至所述第一反应器中，搅拌所述第一反应器，使得所述去离子水和柠檬酸与所述第一反应器内的溶液充分混合，控制所述第一反应器的温度在160℃，反应10小时后，过滤、洗涤得到固体产物，将所述固体产物干燥、煅烧即得到所述Cu-Mn-Ce复合催化剂。
其中，干燥条件为：90℃下干燥2h，煅烧条件为400℃煅烧2h。
将所制备的Cu-Mn-Ce复合催化剂装入催化燃烧装置4中，然后向本实施例的废气处理系统中通入含有乙酸乙酯的废气，通过计算废气通过该废气处理系统前后的浓度可以得到乙酸乙酯的降解率。经测试，本实施例废气中的乙酸乙酯的降解率达到99.1％。
本发明的一种废气处理系统，具有如下有益效果：
(1)本发明的废气处理系统通过依次设置的布袋除尘器、水洗装置、干燥装置和催化燃烧装置，逐级对废气中的有害成分进行处理，大大提升了废气的处理效果。
(2)本发明在水洗装置与催化燃烧装置间设有干燥装置，该干燥装置中的吸附剂能够充分除去从水洗塔输出的废气中的水分，从而能够有效的防止废气中夹带的水分导致的催化燃烧装置内的催化剂的中毒失活，保证了催化剂的活性，提高了废气中有害成分的降解率。
(3)本发明在催化燃烧装置内设置有催化剂床层，该床层催化剂使用Cu-Mn-Ce复合催化剂，不仅降低了催化燃烧的处理温度，而且废气中乙酸乙酯的降解率达到99.2％。
(4)本发明的Cu-Mn-Ce复合催化剂的制备过程中在超临界二氧化碳环境中引入水解反应，利用超临界二氧化碳的强溶解性能、夹带性能和超临界流体能够提供的友好的、独特的化学反应环境来制备。超临界二氧化碳的表面张力比较低，从而可以减少或者替代表面活性剂的加入，绿色清洁，大大提高了该Cu-Mn-Ce复合催化剂对乙酸乙酯的降解能力。
上述说明已经充分揭露了本发明的具体实施方式。需要指出的是，熟悉该领域的技术人员对本发明的具体实施方式所做的任何改动均不脱离本发明的权利要求书的范围。相应地，本发明的权利要求的范围也并不仅仅局限于前述具体实施方式。

Claims (7)

1.一种废气处理系统，其特征在于，包括通过管道依次连接的布袋除尘器、水洗装置、干燥装置和催化燃烧装置，
所述水洗装置包括洗涤塔、循环泵、加药箱和加药泵，所述洗涤塔包括塔体和设置在所述塔体底部的循环液箱，所述塔体内设有至少一个喷淋组件，所述喷淋组件通过所述循环泵与所述循环液箱连通，所述循环液箱还通过加药泵与所述加药箱连通，
所述干燥装置内设有吸附剂，所述吸附剂用于除去从所述洗涤塔排出的废气中的水分，
所述催化燃烧装置内沿着废气流动方向设有至少一个催化剂床层，所述催化剂床层的催化剂为Cu-Mn-Ce复合催化剂，所述Cu-Mn-Ce复合催化剂中Cu、Mn、Ce的摩尔比为：0.2～0.5:0.5～0.8:1。
2.根据权利要求1所述的一种废气处理系统，其特征在于，所述加药箱内存储的为液体碳酸氢钠。
3.根据权利要求1所述的一种废气处理系统，其特征在于，所述吸附剂为硅胶、活性氧化铝中的一种或者两种的组合。
4.根据权利要求1所述的一种废气处理系统，其特征在于，所述Cu-Mn-Ce复合催化剂采用如下方法制备：
(1)向第一反应器中通入二氧化碳，使得所述第一反应器内的压力达到第一预设压力值，所述第一预设压力值为8～15MPa；然后向所述第一反应器中加入铜的可溶性盐、锰的可溶性盐、铈的可溶性盐和无水乙醇的混合溶液，边搅拌边升温至100～160℃；
(2)向第二反应器中通入二氧化碳，使得所述第二反应器内的压力达到第二预设压力值，所述第一预设压力值与所述第二预设压力值的差值为0.1～0.5MPa；然后向所述第二反应器中加入去离子水、柠檬酸的混合溶液，边搅拌边升温至100～160℃；
(3)将步骤(2)中夹带有去离子水和柠檬酸的混合溶液的超临界二氧化碳缓慢通入至所述第一反应器中，搅拌所述第一反应器，使得所述去离子水和柠檬酸与所述第一反应器内的溶液充分混合，控制所述第一反应器的温度在130～160℃，反应5～10小时后，过滤、洗涤得到固体产物，将所述固体产物干燥、煅烧即得到所述Cu-Mn-Ce复合催化剂。
5.根据权利要求4所述的一种废气处理系统，其特征在于，所述干燥条件为：80～100℃下干燥1～2h，煅烧条件为300～400℃煅烧2～4h。
6.根据权利要求1所述的一种废气处理系统，其特征在于，所述水洗塔的塔体顶部设有废气出口，所述废气出口与所述喷淋组件间设有除沫器。
7.根据权利要求1所述的一种废气处理系统，其特征在于，所述循环液箱上设有浓度检测器，所述浓度检测器与所述加药泵连接通信。
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