CN108786452A - 一种工厂废气排放系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种工厂废气排放系统，涉及废气污染领域，包括依次连接的氮氧化物还原装置、氧化装置、二氧化碳捕获装置和吸附装置，所述二氧化碳捕获装置连接有二氧化碳转化装置，所述二氧化碳转化装置连接有制氢装置。工业废气中的主要废气为氮氧化物、碳氧化物、硫化物，本发明通过这些废气的特性通过催化氧化还原反应，将这些物质转化利用，不仅可以减少有害气体的排放，符合国家气体排放标准，而且将有害气体转化应用。

Description

一种工厂废气排放系统

技术领域

本发明涉及废气污染领域，尤其是一种工厂废气排放系统。

背景技术

又称为大气污染，按照国际标准化组织（ISO）的定义，空气污染通常是指:由于人类活动或自然过程引起某些物质进入大气中，呈现出足够的浓度，达到足够的时间，并因此危害了人类的舒适、健康和福利或环境的现象。大气是由一定比例的氮气、氧气、二氧化碳、水蒸气和固体杂质微粒组成的混合物。干燥空气而言，按体积计算，在标准状态下，氮气占78.08%，氧气占20.94%，稀有气体占0.93%，二氧化碳占0.03%，而其他气体及杂质体积都大约是0.02%。各种自然变化往往会引起大气成分的变化。

工业废气指企业厂区内燃料燃烧和生产工艺过程中产生的各种排入空气的含有污染物气体的总称；这些废气有：二氧化碳、二硫化碳、硫化氢、氟化物、氮氧化物、氯、氯化氢、一氧化碳、硫酸(雾)铅汞、铍化物、烟尘及生产性粉尘。这些工业废气超标排入大气中，会造成严重的后果，例如：

(1)对人体健康的危害：这些物质通过不同的途径呼吸道进入人的体内，有的直接产生危害，大气污染物对人体的危害是多方面的，主要表现是呼吸道疾病与生理机能障碍，以及眼鼻等粘膜组织受到刺激而患病。

(2)对植物的危害：大气污染物，尤其是二氧化硫、氟化物等对植物的危害是十分严重的。当污染物浓度很高时，会对植物产生急性危害，使植物叶表面产生伤斑，或者直接使叶枯萎脱落；当污染物浓度不高时，会对植物产生慢性危害，使植物叶片褪绿，或者表面上看不见什么危害症状，但植物的生理机能已受到了影响，造成植物产量下降，品质变坏。

(3)对天气和气候的影响：①减少到达地面的太阳辐射量：从工厂、发电站、汽车、家庭取暖设备向大气中排放的大量烟尘微粒，使空气变得非常浑浊，遮挡了阳光，使得到达地面的太阳辐射量减少。②增加大气降水量：从大工业城市排出来的微粒，其中有很多具有水气凝结核的作用，当大气中有其他一些降水条件与之配合的时候，就会出现降水天气。在大工业城市的下风地区，降水量更多；③下酸雨：酸雨是大气中的污染物二氧化硫经过氧化形成硫酸，随自然界的降水下落形成的。硫酸雨能使大片森林和农作物毁坏，能使纸品、纺织品、皮革制品等腐蚀破碎，能使金属的防锈涂料变质而降低保护作用，还会腐蚀、污染建筑物；④增高大气温度：由于有大量废热排放到空中，因此近地面空气的温度比四周郊区要高一些。

随着工业突飞猛进的发展，工业废气排放越来越多，导致上述问题越来越严重，虽然国家出台了一些关于工业废气对外排放的标准，但是很多企业的执行力度不够，使得工业废气的排放得不到有效的控制；另外一方面，环保部门在对企业排放工业废气的程度进行考察时，需要亲临现场进行考察，对于排放不合格的企业责令停业整改，这浪费了大量的人力、物力和时间，同时有些企业并不能彻底的执行环保部门的停业整改的命令，造成环保部门监管漏洞，同时使得工业废气排放得不到有效的控制。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种工厂废气排放系统，该系统可以解决工业废气有害气体超标的问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种工厂废气排放系统，包括依次连接的氮氧化物还原装置、氧化装置、二氧化碳捕获装置和吸附装置，所述二氧化碳捕获装置连接有二氧化碳转化装置，所述二氧化碳转化装置连接有制氢装置。

由于采用上述结构，在工业排放的尾气中存在大量未充分燃烧氧化的一氧化氮和一氧化碳，通过氮氧化物还原装置将废气中的一氧化氮还原为氮气，一氧化碳氧化为二氧化碳。将废气中未完全还原的一氧化氮和甲苯、苯等含碳有机物，通过燃烧将其充分氧化生成二氧化碳进入二氧化碳转化装置，二氧化碳与氢气发生转化形成甲酸等小分子有机物，使用的氢气有制氢装置提供。废气中还存在未处理的二氧化硫和二氧化氮和一些其他成分，通过吸收装置将其充分吸收。

进一步的，氮氧化物还原装置由电热丝构成，在所述电热丝表面镀有催化剂，所述催化剂催化一氧化氮与一氧化碳生成二氧化碳和氮气。

一氧化氮和一氧化碳氧化还原反应需要催化剂，在高温环境下进行，通过电热丝可以控制加热温度并快速达到反应需要的温度，在电热丝表面镀有催化剂，使废气通过氮氧化物还原装置时可以发生氧化还原反应。

进一步的，所述氮氧化物还原装置呈蜂窝状、海绵状、“Z”型通道中的一种形状。

由于采用上述结构，可以有效提高转化效率。蜂窝状和海绵状可以有效增加废气与催化剂的接触面积，提高反应速度，“Z”型通道都可以有效增加废气通过的时间，进而提高反应效率。

进一步的，所述催化剂按照重量份数包括：20~30份钯碳、5~10份氧化钙、12~18份碳化硅、2~3炭载银、3~9份氢氧化镉。

采用上述材料配置催化剂可以在300~400℃的条件下，将二氧化碳与氢气催化生成甲酸、乙醇、甲醛等小分子有机物，不仅减少了二氧化碳的排放，还可以将这些有机物提纯应用。

进一步的，在所述氮氧化物还原装置与氧化装置之间设置有至少一个可拆卸的加热装置，在所述加热装置内设置有活性炭。

一氧化氮在高温环境下与活性炭发生氧化还原反应生成二氧化碳和氮气，由于不知道废气中一氧化氮与一氧化碳的含量，活性炭的设置可以将废气中的一氧化氮完全还原。

进一步的，所述制氢装置为电解水装置，包括与电解水装置连通的氢气管、氧气管和进水管，氢气管与二氧化碳转化装置连接。

采用上述结构，通过电解将水分解为氢气和氧气，氢气为二氧化碳结合转化得到应用。

进一步的，所述氧气管与氧化装置连接。

水解产生的氧气在氧化装置内将未完全氧化的废气完全氧化。

进一步的，在所述吸附装置内有吸附废气的吸附溶液，所述吸附溶液按照摩尔质量包括20~31份二乙基羟胺、42~55份乙醇、15~20份硝酸钡、5~20份活性炭、10~15份碳酸铵和100~130份水。

经过二氧化碳捕获后废气中主要的包括二氧化氮和二氧化硫，二氧化硫与水反应形成亚硫酸，亚硫酸是一种不稳定酸，通入二氧化氮可以将亚硫酸氧化为硫酸。但是由于废气中二氧化氮与二氧化硫含量并不确定，所以只有水不能保证将二氧化硫吸收。由于采用上述材料，可以将废气中的二氧化硫完全吸收，并氧化为硫酸，产生的硫酸与钡离子产生沉淀，可以进一步防止硫元素的流失。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1.工业废气中存在大量未完全氧化的一氧化氮与一氧化碳，本发明利用一氧化氮与一氧化碳氧化在高温条件下通过催化剂可以催化生成二氧化碳和氮气，有效去除空气废气中的一氧化氮，再通过燃烧将废气中一些未燃烧的废气燃烧成二氧化碳，再利用二氧化碳捕获装置将其捕获再转化，有效去除废气中的碳氧化物，最后通过酸洗和碱洗装置，将剩余的废气吸收。

2.氮氧化物还原装置由电热丝构成，在所述电热丝表面镀有催化剂，使废气通过氮氧化物还原装置时可以发生氧化还原反应。蜂窝状和海绵状可以有效增加废气与催化剂的接触面积，提高反应速度，“Z”型通道都可以有效增加废气通过的时间，进而提高反应效率。

通过二氧化碳转化装置将二氧化碳通过催化剂与氢气反应形成甲酸等小分子，进一步回收利用。

3.本发明利用二氧化碳捕获装置将二氧化碳收集，并利用催化剂将二氧化碳与氢气催化生成甲酸、乙醇、甲醛等小分子有机物，不仅减少了二氧化碳的排放，还可以将这些有机物提纯应用。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是一种工业废气排放系统结构框图。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书（包括任何附加权利要求、摘要）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

实施例1

一种工厂废气排放系统，包括依次连接的氮氧化物还原装置、氧化装置、二氧化碳捕获装置和吸附装置，二氧化碳捕获装置连接有二氧化碳转化装置，二氧化碳转化装置连接有制氢装置。氮氧化物还原装置由电热丝构成，在电热丝表面镀有催化剂，催化剂催化一氧化氮与一氧化碳生成二氧化碳和氮气，氮氧化物还原装置为 “Z”型通道，在其他实施例中可以为蜂窝状或海绵状，在所述吸附装置内有吸附废气的吸附溶液。制氢装置为电解水装置，包括与电解水装置连通的氢气管、氧气管和进水管，氢气管与二氧化碳转化装置连接未二氧化碳转化提供氢气，氧气管与氧化装置连接，将经过氧化装置的废气充分氧化。

本实施例的工作原理为:

工业排放的尾气中存在大量未充分燃烧氧化的一氧化氮，废气首先通过氮氧化物还原装置，在氮氧化物还原装置中废气中的一氧化氮与一氧化碳发生氧化还原反应生成氮气和二氧化碳；然后进入氧化装置，在氧化装置中将废气中未完全还原的一氧化氮和甲苯、苯等含碳有机物充分氧化为二氧化碳；然后二氧化碳捕获装置，二氧化碳捕获装置将捕获的二氧化碳收集在二氧化碳转化装置内，将二氧化碳与氢气催化转化应用；废气中还存在未处理的二氧化硫和二氧化氮和一些其他成分，通过吸收装置将其充分吸收。

实施例2

本实施例提供了一种催化剂，该催化剂可用于实施例1中催化一氧化碳与一氧化氮的反应。催化剂按照重量份数包括：20份钯碳、5份氧化钙、12份碳化硅、2份炭载银、3份氢氧化镉。

实施例3

本实施例提供了一种催化剂，该催化剂可用于实施例1中催化一氧化碳与一氧化氮的反应。催化剂按照重量份数包括25份钯碳、7份氧化钙、15份碳化硅、2.5炭载银、7份氢氧化镉。

实施例4

本实施例提供了一种催化剂，该催化剂可用于实施例1中催化一氧化碳与一氧化氮的反应。催化剂按照重量份数包括30份钯碳、10份氧化钙、18份碳化硅、3炭载银、9份氢氧化镉。

实施例5

本实施例提供了一种吸附溶液，可用于实施例1中吸附装置中吸附二氧化硫和二氧化氮。吸附溶液按照摩尔质量包括20份二乙基羟胺、42份乙醇、15份硝酸钡、5份活性炭、10份碳酸铵和100份水。

实施例6

本实施例提供了一种吸附溶液，可用于实施例1中吸附装置中吸附二氧化硫和二氧化氮。吸附溶液按照摩尔质量包括25份二乙基羟胺、48份乙醇、17份硝酸钡、10份活性炭、12份碳酸铵和120份水。

实施例7

本实施例提供了一种吸附溶液，可用于实施例1中吸附装置中吸附二氧化硫和二氧化氮。吸附溶液按照摩尔质量包括31份二乙基羟胺、55份乙醇、20份硝酸钡、20份活性炭、15份碳酸铵和130份水。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (8)

1.一种工厂废气排放系统，其特征在于，包括依次连接的氮氧化物还原装置、氧化装置、二氧化碳捕获装置和吸附装置，所述二氧化碳捕获装置连接有二氧化碳转化装置，所述二氧化碳转化装置连接有制氢装置。

2.根据权利要求1所述的工厂废气排放系统，其特征在于，氮氧化物还原装置由电热丝构成，在所述电热丝表面镀有催化剂，所述催化剂催化一氧化氮与一氧化碳生成二氧化碳和氮气。

3.根据权利要求2所述的工厂废气排放系统，其特征在于，所述氮氧化物还原装置呈蜂窝状、海绵状、“Z”型通道中的一种形状。

4.根据权利要求2或3所述的工厂废气排放系统，其特征在于，所述催化剂为按照重量份数包括：20~30份钯碳、5~10份氧化钙、12~18份碳化硅、2~3炭载银、3~9份氢氧化镉。

5.根据权利要求1所述的工厂废气排放系统，其特征在于，在所述氮氧化物还原装置与氧化装置之间设置有至少一个可拆卸的加热装置，在所述加热装置内设置有活性炭。

6.根据权利要求1所述的工厂废气排放系统，其特征在于，所述制氢装置为电解水装置，包括与电解水装置连通的氢气管、氧气管和进水管，氢气管与二氧化碳转化装置连接。

7.根据权利要求6所述的工厂废气排放系统，其特征在于，所述氧气管与氧化装置连接。

8.根据权利要求1所述的工厂废气排放系统，其特征在于，在所述吸附装置内有吸附废气的吸附溶液，所述吸附溶液按照摩尔质量包括20~31份二乙基羟胺、42~55份乙醇、15~20份硝酸钡、5~20份活性炭、10~15份碳酸铵。