CN108815996A - 一种含氢氟烃废气处理系统及其使用方法 - Google Patents
一种含氢氟烃废气处理系统及其使用方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种含氢氟烃废气处理系统,包括气体预热室、催化燃烧室、余热回收系统、冷却系统、HF吸收系统和气水分离排空系统,所述催化燃烧室内填充有催化剂,所述HF吸收系统包括两个吸附塔。本发明的优点是:相较于传统的处理方法,本方法中的处理系统结构简单、所用物料成本低、所需能耗低且处理彻底,同时能很好地吸收HF,适于工业应用。
Description
技术领域
本发明涉及废气处理领域,具体涉及一种含氢氟烃废气处理系统。
背景技术
自上世纪80年代全球开始淘汰氯氟烃化合物等破坏臭氧层的物质,氢氟烃(HFCs)作为替代品开始广泛用于制冷和化工行业。虽然氢氟烃对臭氧层破坏潜能为零,但其具有性质稳定,大气停留时间较长(如R134a约为15年),同时温室效应潜值较高(如R134a 为1430),大量排放会引起全球气候变暖现象。因此需要对含有氢氟烃的气体进行处理后,才能安全排放。而目前对于含有氢氟烃的气体主要有吸附法、深冷法和热力燃烧法。吸附法主要使用选择一些特殊溶剂作吸收剂,吸附废气中,然后分离提纯得到HFCs,但一般废气中的HFCs含量低且吸附剂价格高,所以只适用于HFCs含量较高的废气处理;深冷法是含HFCs气体进行深度冷凝,然后进行分馏,将所要的HFCs分别回收,此法设备多,能耗高,操作麻烦,回收成本很高,所以对于HFCs含量低的气体处理;热力燃烧法是将废气通入到焚烧炉中进行焚烧,然而由于C-F键的键能较高,所以要使HFCs分解完全一般需要在1300-1400 ℃,通常需要向焚烧炉中通入氧气和低压燃气,这大大增加了HFCs废气处理的成本。因此亟需一种低能耗、简便的方法来处理HFCs废气。
发明内容
为解决上述技术问题,本发明提供了一种含氢氟烃废气处理系统及其使用方法,可低能耗、低成本且高效地处理含氢氟烃气体,并能回收含氢氟烃分解的HF。
本发明采用以下技术方案:
一种含氢氟烃废气处理系统,包括气体预热室、催化燃烧室、余热回收系统、冷却系统、HF吸收系统和气水分离排空系统,所述催化燃烧室内填充有催化剂,所述HF吸收系统包括两个吸附塔。
进一步的,所述两个吸附塔内分别填充有HF溶液和水。
进一步的,所述催化燃烧室内的催化剂为金属磷酸盐,选自Al3+PO4、Mn3+ PO4、 Fe3+PO4、 Cr3+PO4、Y3+PO4、La3+PO4、Ce3+PO4和 Nd3+PO4中的一种或几种。
一种含氢氟烃废气处理系统的使用方法,包括以下操作步骤:
a、将含氢氟烃废气、空气和水蒸气在预热室中按一定比例进行混合,并加热至250~350℃;
b、将上述加热后的混合气体通入催化燃烧室进行反应,反应温度为350~450℃,空速15000-25000 h-1;
c、反应后的气体通过余热回收系统,回收热量,其热量可以用于气体预热室;
d、回收热量后的气体进入冷却系统,冷却至100℃以下;
e、冷却后的气体进入HF吸收系统,先通过第一个吸附塔用循环HF溶液吸附其中大部分的HF,然后再通过第二个吸附塔,用水再次吸收气体中HF;
f、最后气体通过气水分离排空系统,将气体中的水滴和颗粒分离后,经检测合格后,排入大气。
本发明的有益效果是:相较于传统的处理方法,本方法中的处理系统结构简单、所用物料成本低、所需能耗低且处理彻底,同时能很好地回收HF,适于工业应用。
附图说明
图1为本发明的流程示意图。
图2为本发明中各组分的转换率示意图。
其中:1、气体预热室,2、催化燃烧室,3、余热回收系统,4、冷却系统,5、HF吸收系统,6、气水分离排空系统。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解,下面将结合实施例和附图对本发明作进一步详述,该实施例仅用于解释本发明,并不构成对本发明的保护范围的限定。
如图1所示,一种含氢氟烃废气处理系统,包括气体预热室1、催化燃烧室2、余热回收系统3、冷却系统4、HF吸收系统5和气水分离排空系统6,催化燃烧室2填充有催化剂,为金属磷酸盐,选自Al3+PO4、Mn3+ PO4、 Fe3+PO4、 Cr3+PO4、Y3+PO4、La3+PO4、Ce3+PO4和 Nd3+PO4中的一种或几种,HF吸收系统5包括两个吸附塔,分别填充有HF溶液和水,该系统的使用方法包括以下操作步骤:
实施例1
将主要成分为二氟甲烷的HFCs废气与空气和水蒸气以1:10:2的比例通入预热室混合,预热室温度为250℃。预热好的气体进入催化燃烧室,催化燃烧室温度为350℃,其空速为20000 h-1,催化剂为Cr0.1Al0.9PO4。经预热回收、HF和气水分离后的气体,用GC检测,其二氟甲烷的转换率为99.3%,气体主要成分为N2、O2、CO2、H2O,未检出NOx,其HF含量为0.3 mg/m3。
实施例2
将主要成分为三氟甲烷的HFCs废气与空气和水蒸气以1:40:6的比例通入预热室混合,预热室温度为350℃。预热好的气体进入催化燃烧室,催化燃烧室温度为400℃,其空速为15000 h-1,催化剂为Mn0.1Fe0.9PO4,经预热回收、HF和气水分离后的气体,用GC检测,其二氟甲烷的转换率为99.3%,气体主要成分为N2、O2、CO2、H2O,未检出NOx,其HF含量为 0.2 mg/m3。
实施例3
将主要成分为三氟乙烷的HFCs废气与空气和水蒸气以1:30:4的比例通入预热室混合,预热室温度为300℃。预热好的气体进入催化燃烧室,催化燃烧室温度为350℃,其空速为15000 h-1,催化剂为La0.1Fe0.1Cr0.8PO4,经预热回收、HF和气水分离后的气体,用GC检测,其二氟甲烷的转换率为99.3%,气体主要成分为N2、O2、CO2、H2O,未检出NOx,其HF含量为 0.5mg/m3。
实施例4
将主要成分为四氟乙烷的HFCs废气与空气和水蒸气以1:50:10的比例通入预热室混合,预热室温度为300℃。预热好的气体进入催化燃烧室,催化燃烧室温度为400℃,其空速为15000 h-1,催化剂为Ce0.1Al0.9PO4,经预热回收、HF和气水分离后的气体,用GC检测,其四氟乙烷的转换率为99.7%,气体主要成分为N2、O2、CO2、H2O,未检出NOx,其HF含量为 0.4 mg/m3。
实施例5
将含量为1000 mg/m3四氟乙烷的废气与空气和水蒸气以1:10:1的比例通入预热室混合,预热室温度为350℃。预热好的气体进入催化燃烧室,催化燃烧室温度为400℃,其空速为25000 h-1,催化剂为Fe0.1Y0.9PO4,经预热回收、HF和气水分离后的气体,用GC检测,其二氟甲烷的转换率为99.3%,气体主要成分为N2、O2、CO2、H2O,未检出NOx和HF。
根据上述实施例1-5得出的各组分的转换率与温度的关系如图2所示。
Claims (4)
1.一种含氢氟烃废气处理系统,其特征在于,包括气体预热室、催化燃烧室、余热回收系统、冷却系统、HF吸收系统和气水分离排空系统,所述催化燃烧室内填充有催化剂,所述HF吸收系统包括两个吸附塔。
2.根据权利要求1所述的一种含氢氟烃废气处理系统,其特征在于,所述两个吸附塔内分别填充有HF溶液和水。
3. 根据权利要求1所述的一种含氢氟烃废气处理系统,其特征在于,所述催化燃烧室内的催化剂为金属磷酸盐,选自Al3+PO4、Mn3+ PO4、 Fe3+PO4、 Cr3+PO4、Y3+PO4、La3+PO4、Ce3+PO4和 Nd3+PO4中的一种或几种。
4.根据权利要求1至3任意一项所述的一种含氢氟烃废气处理系统的使用方法,其特征在于,包括以下操作步骤:
a、将含氢氟烃废气、空气和水蒸气在预热室中按一定比例进行混合,并加热至250~350℃;
b、将上述加热后的混合气体通入催化燃烧室进行反应,反应温度为350~450℃,空速15000-25000 h-1;
c、反应后的气体通过余热回收系统,回收热量,其热量可以用于气体预热室;
d、回收热量后的气体进入冷却系统,冷却至100℃以下;
e、冷却后的气体进入HF吸收系统,先通过第一个吸附塔用循环HF溶液吸附其中大部分的HF,然后再通过第二个吸附塔,用水再次吸附气体中HF;
f、最后气体通过气水分离排空系统,将气体中的水滴和颗粒分离后,经检测合格后,排入大气。
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