CN108844082A - 一种废气处理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种废气处理装置，包括依次连通的混合器、引风机、热交换器和燃烧器，混合器上设有第一进口、第二进口和第一出口，第一进口与废气排放管连接，第二进口与压缩空气输送管连接，第一出口通过引风机与热交换器的冷媒进口连通。燃烧器沿着气体流通方向设有预热室和燃烧室，预热室的气体入口与热交换器的冷媒出口连通，预热室的气体排出端与燃烧室的气体进入端连通，燃烧室的气体出口与热交换器的热媒进口连通。预热室内设有微波加热器，且预热室的内部空间填充有陶瓷材料层，燃烧室内设有电加热器，且燃烧室的内部空间填充有催化剂床层。本发明能够大大提高废气的处理效果，对废气中有机物的去除率可以达到98.5％，热回收率达到97％。

Description

一种废气处理装置
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装置。
背景技术
在化工生产过程中，经常会用到甲苯、丁酮、异丙醇、乙酸乙酯等作为溶剂使用，由于溶剂的挥发性强，废气中不可避免地会产生一定浓度的有机物，大部分企业采取了直接排入大气的措施，造成了比较严重的环境污染。
目前，国内对于有机废气一般采用吸附塔过滤或是燃烧的方法来处理。在采用吸附塔处理时，利用活性炭吸附废气饱和后，使用水蒸气或是氮气来脱附活性炭中的有机溶剂分子，该方式需要定期更换活性炭，且活性炭的吸附率较低，导致废气的处理效果不理想，难以满足环保要求。燃烧法是在燃烧装置中，通过催化剂的作用来降低活化能，使得废气在较低的起燃温度条件下，发生无焰燃烧，并氧化分解为二氧化碳和水，同时放出大量的热能，从而达到去除废气中有害物质的目的。
现有技术中，采用催化燃烧法处理废气的效果以及对于热量的回收还有待进一步提高。
发明内容
针对现有技术的上述问题，本发明的目的在于，提供一种废气处理装置，该装置对废气中有机物的去除率可以达到98.5％，热回收率达到97％。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
一种废气处理装置，包括通过气体输送管道依次连通的混合器、引风机、热交换器和燃烧器，所述混合器上设有第一进口、第二进口和第一出口，所述第一进口与废气排放管连接，所述第二进口与所述压缩空气输送管连接，所述第一出口通过所述引风机与所述热交换器的冷媒进口连通，
所述燃烧器沿着气体流通的方向设有预热室和燃烧室，所述预热室的气体入口与所述热交换器的冷媒出口连通，所述预热室的气体排出端与所述燃烧室的气体进入端连通，所述燃烧室的气体出口与所述热交换器的热媒进口连通，
所述预热室内设有微波加热器，且所述预热室的内部空间填充有陶瓷材料层，
所述燃烧室内设有电加热器，且所述燃烧室的内部空间填充有催化剂床层。
进一步地，所述陶瓷材料包含以下组分：20～30份的莫来石，5～10份的粘土，20～30份的Al2O3，25～45份的SiO2和10～20份的ZrC。
进一步地，所述微波加热器的功率为1200～2000W，频率为50～80Hz。
进一步地，所述催化剂为负载钯的Mn-Ce-Zr复合型催化剂，按照质量百分比计，其中，钯占0.5～1％，氧化锰占2～4％，氧化铈占44.5～65％，氧化锆占53％～30％。
上述负载钯的Mn-Ce-Zr复合型催化剂的制备方法如下：
(1)将一定量的氧化锰，氧化铈和氧化锆放入球磨机中进行混合球磨，得到复合粉末；
(2)将上述复合粉末用去离子水配制成浆料，并向所述浆料中加入分散剂形成悬浮液，再将薄壁陶瓷蜂窝载体进入到所述悬浮液中，然后取出，并吹去多余的液体后，进行干燥、煅烧，得到催化剂初品；
(3)将所述催化剂初品浸渍在氯化钯氨溶液中，然后取出干燥、煅烧，得到所述负载钯的Mn-Ce-Zr复合型催化剂。
其中，混合球磨的时间为40～60小时。所述干燥温度为90～100℃，煅烧温度为350～400℃，煅烧时间为1～3小时。所述氯化钯氨溶液的浓度为1～2g/l。所述分散剂为聚丙烯酸钠、聚羧酸钠或苯乙烯-马来酸酐共聚物中的一种或几种。
其中，薄壁陶瓷蜂窝载体由瓷土和氧化铝构成，且瓷土和氧化铝的重量比为1～2:1。
进一步地，所述混合器内沿着气体流动的方向分布有多个折流板。
进一步地，所述燃烧室的气体出口与所述热交换器的热媒进口间的连接管路上设有浓度检测仪，所述压缩空气输送管上设有流量调节阀，所述流量调节阀与所述浓度检测仪连接通信。
与现有技术相比，本发明的一种废气处理装置，具有如下有益效果：
(1)本发明的废气在热交换器处与从燃烧室排出的气体进行热交换，从而不仅回收了燃烧处理后的气体中的热量，而且由热交换器冷媒出口排出的废气的温度达到200～400℃，大大降低了后续预热室内的热量消耗。
此外，预设室采用微波加热的方式其加热效率更高，降低了能耗；而预设室的内部空间填充的陶瓷材料层能够起到很好的蓄热效果，防止了热能的损耗，本装置的热回收率达到了97％。
(2)燃烧室内采用的负载钯的Mn-Ce-Zr复合型催化剂大大提高了废气中有机污染物的转化，废气中有机物的去除率可以达到98.5％
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装置的结构示意图。
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装置，如图1所示，该装置包括通过气体输送管道依次连接混合器1、引风机2、热交换器3和燃烧器4，所述混合器1上设有第一进口11、第二进口12和第一出口13，所述第一进口11与废气排放管5连接，所述第二进口12与压缩空气输送管6连接，所述第一出口13通过所述引风机2与所述热交换器的冷媒进口31连通。
所述燃烧器4沿着气体流通的方向设有预热室41和燃烧室42，所述预热室的气体入口411与所述热交换器的冷媒出口32连通，所述预热室的气体排出端412与所述燃烧室的气体进入端421连通，所述燃烧室的气体出口422与所述热交换器的热媒进口33连通。
所述预热室41内设有微波加热器413，且所述预热室41的内部空间填充有陶瓷材料层。
优选的，所述陶瓷材料包含以下组分：20～30份的莫来石，5～10份的粘土，20～30份的Al2O3，25～45份的SiO2和10～20份的ZrC。
优选的，所述微波加热器的功率为1200～2000W，频率为50～80Hz。
所述燃烧室42内设有电加热器423，且所述燃烧室42的内部空间填充有催化剂床层。
优选的，所述催化剂为负载钯的Mn-Ce-Zr复合型催化剂，按照质量百分比计，其中，钯占0.5～1％，氧化锰占2～4％，氧化铈占44.5～65％，氧化锆占53％～30％。
上述负载钯的Mn-Ce-Zr复合型催化剂的制备方法如下：
(1)将一定量的氧化锰，氧化铈和氧化锆放入球磨机中进行混合球磨，得到复合粉末；
(2)将上述复合粉末用去离子水配制成浆料，并向所述浆料中加入分散剂形成悬浮液，再将薄壁陶瓷蜂窝载体进入到所述悬浮液中，然后取出，并吹去多余的液体后，进行干燥、煅烧，得到催化剂初品；
(3)将所述催化剂初品浸渍在氯化钯氨溶液中，然后取出干燥、煅烧，得到所述负载钯的Mn-Ce-Zr复合型催化剂。
其中，混合球磨的时间为40～60小时。所述干燥温度为90～100℃，煅烧温度为350～400℃，煅烧时间为1～3小时。所述氯化钯氨溶液的浓度为1～2g/l。所述分散剂为聚丙烯酸钠、聚羧酸钠或苯乙烯-马来酸酐共聚物中的一种或几种。
在一个实施方式中，所述混合器1内沿着气体流动的方向分布有多个折流板。
为了使得燃气器4内的废气能够充分的燃烧处理，所述燃烧室的气体出口422与所述热交换器的热媒进口22间的连接管路上设有浓度检测仪7，所述压缩空气输送管6上设有流量调节阀8，所述流量调节阀8与所述浓度检测仪7连接通信。当浓度检测仪7检测出的排出的气体中的有机污染物的浓度偏高时，通过调节流量调节阀8的开度，使得进入装置内的空气含量增加，以促进有机污染物的降解。
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】
制备负载钯的Mn-Ce-Zr复合型催化剂：
(1)按质量比将氧化锰，氧化铈和氧化锆进行球磨混合得到复合粉末，球磨转速为150转/min，球磨时间为40小时，球料比为10:1，复合粉末中氧化锰占2％，氧化铈占44.5％，氧化锆占53％％。
(2)将上述复合粉末用去离子水配制成浆料，并向所述浆料中加入分散剂聚丙烯酸钠形成悬浮液，再将薄壁陶瓷蜂窝载体进入到所述悬浮液中1分钟，然后取出，并吹去多余的液体后，进行干燥、煅烧，得到催化剂初品。
其中，薄壁陶瓷蜂窝载体由重量比为1:1的瓷土和氧化铝构成。干燥温度为90℃，煅烧温度为350℃，煅烧时间为1小时。
(3)将上述催化剂初品浸渍在1g/l的氯化钯氨溶液中，然后取出干燥、煅烧，得到负载钯的Mn-Ce-Zr复合型催化剂，其中钯的负载量为0.5％。
将所制备的负载钯的Mn-Ce-Zr复合型催化剂装入燃烧室中，然后向本实施例的废气处理装置中通入含有甲苯、二甲苯和异丙醇有机污染物的废气，通过计算有机污染物通过该废气处理装置前后的浓度可以得到有机污染物的去除率。经测试，本实施例废气中的有机污染物的去除率达到97.2％。该装置的热回收率达到97％。
【实施例2】
制备负载钯的Mn-Ce-Zr复合型催化剂：
(1)按质量比将氧化锰，氧化铈和氧化锆进行球磨混合得到复合粉末，球磨转速为150转/min，球磨时间为60小时，球料比为10:1，复合粉末中氧化锰占3％，氧化铈占55％，氧化锆占40％。
(2)将上述复合粉末用去离子水配制成浆料，并向所述浆料中加入分散剂聚丙烯酸钠形成悬浮液，再将薄壁陶瓷蜂窝载体进入到所述悬浮液中1分钟，然后取出，并吹去多余的液体后，进行干燥、煅烧，得到催化剂初品。
其中，薄壁陶瓷蜂窝载体由重量比为2:1的瓷土和氧化铝构成。干燥温度为100℃，煅烧温度为350℃，煅烧时间为2小时。
(3)将上述催化剂初品浸渍在2g/l的氯化钯氨溶液中，然后取出干燥、煅烧，得到负载钯的Mn-Ce-Zr复合型催化剂，其中钯的负载量为1％。
将所制备的负载钯的Mn-Ce-Zr复合型催化剂装入燃烧室中，然后向本实施例的废气处理装置中通入含有甲苯、二甲苯和异丙醇有机污染物的废气，通过计算有机污染物通过该废气处理装置前后的浓度可以得到有机污染物的去除率。经测试，本实施例废气中的有机污染物的去除率达到98.5％。该装置的热回收率达到97％。
【实施例3】
制备负载钯的Mn-Ce-Zr复合型催化剂：
(1)按质量比将氧化锰，氧化铈和氧化锆进行球磨混合得到复合粉末，球磨转速为150转/min，球磨时间为60小时，球料比为10:1，复合粉末中氧化锰占4％，氧化铈占65％，氧化锆占53％。
(2)将上述复合粉末用去离子水配制成浆料，并向所述浆料中加入分散剂聚丙烯酸钠形成悬浮液，再将薄壁陶瓷蜂窝载体进入到所述悬浮液中1分钟，然后取出，并吹去多余的液体后，进行干燥、煅烧，得到催化剂初品。
其中，薄壁陶瓷蜂窝载体由重量比为1:1的瓷土和氧化铝构成。干燥温度为100℃，煅烧温度为400℃，煅烧时间为1小时。
(3)将上述催化剂初品浸渍在1g/l的氯化钯氨溶液中，然后取出干燥、煅烧，得到负载钯的Mn-Ce-Zr复合型催化剂，其中钯的负载量为0.5％。
将所制备的负载钯的Mn-Ce-Zr复合型催化剂装入燃烧室中，然后向本实施例的废气处理装置中通入含有甲苯、二甲苯和异丙醇有机污染物的废气，通过计算有机污染物通过该废气处理装置前后的浓度可以得到有机污染物的去除率。经测试，本实施例废气中的有机污染物的去除率达到96.9％。该装置的热回收率达到97％。
与现有技术相比，本发明的一种废气处理装置，具有如下有益效果：
(1)本发明的废气在热交换器处与从燃烧室排出的气体进行热交换，从而不仅回收了燃烧处理后的气体中的热量，而且由热交换器冷媒出口排出的废气的温度达到200～400℃，大大降低了后续预热室内的热量消耗。
此外，预设室采用微波加热的方式其加热效率更高，降低了能耗；而预设室的内部空间填充的陶瓷材料层能够起到很好的蓄热效果，防止了热能的损耗，本装置的热回收率达到了97％。
(2)燃烧室内采用的负载钯的Mn-Ce-Zr复合型催化剂大大提高了废气中有机污染物的转化，废气中有机物的去除率可以达到98.5％
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 (6)

1.一种废气处理装置，其特征在于，包括通过气体输送管道依次连通的混合器、引风机、热交换器和燃烧器，所述混合器上设有第一进口、第二进口和第一出口，所述第一进口与废气排放管连接，所述第二进口与压缩空气输送管连接，所述第一出口通过所述引风机与所述热交换器的冷媒进口连通，
所述燃烧器沿着气体流通的方向设有预热室和燃烧室，所述预热室的气体入口与所述热交换器的冷媒出口连通，所述预热室的气体排出端与所述燃烧室的气体进入端连通，所述燃烧室的气体出口与所述热交换器的热媒进口连通，
所述预热室内设有微波加热器，且所述预热室的内部空间填充有陶瓷材料层，
所述燃烧室内设有电加热器，且所述燃烧室的内部空间填充有催化剂床层。
2.根据权利要求1所述的一种废气处理装置，其特征在于，所述陶瓷材料包含以下组分：20～30份的莫来石，5～10份的粘土，20～30份的Al2O3，25～45份的SiO2和10～20份的ZrC。
3.根据权利要求1所述的一种废气处理装置，其特征在于，所述微波加热器的功率为1200～2000W，频率为50～80Hz。
4.根据权利要求1所述的一种废气处理装置，其特征在于，所述催化剂为负载钯的Mn-Ce-Zr复合型催化剂，按照质量百分比计，其中，钯占0.5～1％，氧化锰占2～4％，氧化铈占44.5～65％，氧化锆占53％～30％。
5.根据权利要求1所述的一种废气处理装置，其特征在于，所述混合器内沿着气体流动的方向分布有多个折流板。
6.根据权利要求1所述的一种废气处理装置，其特征在于，所述燃烧室的气体出口与所述热交换器的热媒进口间的连接管路上设有浓度检测仪，所述压缩空气输送管上设有流量调节阀，所述流量调节阀与所述浓度检测仪连接通信。
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