CN108854520A - 一种工厂废气治理工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种工厂废气治理工艺，包括以下步骤：1静电吸附：收集尘埃；2还原NOX：将NO与CO氧化还原反应生成N2和CO2；3燃烧：未完全氧化和将含碳有机物充分燃烧；4 CO2转化：将CO2与H2催化生成小分子有机物并回收；5吸收：吸收剩余（如NO2、SO2等）气体；6排放。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

一种工厂废气治理工艺
技术领域
本发明涉及废气污染领域，尤其是一种工厂废气治理工艺。
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，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，提供一种工厂废气治理工艺，该工艺可以解决工业排放废气对环境污染的问题。
本发明采用的技术方案如下：
一种工厂废气治理工艺，包括以下步骤：
①静电吸附：通过静电将废气中的尘埃收集；
②还原氮氧化物：将一氧化氮催化还原生成氮气；
③燃烧：将还原后的废气经过火焰充分燃烧氧化；
④二氧化碳转化：将二氧化碳转化回收；
⑤吸收：废气进入到吸收装置，吸收；
⑥排放；吸收装置的废气最后直接排出。
采用上述废气治理工艺，步骤①先通过静电吸附去除废气中存在的吸尘；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，步骤②通过催化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；步骤③废气中还含有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形成二氧化碳；步骤④将燃烧形成的二氧化碳与氢气催化反应生成小分子有机物，可以提纯应用；经过前四个步骤后的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，步骤⑤通过吸收装置可以将其充分吸收。
进一步的，所述步骤②中还原一氧化氮的还原剂为一氧化碳和/或活性炭。
一氧化氮和一氧化碳或活性炭可以发生氧化还原反应，将一氧化氮还原为氮气。
进一步的，所述步骤②中催化反应采用催化剂A，所述催化剂A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。
一氧化氮和一氧化碳氧化还原需要催化剂在高温环境下催化生成二氧化碳和氮气。
进一步的，所述氮氧化物还原装置的温度为150~200℃，气体流速为300~600ml/min。
进一步的，所述步骤④中二氧化碳转化，通过二氧化碳捕获装置将二氧化碳捕获，将捕获后的二氧化碳与氢气混合催化生成甲酸。
二氧化碳捕获技术用于去除气流中的二氧化碳或者分离出二氧化碳作为气体产物。将分离出来的二氧化碳收集在一起，通过二氧化碳催化装置将二氧化碳转化应用。
进一步的，所述二氧化碳催化装置中采用的催化剂为催化剂B，所述催化剂B按照质量份数包括5~7份氢氧化铜、11~20份碳酸铝、2~6份碳酸铬、7~13份钌、10~15份硝酸锌、15~25份氢氧化钠。
二氧化碳与氢气在催化剂存在的条件下，高温可以催化生成甲酸、甲醛、二元醇等小分子有机物。这些小分子有机物通过回收提纯可以得到进一步的利用。不进减少了碳的排放，同时其副产品可以作为能源利用，增加了生产收益。
进一步的，所述步骤⑤中的吸收装置内有吸收废气的吸收溶液，所述吸收溶液按照质量份数包括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。
进一步的，所述吸收溶液的pH为8~12。
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，通入二氧化氮转化为硝酸和一氧化氮，硝酸将亚硫酸氧化为硫酸，二氧化氮还原为一氧化氮，直接排放对环境污染。由于采用上述材料，可以将废气中的不仅可以将二氧化硫完全吸收并氧化为硫酸，而且可以将二氧化氮与一氧化氮完全吸收，吸收后的硫酸与钡离子产生沉淀，可以进一步防止硫元素的流失。同时本洗手液还可以进一步吸收废气中二氧化氮、二氧化硫之外的其他杂质，净化废气。
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。
3.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。
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
一种工厂废气治理工艺，包括以下步骤：
①静电吸附：静电吸附装置产生静电将废气中的尘埃收集去除。
②还原氮氧化物：废气中包括许多为完全氧化的一氧化氮，通过氧化还原反应将一氧化氮还原生成氮气。
③燃烧：经过还原后的废气中还存在一氧化碳或丙酮等含碳化合物，经过火焰充分燃烧氧化，生成二氧化碳。
④二氧化碳转化：二氧化碳捕获装置可以混合气体中的二氧化碳单独捕获，通过二氧化碳捕获装置将二氧化碳捕获，然后将二氧化碳转化回收。
⑤吸收：将残留的废气进入到吸收装置，吸收溶液将对身体有害的气体吸收。
⑥排放；吸收装置的废气最后直接排出。
实施例2
一种工厂废气治理工艺，包括以下步骤：
①静电吸附：静电吸附装置产生静电将废气中的尘埃收集去除。
②还原氮氧化物：废气以300 ml/min的流速通过加热到150℃的氮氧化物还原装置，其中的一氧化氮与还原剂活性炭发生氧化还原反应生成氮气，其中的氮氧化物装置为呈蜂窝状的电热丝，在其表面设有催化剂A，催化剂A按照重量份数包括：20份钯碳、5份氧化钙、12份碳化硅、2炭载银、3份氢氧化镉。
③燃烧：经过还原后的废气中还存在一氧化碳或丙酮等含碳化合物，经过火焰充分燃烧氧化，生成二氧化碳。
④二氧化碳转化：废气通过二氧化碳捕获装置，二氧化碳捕获装置将混合气体中的二氧化碳捕获进入二氧化碳转化装置；在二氧化碳转化装置中，二氧化碳与氢气在催化剂B转化甲酸被回收，其中催化剂B按照质量份数包括5份氢氧化铜、11份碳酸铝、2份碳酸铬、7份钌、10份硝酸锌、15份氢氧化钠。
⑤吸收：废气中主要包括二氧化氮和二氧化硫，废气进入到吸收装置，吸收装置内的吸收溶液将二氧化硫吸收并氧化为硫酸与吸收溶液中的钡离子形成沉淀吸收，二氧化氮和一氧化氮被吸收；其中吸收溶液按照质量份数包括：31份二乙基羟胺、42份乙醇、15份硝酸钡、20份活性炭、15份碳酸铵，所述吸收溶液的pH为12。
⑥排放；吸收装置的废气最后直接排出。
实施例3
一种工厂废气治理工艺，包括以下步骤：
①静电吸附：静电吸附装置产生静电将废气中的尘埃收集去除。
②还原氮氧化物：废气以450 ml/min的流速通过加热到180℃的氮氧化物还原装置，其中的一氧化氮与还原剂活性炭发生氧化还原反应生成氮气，其中的氮氧化物装置为呈蜂窝状的电热丝，在其表面设有催化剂A，催化剂A按照重量份数包括：25份钯碳、7份氧化钙、14份碳化硅、2.5炭载银、7份氢氧化镉。
③燃烧：经过还原后的废气中还存在一氧化碳或丙酮等含碳化合物，经过火焰充分燃烧氧化，生成二氧化碳。
④二氧化碳转化：废气通过二氧化碳捕获装置，二氧化碳捕获装置将混合气体中的二氧化碳捕获进入二氧化碳转化装置，在二氧化碳转化装置中二氧化碳与氢气在催化剂B转化甲酸被回收，其中催化剂B按照质量份数包括7份氢氧化铜、11份碳酸铝、2份碳酸铬、7份钌、10份硝酸锌、25份氢氧化钠。
⑤吸收：废气中主要包括二氧化氮和二氧化硫，废气进入到吸收装置，吸收装置内的吸收溶液将二氧化硫吸收并氧化为硫酸与吸收溶液中的钡离子形成沉淀吸收，二氧化氮和一氧化氮被吸收；其中吸收溶液按照质量份数包括：20份二乙基羟胺、55份乙醇、20份硝酸钡、5份活性炭、10份碳酸铵，所述吸收溶液的pH为8。
⑥排放；吸收装置的废气最后直接排出。
实施例4
一种工厂废气治理工艺，包括以下步骤：
①静电吸附：静电吸附装置产生静电将废气中的尘埃收集去除。
②还原氮氧化物：废气以600 ml/min的流速通过加热到200℃的氮氧化物还原装置，其中的一氧化氮与还原剂活性炭发生氧化还原反应生成氮气，其中的氮氧化物装置为呈蜂窝状的电热丝，在其表面设有催化剂A，催化剂A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。
③燃烧：经过还原后的废气中还存在一氧化碳或丙酮等含碳化合物，经过火焰充分燃烧氧化，生成二氧化碳。
④二氧化碳转化：废气通过二氧化碳捕获装置，二氧化碳捕获装置将混合气体中的二氧化碳捕获进入二氧化碳转化装置，在二氧化碳转化装置中二氧化碳与氢气在催化剂B转化甲酸被回收，其中催化剂B按照质量份数包括6份氢氧化铜、15份碳酸铝、4份碳酸铬、10份钌、12份硝酸锌、20份氢氧化钠。
⑤吸收：废气中主要包括二氧化氮和二氧化硫，废气进入到吸收装置，吸收装置内的吸收溶液将二氧化硫吸收并氧化为硫酸与吸收溶液中的钡离子形成沉淀吸收，二氧化氮和一氧化氮被吸收；其中吸收溶液按照质量份数包括：20份二乙基羟胺、55份乙醇、20份硝酸钡、5份活性炭、10份碳酸铵，所述吸收溶液的pH为10。
⑥排放；吸收装置的废气最后直接排出。
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)

1.一种工厂废气治理工艺，其特征在于，包括以下步骤：
①静电吸附：通过静电将废气中的尘埃收集；
②还原氮氧化物：将一氧化氮催化还原生成氮气；
③燃烧：将还原后的废气经过火焰充分燃烧氧化；
④二氧化碳转化：将二氧化碳转化回收；
⑤吸收：废气进入到吸收装置，吸收；
⑥排放；吸收装置的废气最后直接排出。
2.根据权利要求1所述的工厂废气治理工艺，其特征在于，所述步骤②中还原一氧化氮的还原剂为一氧化碳和/或活性炭。
3.根据权利要求2所述的工厂废气治理工艺，其特征在于，所述步骤②中催化反应采用催化剂A，所述催化剂A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。
4.根据权利要求2或3所述的工厂废气治理工艺，其特征在于，所述氮氧化物还原装置的温度为150~200℃，气体流速为300~600ml/min。
5.根据权利要求1所述的工厂废气治理工艺，其特征在于，所述步骤④中二氧化碳转化，通过二氧化碳捕获装置将二氧化碳捕获，将捕获后的二氧化碳与氢气混合催化生成甲酸。
6.根据权利要求5所述的工厂废气治理工艺，其特征在于，所述二氧化碳催化装置中采用的催化剂为催化剂B，所述催化剂B按照质量份数包括5~7份氢氧化铜、11~20份碳酸铝、2~6份碳酸铬、7~13份钌、10~15份硝酸锌、15~25份氢氧化钠。
7.根据要求1所述的工厂废气治理工艺，其特征在于，所述步骤⑤中的吸收装置内有吸收废气的吸收溶液，所述吸收溶液按照质量份数包括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。
8.根据要求7所述的工厂废气治理工艺，其特征在于，所述吸收溶液的pH为8~12。
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