CN110394053A - 一种一氧化碳快速消解的消解方法和消解装置 - Google Patents

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Abstract

一种一氧化碳快速消解的消解方法和消解装置，属于有毒性气体净化技术领域。该方法将固体催化剂粉末喷洒到富集一氧化碳空间内，利用催化剂粉末的机械运动或布朗运动和催化剂催化氧化一氧化碳的原理，将一氧化碳氧化成二氧化碳，实现一氧化碳的快速消解。装置：催化剂粉末储存罐、喷料装置、泄压阀、抽真空/充气口和虹吸管；催化剂粉末储存罐的上端为罐口，在罐口上设置有喷料装置，虹吸管位于催化剂粉末储存罐的罐体内，虹吸管的上端与喷料装置相连，下端延伸到催化剂粉末储存罐的罐底；在催化剂粉末储存罐的罐体上部连接有泄压阀和抽真空/充气口。优点：消解一氧化碳速率快，成本低，适用于火灾与爆炸现场，从而防止一氧化碳对遇险人员的伤害。

Description

一种一氧化碳快速消解的消解方法和消解装置
技术领域
本发明属于有毒性气体净化技术领域，特别涉及一种一氧化碳快速消解的消解方法和消解装置。
背景技术
垃圾分解、燃料的不完全燃烧等活动会产生大量一氧化碳气体，尤其是火灾爆炸事故，极大多数情况下导致事故现场一氧化碳浓度急剧升高。一氧化碳是一种无色、无味剧毒气体，极易与人体血液中的血红蛋白相结合形成碳氧血红蛋白，导致窒息而死，严重威胁现场人员的生命安全。据报道，火灾爆炸事故中85％死亡者是由于一氧化碳的窒息作用所致。因此在火灾与爆炸事故现场中，一氧化碳气体的高效快速消解极其重要。
当前主要用于净化一氧化碳的方法有吸附法、深冷法、催化氧化法。吸附剂存在易氧化、常温常压条件下吸附效果差、有污染、难回收利用等问题，难以实现大规模运用；深冷法是通过将一氧化碳液化从而实现一氧化碳净化，成本高、装置大限制了该方法的应用。目前吸附法与深冷法都不适用于大空间内一氧化碳的快速消解。催化氧化法被广泛应用于一氧化碳净化，利用催化剂催化氧化一氧化碳的原理，将一氧化碳氧化成二氧化碳，该方法成本低、一氧化碳净化效果好。利用该方法净化一氧化碳的手段主要是过滤式净化器，即将催化剂固定放置在催化床，利用机械送风或抽气方式使待净化气体流经催化床，从而一氧化碳被氧化成二氧化碳。该净化手段催化剂用量少、净化性能稳定，但是该净化方式净化速度慢且需要负压抽风或者正压送风，不适用于火灾爆炸等突发状况下大空间一氧化碳快速消解。因此研究一种适用于火灾与爆炸现场的一氧化碳快速消解的方法具有重要社会意义。
发明内容
技术问题：本发明的目的是要克服一氧化碳快速消解的难题，提供一种能在一氧化碳富集场所和火灾爆炸现场实现一氧化碳快速消解的消解方法和消解装置。
技术方案：本发明的一种一氧化碳的快速消解包括消解方法和消解装置；
所述的消解方法包括如下步骤：
步骤a.首先通过人工或者机械方式将催化剂磨成粉末状；
步骤b.将催化剂粉末放置在干燥气体环境中进行高温活化处理；
步骤c.将活化后的催化剂粉末装入一氧化碳消解装置中,催化剂粉末在装置内的质量密度为10～400kg/m3；
步骤d.对装有催化剂粉末的储存罐进行多次抽真空与充干燥气体，最后充干燥气体直至罐内气压界于0.5MPa-3MPa之间；使得催化剂粉末储存罐内成为干燥气体环境，并密封催化剂粉末储存罐；
步骤e.使用该一氧化碳消解装置时，启动喷料装置将催化剂粉末喷向特定区域，实现一氧化碳的快速消解。
所述的催化剂粉末成分为：铝、锰、铁、钴和铜中的单一金属氧化物或两种及两种以上的复合金属氧化物，粒径在100目以上，最佳粒径在400目以上。
所述的催化剂粉末储存装置用于抽真空与充气的开口装有滤尘网。
所述的催化剂粉末需定期从催化剂粉末储存罐中取出，并在干燥气体环境中进行高温活化处理。
所述的活化处理温度为100～300℃，干燥气体环境，活化时间为0.5小时以上。
所述的储压式一氧化碳消解装置包括：催化剂粉末储存罐、喷料装置、泄压阀、抽真空/充气口和虹吸管；催化剂粉末储存罐的上端为罐口，在罐口上设置有喷料装置，虹吸管位于催化剂粉末储存罐的罐体内，虹吸管的上端与喷料装置相连，下端延伸到催化剂粉末储存罐的罐底；在催化剂粉末储存罐的罐体上部连接有泄压阀和抽真空/充气口。
所述的喷料装置包括：压杆、支撑环、限位销、压力表、抽真空/充气口，喷管与虹吸管；在支撑环上端的一侧端部通过销轴连接有压杆，压杆以销轴与支撑环铰接，并以销轴为支点上下转动；压杆上端底部连接有阀门，阀门用于控制催化剂粉末储存罐罐口开闭，压杆往下转动，阀门开启，往上转动阀门关闭；在销轴后部的压杆和支撑环上有限位销，只有打开限位销，才能操作压杆，消解装置进入工作状态；在压杆与罐口之间的支撑环的两个侧壁上分别有喷管接头和压力表，在喷管接头上连接有喷管，支撑环下部连接有虹吸管。
取出催化剂粉末储存罐内的催化剂粉末时，首先打开泄压阀进行泄压，将消解装置内的压力降低至常压，然后打开催化剂粉末储存罐罐口，将储存罐内催化剂粉末取出。
有益效果：采用上述方法，将固体催化剂粉末喷洒到富集一氧化碳空间内，利用催化剂粉末在空气中的机械运动或布朗运动和催化剂催化氧化一氧化碳的原理，将一氧化碳氧化成二氧化碳，实现一氧化碳的快速消解。利用机械或人工方式将催化剂磨到100目以上，既增大了催化剂的比表面积，又能增加催化剂粉末在空气中的悬浮时间，保证了催化剂粉末与一氧化碳气体的反应时间，大大提高一氧化碳净化效果，尤其是能实现持续净化一氧化碳的效果；向一氧化碳净化装置装填催化剂粉末前，将催化剂粉末在高温、干燥气体环境中进行活化处理，去除催化剂粉末表面杂质，可以提高催化剂粉末的催化活性，尤其是低氧环境中的催化能力；催化剂粉末在干燥气体环境中储存，可以长时间保持催化剂粉末的催化活性，避免水汽导致催化剂粉末失活；采用高压气体作为喷洒催化剂粉末的动力来源，避免动力设备的使用，操作简便，安装简易，适用于一氧化碳浓度剧增的突发状况，尤其是不宜使用动力设备的火灾爆炸事故现场。实验证明，该一氧化碳消解方法与消解装置能以很小的成本高效快速消解大空间内的一氧化碳，具有广泛的应用前景。
附图说明
图1是本发明的储压式一氧化碳消解装置图。
图2是本发明的储压式一氧化碳消解装置消解0.3m3箱体内一氧化碳效果图。
图3是本发明的储压式一氧化碳消解装置消解17.7m3管廊内一氧化碳效果图。
图中，1、压杆；2、支撑环；3、限位销；4、压力表；5、泄压阀；6、抽真空/充气口；7、催化剂粉末储存罐；8、喷管；9、虹吸管。
具体实施方式
本发明的一种一氧化碳的快速消解包括消解方法和消解装置；
所述的消解方法包括如下步骤：
步骤a.首先通过人工或者机械方式将催化剂磨成粉末状；
步骤b.将催化剂粉末放置在干燥气体环境中进行高温活化处理；
步骤c.将活化后的催化剂粉末装入一氧化碳消解装置中,催化剂粉末在装置内的质量密度为10～400kg/m3；
步骤d.对装有催化剂粉末的储存罐进行多次抽真空与充干燥气体，最后充干燥气体直至罐内气压界于0.5MPa-3MPa之间；使得催化剂粉末储存罐内成为干燥气体环境，并密封催化剂粉末储存罐；
步骤e.使用该一氧化碳消解装置时，启动喷料装置将催化剂粉末喷向特定区域，实现一氧化碳的快速消解。
所述的催化剂粉末成分为铝、锰、铁、钴和铜中的单一金属氧化物或两种及两种以上的复合金属氧化物，粒径在100目以上，最佳粒径在400目以上。
所述的催化剂粉末储存装置用于抽真空与充气的开口装有滤尘网。
所述的催化剂粉末需定期从催化剂粉末储存罐中取出，并在干燥气体环境中进行高温活化处理。
所述的活化处理温度为100～300℃，干燥气体环境，活化时间为0.5小时以上。
所述的储压式一氧化碳消解装置包括：
包括催化剂粉末储存罐7、喷料装置、泄压阀5、抽真空/充气口6和虹吸管9；催化剂粉末储存罐7的上端为罐口，在罐口上设置有喷料装置，虹吸管9位于催化剂粉末储存罐7的罐体内，虹吸管9的上端与喷料装置相连，下端延伸到催化剂粉末储存罐7的罐底；在催化剂粉末储存罐7的罐体上部连接有泄压阀5和抽真空/充气口6。
所述的喷料装置包括：压杆1、支撑环2、限位销3、压力表4、抽真空/充气口6，喷管8与虹吸管9；在支撑环2上端的一侧端部通过销轴连接有压杆1，压杆1以销轴与支撑环2铰接，并以销轴为支点上下转动；压杆1上端底部连接有阀门，阀门用于控制催化剂粉末储存罐罐口开闭，压杆1往下转动，阀门开启，往上转动阀门关闭；在销轴后部的压杆1和支撑环2上有限位销3，只有打开限位销3，才能操作压杆1，消解装置进入工作状态；在压杆1与罐口之间的支撑环2的二个侧壁上分别有喷管接头和压力表4，在喷管接头上连接有喷管8，支撑环2下部连接有虹吸管。
取出催化剂粉末储存罐内的催化剂粉末时，首先打开泄压阀5进行泄压，将消解装置内的压力降低至常压，然后打开催化剂粉末储存罐罐口，将储存罐内催化剂粉末取出。
下面结合附图中的实施例对本发明作进一步描述：
实施例1：根据一氧化碳快速消解的方法提出一种储压式一氧化碳消解装置，采用锰和铜复合金属氧化物作为催化剂。装填催化剂前，将催化剂磨成100目以上的粉末，并在200℃、干空气流环境下活化1小时；随后将活化的催化剂粉末装填至储存罐7，并通过抽真空/充气口6反复抽真空、充干空气各三次，最后充干空气直至罐内气压达到1.5MPa；使用一氧化碳消解装置时，拉出限位销3，一手握住支撑环2。一手握住喷管8，握住支撑杆的手操作压杆1，喷管朝向拟消解的空间，完成一氧化碳消解。每隔一周取出催化剂粉末储存罐内的催化剂粉末在干空气流环境下活化1小时。
实施例2：使用储压式一氧化碳消解装置消解0.3m3密封箱体(0.5m×0.6m×1m)内的一氧化碳，使用催化剂粉末质量为0.2kg，工作压力为1.5MPa；箱体内一氧化碳浓度为5000ppm，环境温度为20℃；使用储压式一氧化碳消解装置通过预留口(可密闭)向箱体内喷洒催化剂粉末；通过设在箱体内的一氧化碳传感器实时监测一氧化碳浓度变化；喷洒催化剂粉末后，箱体内一氧化碳浓度持续下降，15min内降低至1700ppm。
实施例3：使用储压式一氧化碳消解装置应用于17.7m3水泥管廊(长10m，直径1.5m)，管廊两端通过旋转门密封；一氧化碳由7kg木炭阴燃生成，使用的催化剂粉末质量为0.8kg,工作压力为1.5MPa；通过设在管廊中间的可密闭预留口，将催化剂粉末左右喷洒至管廊中；自木炭燃烧起，每隔三分钟对管廊内两个预设位置进行气体采样，并通过色谱仪测定一氧化碳浓度。未采取一氧化碳消解措施时，管廊内一氧化碳浓度持续上升，60min内达到8900ppm；使用储压式一氧化碳消解装置向箱体内喷洒催化剂粉末后，箱体内一氧化碳浓度持续下降，40min内降低到3500ppm。

Claims (7)

1.一种快速消解一氧化碳的消解方法，其特征在于，消解主要包括如下步骤：
步骤a.首先通过人工或者机械方式将催化剂磨成粉末状；
步骤b.将催化剂粉末放置在干燥气体环境中进行高温活化处理；
步骤c.将活化后的催化剂粉末装入一氧化碳消解装置中，催化剂粉末在装置内的质量密度为10～400kg/m3；
步骤d.对装有催化剂粉末的储存罐进行多次抽真空与充干燥气体，最后充干燥气体直至罐内气压界于0.5MPa-3MPa之间；使得催化剂粉末储存罐内成为干燥气体环境，并密封催化剂粉末储存罐；
步骤e.使用该一氧化碳消解装置时，启动喷料装置将催化剂粉末喷向特定区域，实现一氧化碳的快速消解。
2.根据权利要求1所述的快速消解一氧化碳的消解方法，其特征在于，所述的催化剂粉末成分为：铝、锰、铁、钴和铜中的单一金属氧化物或两种及两种以上的复合金属氧化物，粒径在100目以上。
3.根据权利要求1所述的快速消解一氧化碳的消解方法，其特征在于，催化剂粉末储存装置用于抽真空与充气的开口处装有滤尘网。
4.根据权利要求1所述的快速消解一氧化碳的消解方法，其特征在于，催化剂粉末需要定期从催化剂粉末储存罐中取出，并在干燥气体环境中进行高温活化处理。
5.根据权利要求1或4所述的快速消解一氧化碳的消解方法，其特征在于，活化处理温度为100～300℃，干燥气体环境，活化时间为0.5小时以上。
6.一种实施权利要求1所述快速消解一氧化碳的消解方法的专用消解装置，其特征是：它包括：催化剂粉末储存罐、喷料装置、泄压阀、抽真空/充气口和虹吸管；催化剂粉末储存罐的上端为罐口，在罐口上设置有喷料装置，虹吸管位于催化剂粉末储存罐的罐体内，虹吸管的上端与喷料装置相连，下端延伸到催化剂粉末储存罐的罐底；在催化剂粉末储存罐的罐体上部连接有泄压阀和抽真空/充气口。
7.根据权利要求6所述的快速消解一氧化碳的消解方法的专用消解装置，其特征在于，所述的喷料装置包括：压杆、支撑环、限位销、压力表、抽真空/充气口，喷管与虹吸管；在支撑环上端的一侧端部通过销轴连接有压杆，压杆以销轴与支撑环铰接，并以销轴为支点上下转动；压杆上端底部连接有阀门，阀门用于控制催化剂粉末储存罐罐口开闭，压杆往下转动，阀门开启，往上转动阀门关闭；在销轴后部的压杆和支撑环上有限位销，只有打开限位销，才能操作压杆，消解装置进入工作状态；在压杆与罐口之间的支撑环的两个侧壁上分别有喷管接头和压力表，在喷管接头上连接有喷管，支撑环下部连接有虹吸管。
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