CN117065505B - 一种光催化分解低沸点有机物的洗气装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种光催化分解低沸点有机物的洗气装置，包括洗气塔和与洗气塔连通的冷凝单元，所述洗气塔包括塔体和催化单元，所述塔体顶部设有一蒸汽入口，所述催化单元设置在所述塔体内，所述催化单元包括多个催化器和多个UV灯管，所述催化器和所述UV灯管间隔设置，所述催化器为含有紫外光催化剂的载体，所述UV灯管包括中压紫外灯和套设在中压紫外灯上的双层石英管，所述双层石英管设有冷凝水通道，所述冷凝单元将经过所述催化塔催化处理后的蒸汽冷凝为冷凝水，所述冷凝单元还驱动所述冷凝水和含有活性氧物种的药剂共同进入所述冷凝水通道，然后回流至所述冷凝单元。本发明洗气装置能够在洗气塔内同步进行光催化降解甲醇等低沸点有机物。

Description

一种光催化分解低沸点有机物的洗气装置

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，特别是涉及一种光催化分解低沸点有机物的洗气装置。

背景技术

在油田开采生产过程中，为了提高产量，需要对生产井采取各种措施，其中就包括压裂操作。压裂操作需要将压裂液注入地下，而压裂液注入地下完成了压裂目的后，压裂液剩余物质要返回到地面处理或者回用，形成压裂返排液。压裂返排液中不仅含有大量化学添加剂，其在返排过程中还将地层中的有机和无机化合物、细菌、重金属以及放射性元素携带出来，这就导致压裂返排液具有污染物种类繁多、成分复杂、盐浓度高、黏度大、COD（化学需氧量）高等特点。这些压裂返排液如果不经过处理就直接外排，将会对周围环境造成严重损害，导致土壤板结盐碱化，地表水系污染，从而带来严重的环境污染和生态破坏问题。

现有技术一般会使用MVR蒸发结晶法来处理压裂返排液经膜工艺处理后的浓缩液，或者是用蒸发工艺直接处理压裂返排液原液，但压裂返排液经蒸发器蒸发后会有甲醇、乙醇、甲醛、小分子烯烃等低沸点有机物逸出，甲醇等物质会通过进口管道进入洗气塔体，由于洗气塔中碱洗和酸洗均无法吸收甲醇等物质，甲醇等物质会和水蒸汽一起进入到换热器冷凝，从而使冷凝后的蒸发产水里含有甲醇等物质，导致COD超标，故需要对压裂返排液蒸汽中的甲醇等物质进行处理以除去高COD。但是现有技术一般通过对COD超标的蒸发冷凝水进行尾水处理以去除蒸发冷凝水中的COD，常见尾水处理工艺有RO膜、生化MBR工艺等。但由于甲醇等低沸点有机物，同时具有分子量极小的特性，导致RO膜对于这些小分子有机物的截留率很低（COD去除率20%-30%），因此采用RO膜进行尾水处理不能解决蒸发冷凝水COD超标的问题；如果采用MBR工艺，则对水质指标把控要极为严格，且需要长期进行生化系统的指标检测，微生物活性和COD去除效果受外界环境温度影响极大，且存在堵膜风险，需要定期维护，对于现场运营的难度较高。因此，直接采用以上传统的两种工艺处理COD超标的蒸发冷凝水，均不能达到系统长期自动化、稳定运行的目的，而且无法充分利用蒸汽中的热量，处理过程能源利用率低。因此，需要一种能够在蒸发设备内，利用蒸气本身的热量，对这些甲醇类的低沸点有机物蒸气进行精准去除的工艺。

发明内容

基于此，本发明的目的在于，提供一种能够在蒸发器的洗气塔内同步进行光催化降解甲醇等低沸点有机物的洗气装置。

本发明是通过以下详细技术方案实现的：

一种光催化分解低沸点有机物的洗气装置，包括洗气塔和与洗气塔连通的冷凝单元，所述洗气塔包括塔体和催化单元，所述塔体顶部设有一蒸汽入口，所述催化单元设置在所述塔体内，所述催化单元包括多个催化器和多个UV灯管，所述催化器和所述UV灯管间隔设置，所述催化器为含有紫外光催化剂的载体，所述UV灯管包括中压紫外灯和套设在中压紫外灯上的双层石英管，所述双层石英管还可作为冷凝水通道，所述冷凝单元将经过所述洗气塔催化处理后的蒸汽冷凝为冷凝水，所述冷凝单元还驱动所述冷凝水和含有活性氧物种的药剂共同进入所述冷凝水通道，然后回流至所述冷凝单元。

相比现有技术，本发明洗气装置不仅增加了催化单元，可以在洗气的同时通过光催化产生的活性氧物种氧化降解蒸发器蒸发后逸出的甲醇蒸汽等物质，以达到去除COD的效果，还通过冷凝单元将催化处理后的蒸汽冷凝为冷凝水并向冷凝水注入含有活性氧物种的药剂，直接利用活性氧物种进行二次氧化，从而提高的甲醇等物质的去除率。除此之外，本发明还巧妙地利用冷凝水本身来为催化单元的中压紫外灯降温，让中压紫外灯始终处于最优的工作温度，保证催化单元光催化产生活性氧物种的效率。本发明洗气装置整体结构简单，处理效率高，不会有二次污染。

进一步地，所述冷凝单元包括压缩机、第一换热器、冷凝水罐、第二换热器、冷凝水泵和第三换热器，所述压缩机、第一换热器、冷凝水罐、第二换热器和冷凝水泵依次连通，所述压缩机通过管道与所述塔体连通，所述冷凝水泵的出口与多个冷凝水通道的入口连通，所述第三换热器分别与所述冷凝水通道的出口和所述冷凝水罐连通。压缩机压缩后的压缩蒸汽温度更高，能够通过第一换热器将自身剩余的热量转移给需要的液体，能够充分利用蒸汽的剩余热量。冷凝水通过第二换热器和第三换热器之后温度更低，能更好地为UV灯管降温。冷凝单元采用的设备都是常用设备，结构简单，方便安装使用。

进一步地，所述冷凝单元还包括一冷冻机，所述冷冻机设置在所述第二换热器和所述第三换热器之间。冷冻机能够进一步降低冷凝水的温度，为UV灯管提供更好的降温效果。

进一步地，所述洗气塔底部还设有碱液，所述洗气塔还包括喷淋器，所述喷淋器包括互相连通的喷淋泵和喷头，所述喷淋泵设置在塔体外，所述喷头设置所述塔体内部，所述喷淋泵将碱液泵至所述喷头。所述碱液能够吸收甲醇等物质分解后的有机酸，喷淋泵碱液泵至所述喷头之后，喷头能将碱液雾化喷入塔体内，使得碱液充分与蒸汽接触，从而最大程度地吸收有机酸。

进一步地，所述冷凝单元还包括一加药泵，所述加药泵与所述冷凝水泵并联连通并向冷凝水中加入过氧化氢。加药泵不仅能向冷凝水中加入含有活性氧物种的过氧化氢，还能进一步为冷凝水的循环提供动力。

进一步地，所述洗气装置包括两个催化单元，两个所述催化单元由上到下设置在所述塔体内。两个催化单元能够进一步扩大蒸汽与催化器的接触面积，让更多的蒸汽中的甲醇等物质进行氧化分解，提高甲醇的去除效率。

进一步地，两个所述催化单元的冷凝水通道一一对应串联连通，每个催化单元的多个冷凝水通道之间并联连通。这种一一对应的连接方式能够确保每个UV灯管都能被冷凝水冷却，使得冷却效率更高并且保证冷却效果。

进一步地，所述催化剂为ZnS-ZnO/CeO₂、硫化镉、钒酸铋、钼酸铋和钨酸铋中的一种。这些催化剂均能通过吸收光能，发生电子跃迁，生成电子-空穴对，电子和空穴与吸附于光催化剂表面的电子受体或电子给体进行作用，产生具有高活性的强氧化性的活性氧物种，活性氧物种最终将甲醇等物质氧化分解。

进一步地，所述催化器为ZnS-ZnO/CeO₂-316L。ZnS-ZnO/CeO₂是一种纳米催化剂，它的表面积更大、活性位点更高，因而有更好的光催化效果，316L是一种耐腐蚀性能非常强的不锈钢，纳米催化剂结合到316L材质的载体能拥有更长的使用寿命。

本发明还提供一种ZnS-ZnO/CeO₂-316L催化器的制备方法，包括如下步骤：

1）采用溶剂热法制备ZnS-ZnO，采用牺牲模板制备CeO₂；

2）制备ZnS-ZnO/CeO₂-316L：将步骤1）中制备的ZnS-ZnO、CeO₂和聚乙烯醇粘合剂共混于纯水中，搅拌均匀，然后将催化剂载体316L浸入混合浆料中，并在200℃的温度下焙烧12 h，得到最终的ZnS-ZnO/CeO₂-316L。

相对于现有技术，本洗气装置采用了特定的催化器，具体通过将新型催化剂ZnS-ZnO和CeO₂浸涂到316L不锈钢上。ZnS-ZnO和CeO₂本身是一种新型纳米催化剂，它们的表面积更大、活性位点更高，拥有更好的光催化性能。而316L是一种耐腐蚀性能非常强的不锈钢，更适用于洗气塔内部复杂的环境。而且不锈钢本身成本低，能够降低催化器的生产成本。

为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本发明。

附图说明

图1为本发明洗气装置的结构示意图；

图2为图1洗气装置的UV灯管结构示意图；

图3为图1冷凝单元验证实验数据图；

其中：100：洗气塔，110：塔体，111：隔板，112：丝网除沫器，113：蒸汽入口，120：催化单元，121：催化器，122：UV灯管，1221：中压紫外灯，1222：双层石英管，130：喷淋器，131：喷淋泵，132：喷头，200：冷凝单元，210：压缩机，220：第一换热器，230：冷凝水罐，240：第二换热器，250：冷凝水泵，260：第三换热器，270：冷冻机，280：加药泵。

具体实施方式

请参阅图1，本发明所述的洗气装置包括洗气塔100和冷凝单元200。所述洗气塔100用以处理压裂返排液蒸汽，所述冷凝单元200与所述洗气塔100连接，将所述洗气塔100处理的蒸汽冷凝为冷凝水并将所述冷凝水输送回洗气塔100再处理。

所述洗气塔100包括塔体110、催化单元120和喷淋器130。所述塔体110内设腔体，所述塔体110顶部与一蒸汽入口113相连，所述塔体110内部两侧均设有隔板111和丝网除沫器112，两个所述丝网除沫器112分别设置在两个所述隔板111和与所述隔板111相邻的所述塔体110外壁之间。所述隔板111和所述丝网除沫器112将所述塔体110内部的腔体分为主腔体和主腔体两侧的两个侧腔体，所述侧腔体通过隔板111与所述主腔体隔开并通过所述丝网除沫器112与所述主腔体连通，所述主腔体由上至下包括催化区和喷淋液区。

所述催化单元120设置在所述催化区，所述催化单元120包括多个催化器121和多个UV灯管122，所述催化器121和所述UV灯管122间隔设置，所述催化器121为含有紫外光催化剂的载体，请参阅图2，所述UV灯管122包括中压紫外灯1221和套设在中压紫外灯1221上的双层石英管1222，所述中压紫外灯1221能够发射足够辐射强度的紫外光激发所述催化器121上的光催化剂，所述双层石英管1222设有冷凝水通道。

所述喷淋液区用以存放喷淋液，所述喷淋液为碱液，能吸收蒸汽中的酸性成分。喷淋器130包括喷淋泵131和喷头132，所述喷淋泵131设置在塔体110的一侧腔体外，所述喷头132设置在所述主腔体内部，所述喷淋泵131通过两管道分别与所述主腔体的喷淋液区和催化区连通，所述喷淋泵131与所述催化区连通的管道还和所述喷头132连接，所述喷淋泵131能将所述主腔体底部喷淋区的喷淋液泵入所述喷头132并由所述喷头132将所述喷淋液雾化喷射到所述催化区上方，使得所述喷淋液能够充分与所述蒸汽接触，吸收甲醇等物质氧化分解产生的有机酸。

在本实施例中，所述催化器121为ZnS-ZnO/CeO₂-316L，具体为将光催化剂ZnS-ZnO/CeO₂结合在316L（一种不锈钢）材质的载体上。

所述催化器121的制备方法步骤具体如下：

1）采用溶剂热法制备ZnS-ZnO：将3 mmol Zn(NO₃)₂·6H₂O和6 mmol CS(NH₂)₂在搅拌下溶解在120 mL乙二胺中。然后，将上述溶液在150 mL内衬聚四氟乙烯的不锈钢高压釜中于160℃下反应12 h。冷却到室温后，用蒸馏水和无水乙醇交替洗涤几次，然后在60℃的烘箱中干燥12 h。将ZnS(en)_0.5NSs在500℃的电炉中在空气中退火2小时，得到ZnS-ZnO。

2）采用牺牲模板制备CeO2：将8 g Ce(NO₃)₃·6H₂O和4 g 1,3,5-H₃BTC（BTC=1,3,5-苯三甲酸）分别加入100 mL去离子水中进行搅拌直到完全溶解，溶解完成后将上述两种溶液混合在一起。向该混合液中依次加入去离子水250 mL和乙醇500 mL，再将混合物在室温下搅拌30 min，然后老化1 h，结束后用去离子水洗涤5次，在60℃下真空干燥12 h，得到Ce-BTC。将合成的Ce-BTC置于管式炉中，在300℃下以1℃/min的升温速率焙烧6 h，得到CeO₂。

3）制备ZnS-ZnO/CeO₂-316L：将上述得到的ZnS-ZnO、CeO₂和聚乙烯醇粘合剂按一定比例共混于纯水中，搅拌均匀，然后将催化剂载体316L浸入混合浆料中，并在200℃的温度下焙烧12 h，得到最终的ZnS-ZnO/CeO₂-316L。

在本实施例中，所述光催化剂还可以是硫化镉、钒酸铋、钼酸铋和钨酸铋中的一种。以上光催化剂通过吸收光能，发生电子跃迁，生成电子-空穴对，电子和空穴与吸附于光催化剂表面的电子受体或电子给体进行作用，产生具有高活性的强氧化性的活性氧物种，活性氧物种最终将甲醇等物质氧化并降解为二氧化碳，如果不完全氧化，则生成对应的有机酸。

所述冷凝单元200包括压缩机210、第一换热器220、冷凝水罐230、第二换热器240、冷凝水泵250和第三换热器260，所述压缩机210、所述第一换热器220、所述冷凝水罐230、所述第二换热器240和所述冷凝水泵250依次连通，所述压缩机210通过管道与另一侧腔体连通，能将蒸汽压缩成温度更高的压缩蒸汽。所述压缩蒸汽经过第一换热器220后变成冷凝水并暂时存入所述冷凝水罐230。所述第一换热器220通过压裂返排液原液来进行热交换，压缩蒸汽能够大幅度提高压裂返排液原液的温度，让压裂返排液原液免去预加热的过程，充分利用蒸汽中残余的热量达到沸腾状态，沸腾的压裂返排液原液经蒸发处理即可通过所述蒸汽入口113进入所述洗气塔100进行氧化处理。所述冷凝水泵250的出口与多个冷凝水通道的入口连通，所述第三换热器260分别与所述冷凝水通道的出口和所述冷凝水罐230连通。所述冷凝水再经过所述第二换热器240进行降温。所述冷凝水经所述冷凝水泵250驱动经过所述第三换热器260，所述冷凝水经过第三换热器260换热后返回所述冷凝水罐230。自来水先后经过所述第二换热器240和所述第三换热器260来进行热交换。

在本实施例中，所述洗气塔100包括两个所述催化单元120，两个所述催化单元120由上到下设置在所述催化区内。两个所述催化单元120的冷凝水通道一一对应串联连通，每个催化单元120的多个冷凝水通道之间并联连通。这种一一对应的连接方式能够确保每个UV灯管122都能被冷凝水冷却，使得冷却效率更高并且保证冷却效果。

所述冷凝水之所以需要经过所述中压紫外灯1221是因为申请人对所述中压紫外灯1221研究发现，所述中压紫外灯1221在运行时，本身温度较高，通常处在500-700℃之间。而所述中压紫外灯1221运行最优的温度区间是550-650℃，高于这个区间或低于这个区间都会使紫外光的辐射强度降低，从而影响所述中压紫外灯1221的效果。为了让所述中压紫外灯1221提供足够辐射强度的紫外光，必须让所述中压紫外灯1221的工作温度保持在最优的温度区间。但是本发明的中压紫外灯1221的外部环境是温度在90度以上的高温水蒸气，这些水蒸气本身的散热量有限，难以抵消所述中压紫外灯1221本身的发热量。这些高温蒸汽直接跟所述中压紫外灯1221接触，反而会导致中压紫外灯1221本身的温度快速升高，很快就会超过所述中压紫外灯1221最优的工作温度区间，甚至可能导致中压紫外灯1221的工作温度长时间高于750度。当中压紫外灯1221本身的温度长时间超过750度时，会严重损害所述中压紫外灯1221寿命，而且一旦高于850度，还会触发高温断电保护，使所述中压紫外灯1221关闭而无法发挥作用。

为了帮助所述中压紫外灯1221的工作温度稳定在最优温度区间，所述冷凝单元200还包括一冷冻机270，所述冷冻机270设置在所述第二换热器240和所述第三换热器260之间，自来水经过所述第二换热器240后再依次经过所述冷冻机270和所述第三换热器260，最后再返回所述第二换热器240。

为了验证冷凝单元对中压紫外灯1221的冷却效果，请参阅图3，折线1为换热器和冷冻机270均不开启时所述中压紫外灯1221工作温度的变化趋势，所述中压紫外灯1221的温度迅速上升，当洗气装置运行25分钟后，所述中压紫外灯1221因为自身温度超过850度触发高温断电保护，使得光催化工艺无法运行。

折线2为仅开启换热器时中压紫外灯1221工作温度的变化趋势，中压紫外灯1221温度上升速度变慢，但当洗气装置运行60分钟后，中压紫外灯1221依然因为自身温度超过850度触发高温断电保护，使得光催化工艺无法运行。

折线3为换热器和冷冻机270全部开启时中压紫外灯1221工作温度的变化趋势，中压紫外灯1221温度上升速度变慢，当洗气装置运行60分钟后，中压紫外灯1221温度基本保持不变，且一直处于中压紫外灯1221最优的工作温度区间，使得光催化工艺高效稳定运行。

在本实施例中，所述冷凝单元200还包括一加药泵280，所述加药泵280与所述冷凝水泵250并联连通，将过氧化氢加入经过所述冷凝水泵250的冷凝水中，过氧化氢中的也含有大量强氧化性的活性氧物种，这些活性氧物种能将冷凝水中残余的甲醇等物质氧化并降解。

本发明的工作原理如下：

压裂返排液蒸汽进入洗气塔100后会先后经过两个所述催化单元120，所述催化单元的催化器121上的光催化剂接收到所述中压紫外灯照射的紫外光，产生活性氧物种，蒸汽中的甲醇等有机物在先后经过两个催化单元120的同时会在活性氧物种的作用下进行第一级氧化和第二级氧化过程，而洗气塔100内喷淋的碱液能吸收甲醇等有机物氧化分解产生的有机酸和二氧化碳。经过第一级氧化和第二级氧化处理后的蒸汽会被冷凝单元200冷凝后变成冷凝水，这些冷凝水还能作为中压紫外灯1221在高温下工作的冷却水，本发明通过所述加药泵280向冷凝水中通入过氧化氢，通过过氧化氢来进行第三级氧化去除COD，通过三级氧化过程来去除冷凝水中的甲醇等COD物质。

为了验证本装置去除压裂返排液蒸汽中甲醇等COD的效率，在洗气塔100里结合光催化装置进行三组验证试验，三组验证试验分别是：①单独进行第一级氧化；②进行第一级和第二级氧化；③进行第一级、第二级和第三级氧化。从蒸汽入口113向洗气塔100通入甲醇蒸汽，甲醇蒸汽初始浓度为800 mg/L洗气塔100内进行同步进行光催化过程和喷淋碱液，每组均试验120分钟，每20分钟检测一次换热器冷凝水中甲醇的含量。

单独进行第一级氧化时，使用自来水进行冷却中压紫外灯1221，且仅有进行第一级氧化的催化单元120正常工作。实验结果如表1所示。从表1可以看出，单独进行第一级光催化的甲醇溶液COD去除率为76.38%。

表1 验证实验①的甲醇溶液COD去除率

进行第一级和第二级氧化时，使用自来水进行冷却中压紫外灯1221，两个催化单元120均正常工作，实验结果如表2所示。从表2可以看出，进行第一级和第二级氧化的甲醇溶液COD去除率达到87.38%。

表2 验证实验②的甲醇溶液COD去除率

进行第一级、第二级和第三级氧化时，使用经换热器冷凝后的冷凝水循环通过UV灯管122外的双层石英套管并往里投加双氧水，实验结果如表3所示。由表3可知进行第一级、第二级和第三级氧化的甲醇溶液COD去除率达到90.50%。

表3验证试验③的甲醇溶液COD去除率

通过比较三组实验结果可知，第一级氧化已经有着较好的COD去除效果，第二级氧化以及第三级氧化能够将甲醇溶液的COD去除率进一步提高的90%以上。

为了进一步验证喷淋单元的作用，进行开启喷淋泵131和关闭喷淋泵131的对比实验，两组对比实验均正常进行三级氧化（包括第一级、第二级和第三级氧化），中压紫外灯1221运行时间为120分钟，实验结果如表4所示。

表4 喷淋单元作用验证实验结果

由表4可知，当开启喷淋泵131时，同时进行第一级、第二级和第三级氧化的COD去除率为90.5%。当关闭喷淋泵131，同时进行第一级、第二级和第三级氧化的COD去除率为62.9%，关闭喷淋泵131时的COD去除率较开启喷淋泵131时降低了27.6%。这表明开启喷淋泵131后，喷淋泵131喷淋的碱液吸收甲醇不完全降解的甲酸能够大幅提高COD去除率。

相对现有技术，本发明洗气装置不仅增加了催化单元120，可以在洗气的同时通过光催化产生的活性氧物种氧化分解蒸发器蒸发后逸出的甲醇蒸汽等物质，以达到去除COD的效果，还通过冷凝单元200将氧化处理后的蒸汽冷凝为冷凝水并向冷凝水注入含有活性氧物种的过氧化氢，直接利用过氧化氢中的活性氧物种进行二次氧化，提高甲醇等物质的去除率。除此之外，本发明还巧妙地利用冷凝水本身来为催化单元的中压紫外灯降温，让中压紫外灯始终处于最优的工作温度，保证催化单元光催化产生活性氧物种的效率。本发明洗气装置整体结构简单，处理效率高，不会有二次污染。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，本发明也意图包含这些改动和变形。

Claims (7)

1.一种光催化分解低沸点有机物的洗气装置，其特征在于：包括洗气塔和与洗气塔连通的冷凝单元，所述洗气塔包括塔体和催化单元，所述塔体顶部设有一蒸汽入口，所述蒸汽为压裂返排液蒸汽，所述催化单元设置在所述塔体内，所述洗气塔底部还设有碱液，所述洗气塔还包括喷淋器，所述喷淋器包括互相连通的喷淋泵和喷头，所述喷淋泵设置在塔体外，所述喷头设置所述塔体内部，所述喷淋泵将碱液泵至所述喷头；所述催化单元包括多个催化器和多个UV灯管，所述催化器和所述UV灯管间隔设置，所述催化器为含有紫外光催化剂的载体，所述UV灯管包括中压紫外灯和套设在中压紫外灯上的双层石英管，所述双层石英管设有冷凝水通道，所述冷凝单元包括压缩机、第一换热器、冷凝水罐、第二换热器、冷凝水泵和第三换热器，所述压缩机、第一换热器、冷凝水罐、第二换热器和冷凝水泵依次连通，所述压缩机通过管道与所述塔体连通，所述冷凝水泵的出口与多个冷凝水通道的入口连通，所述第三换热器分别与所述冷凝水通道的出口和所述冷凝水罐连通；所述冷凝单元还包括一加药泵，所述加药泵与所述冷凝水泵并联连通并向所述冷凝水中加入过氧化氢，所述冷凝单元将经过所述洗气塔催化处理后的蒸汽冷凝为冷凝水，所述冷凝单元还驱动所述冷凝水和过氧化氢共同进入所述冷凝水通道，然后回流至所述冷凝单元。

2.根据权利要求1所述的洗气装置，其特征在于：所述冷凝单元还包括一冷冻机，所述冷冻机设置在所述第二换热器和所述第三换热器之间。

3.根据权利要求1所述的洗气装置，其特征在于：所述洗气装置包括两个催化单元，两个所述催化单元由上至下设置在所述塔体内。

4.根据权利要求3所述的洗气装置，其特征在于：两个所述催化单元的冷凝水通道一一对应串联连通，每个催化单元的多个冷凝水通道之间并联连通。

5.根据权利要求4所述的洗气装置，其特征在于：所述催化剂为ZnS-ZnO/CeO₂、硫化镉、钒酸铋、钼酸铋和钨酸铋中的一种。

6.根据权利要求5所述的洗气装置，其特征在于：所述催化器为ZnS-ZnO/CeO₂-316L，所述ZnS-ZnO/CeO₂-316L为含有催化剂ZnS-ZnO/CeO₂的316L载体，其中所述316L是一种不锈钢。

7.根据权利要求6所述的洗气装置，其特征在于，所述催化器的制备方法包括如下步骤：

1）采用溶剂热法制备ZnS-ZnO，采用牺牲模板法制备CeO₂；

2）制备ZnS-ZnO/CeO₂-316L：将步骤1）中制备的ZnS-ZnO、CeO₂和聚乙烯醇粘合剂共混于纯水中，搅拌均匀，然后将催化剂载体316L浸入混合浆料中，并在200℃的温度下焙烧12 h，得到最终的ZnS-ZnO/CeO₂-316L。