CN218755045U - 碳化硅生产用烟气收集装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种碳化硅生产用烟气收集装置，包括通过管道依次连通的气固分离器、一氧化碳转化器、二氧化硫精馏塔和二氧化碳精馏塔；气固分离器上设置有烟气进口和混合气出口；烟气进口通过管道连通有碳化硅生产装置的排气口，气固分离器用于对进入其内的烟气进行气固分离；一氧化碳转化器内设置有催化氧化组件，催化氧化组件用于将进入一氧化碳转化器内的混合气中的一氧化碳催化氧化成二氧化碳；二氧化硫精馏塔用于对进入其内的混合气中的二氧化硫进行精馏；二氧化碳精馏塔用于对进入其内的二氧化碳进行精馏。本申请能够依次对生产碳化硅产生的烟气中的烟尘、一氧化碳、二氧化硫和二氧化碳进行回收处理，避免其直接排放至空气中污染环境。

Description

碳化硅生产用烟气收集装置

技术领域

本申请涉及烟气收集技术，尤其涉及一种碳化硅生产用烟气收集装置。

背景技术

碳化硅炉料通常是以石英砂、精洗无烟煤为主要原料，将其加工为合适的粒度，再按照化学计算，按比例混合成为炉料；冶炼时，电炉供电，形成碳化硅，同时产生大量一氧化碳，二氧化碳，二氧化硫及含有粉尘的烟气。

目前，大多数碳化硅生产企业仍采用传统的开放式生产模式进行生产，而经开放式生产模式生产碳化硅过程中产生的烟气经冶炼炉的出气口逸出，将从冶炼炉逸出的CO气体点燃使其在外界燃烧，产生的CO₂气体散排至空气中；同时，在对生产的碳化硅进行水冷却时，粉尘和部分有害气体(二氧化碳和二氧化硫)也会散排于空气中。而CO₂会造成温室效应，粉尘漂浮在空气中容易形成雾霾，二氧化硫与空气中的水蒸汽结合容易产生酸雨。因此，大多数碳化硅生产企业所采用的传统的开放式生产模式生产碳化硅的过程造成的空气污染比较严重。

实用新型内容

本申请提供一种碳化硅生产用烟气收集装置，用以解决上述背景技术中存在的问题。

为解决上述技术问题，本申请采用如下技术方案予以实现：

本申请提供一种碳化硅生产用烟气收集装置，包括通过管道依次连通的气固分离器、一氧化碳转化器、二氧化硫精馏塔和二氧化碳精馏塔；

所述气固分离器上设置有烟气进口和混合气出口；所述烟气进口通过所述管道连通有碳化硅生产装置的排气口，所述气固分离器用于对进入其内的烟气进行气固分离，气固分离后的混合气经所述混合气出口进入所述一氧化碳转化器内；

所述一氧化碳转化器内设置有催化氧化组件，所述催化氧化组件用于将进入所述一氧化碳转化器内的混合气中的一氧化碳催化氧化成二氧化碳，催化氧化后的二氧化碳与混合气一起进入所述二氧化硫精馏塔内；

所述二氧化硫精馏塔用于对进入其内的混合气中的二氧化硫进行精馏，精馏后的二氧化碳进入所述二氧化碳精馏塔；

所述二氧化碳精馏塔用于对进入其内的二氧化碳进行精馏。

可选的，所述催化氧化组件包括多个第一阻隔板、多个第二阻隔板和催化氧化剂层；

多个所述第一阻隔板和多个第二阻隔板分别从上至下交错设置在所述一氧化碳转化器的内壁上，每个所述第一阻隔板的外表面、每个所述第二阻隔板的外表面和所述一氧化碳转化器的内壁上均设置有催化氧化剂层。

可选的，所述一氧化碳转化器包括内壳和套设在所述内壳上的外壳；

所述催化氧化组件还包括温度调节单元；

所述温度调节单元包括螺旋状的电加热管和温度传感器；所述电加热管套设在所述内壳的外壁上，所述温度传感器设置在所述内壳的内壁上，所述温度传感器与所述电加热管电连接。

可选的，所述二氧化硫精馏塔的中部、顶部和底部分别设置有混合气进口、二氧化碳出口和二氧化硫成品回收口，所述二氧化硫成品回收口通过所述管道连通有二氧化硫回收罐。

可选的，所述二氧化硫精馏塔与所述一氧化碳转化器之间的管道上设置有冷凝器。

可选的，所述二氧化碳精馏塔的中部和底部分别设置有二氧化碳进口和二氧化碳成品回收口，所述二氧化碳成品回收口通过所述管道连通有二氧化碳回收罐。

可选的，所述二氧化碳精馏塔与所述二氧化硫精馏塔之间的管道上设置有减压阀。

可选的，所述二氧化硫精馏塔和二氧化碳精馏塔的外壁上均设置有保温层。

可选的，所述气固分离器的底部设置有物料出口，所述物料出口上连通有出料管，所述出料管上设置有物料阀。

本申请提供的碳化硅生产用烟气收集装置，通过气固分离器对从碳化硅生产装置的排气口排出的烟气进行气固分离，并将气固分离后的混合气先通入一氧化碳转化器内，通过一氧化碳转化器内的催化氧化组件将混合气中的一氧化碳催化氧化成二氧化碳，催化氧化后的二氧化碳与混合气一起进入二氧化硫精馏塔内，通过二氧化硫精馏塔对混合气中的二氧化硫进行精馏，精馏后的二氧化碳气体进入二氧化碳精馏塔中，二氧化碳精馏塔对二氧化碳气体进行精馏，以此实现烟气中的粉尘与有害气体的分离，并将一氧化碳催化氧化成二氧化碳避免了有毒气体一氧化碳直接排放至大气中，且对混合气中的二氧化硫和二氧化碳分别进行精馏，并回收二氧化硫成品和二氧化碳成品，从而避免了将粉尘和部分有害气体(二氧化硫和二氧化碳)直接散排于空气中，造成了严重的空气污染的问题，且精馏后回收的二氧化硫成品和二氧化碳成品的纯度较高，可被再次利用。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，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他的附图。

图1为本申请一实施例提供的碳化硅生产用烟气收集装置的结构示意图；

图2为本申请另一实施例提供的一氧化碳转化器内部的结构示意图；

图3为本申请另一实施例提供的一氧化碳转化器的内壳的外壁上设置有电加热管的结构示意图；

图4为本申请另一实施例提供的二氧化硫精馏塔的外壁上设置有保温层的结构示意图。

图中：100、气固分离器；101、烟气进口；102、混合气出口；103、出料管；104、物料阀；200、一氧化碳转化器；201、第一阻隔板；202、第二阻隔板；203、催化氧化剂层；204、电加热管；205、温度传感器；206、内壳；207、外壳；300、二氧化硫精馏塔；400、二氧化碳精馏塔；500、碳化硅生产装置；600、管道；601、冷凝器；602、减压阀；603、第一调节阀；604、第二调节阀；700、二氧化硫成品回收罐；800、二氧化碳成品回收罐；900、保温层。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，也属于本申请保护的范围。

参考图1至图4，本申请提供一种碳化硅生产用烟气收集装置，包括通过管道600依次连通的气固分离器100、一氧化碳转化器200、二氧化硫精馏塔300和二氧化碳精馏塔400；由于，目前大多数碳化硅生产企业仍采用传统的开放式生产模式进行生产，而经开放式生产模式生产碳化硅过程中产生的烟气经冶炼炉的出气口逸出，将从冶炼炉逸出的CO气体点燃使其在外界燃烧，产生的CO₂气体散排至空气中；同时，在对生产的碳化硅进行水冷却时，粉尘和部分有害气体(二氧化碳和二氧化硫)也会散排于空气中，造成的空气污染比较严重。另外，在同一条件下，二氧化硫的液化温度为-10℃，二氧化碳的液化温度为-37℃，即在-10℃与-37℃时，二氧化硫先发生液化。因此，要将生产碳化硅所产生的烟气中的二氧化碳与二氧化硫分离开，需要先经过二氧化硫精馏塔300将混合气中的二氧化硫分离出来，再将混合气中的二氧化碳分离出来。因此，本申请依次采用气固分离器100分离生产碳化硅产生的烟气中的烟尘和气体，再通过一氧化碳转化器200去除烟尘后的混合气中的一氧化碳转化成二氧化碳，再通过二氧化硫精馏塔300将混合气中的二氧化流进行精馏，最后再将剩余的二氧化碳气体通过二氧化碳精馏塔400精馏，这样不仅将生产碳化硅产生的烟气中的烟尘与气体进行分离，还对分离后的混合气中的一氧化碳、二氧化流和二氧化碳依次进行回收，避免生产碳化硅产生的烟尘直接排放到空气中，降低了生产碳化硅产生的烟气对空气造成的污染。

气固分离器100上设置有烟气进口101和混合气出口102；烟气进口101通过管道600连通有碳化硅生产装置500的排气口，气固分离器100用于对进入其内的烟气进行气固分离，气固分离后的混合气经混合气出口进入一氧化碳转化器200内；

一氧化碳转化器200内设置有催化氧化组件，催化氧化组件用于将进入一氧化碳转化器200内的混合气中的一氧化碳催化氧化成二氧化碳，催化氧化后的二氧化碳与混合气一起进入二氧化硫精馏塔300内；其中，通过一氧化碳转化器200内的催化氧化组件将混合气中的一氧化碳催化氧化成二氧化碳，催化氧化后的二氧化碳与混合气一起进入二氧化硫精馏塔300内。

二氧化硫精馏塔300用于对进入其内的混合气中的二氧化硫进行精馏，精馏后的二氧化碳进入二氧化碳精馏塔400；

二氧化碳精馏塔400用于对进入其内的二氧化碳进行精馏。

本申请提供的碳化硅生产用烟气收集装置，通过依次连通的气固分离器100、一氧化碳转化器200、二氧化硫精馏塔300和二氧化碳精馏塔400，实现了烟气中的粉尘与有害气体的分离，并将一氧化碳催化氧化成二氧化碳避免了有毒气体一氧化碳直接排放至大气中，且对混合气中的二氧化硫和二氧化碳分别进行精馏，并回收二氧化硫成品和二氧化碳成品，从而避免了将粉尘和部分有害气体(二氧化硫和二氧化碳)直接散排于空气中，造成了严重的空气污染的问题，且精馏后回收的二氧化硫成品和二氧化碳成品的纯度较高，可被再次利用。

在一些实施例中，本申请中的催化氧化组件包括多个第一阻隔板201、多个第二阻隔板202和催化氧化剂层203；具体的，多个第一阻隔板201和多个第二阻隔板202分别从上至下交错设置在一氧化碳转化器200的内壁上，每个第一阻隔板201的外表面、每个第二阻隔板202的外表面和一氧化碳转化器200的内壁上均设置有催化氧化剂层203。其中，一氧化碳转化器200的底部设置有进气口，顶部设置有出气口，一氧化碳转化器200上的进气口通过管道600与气固分离器100上的混合气出口102连通，一氧化碳转化器200上的出气口与二氧化硫精馏塔300连通，交错设置的第一阻隔板201和第二阻隔板202增大了一氧化碳气体在一氧化碳转化器200内的行程，使得一氧化碳气体可以与设置在第一阻隔板201和第二阻隔板202上的催化氧化剂层203充分的接触，进而使得一氧化碳在催化氧化剂层203的催化作用下转化成二氧化碳。

进一步的，催化氧化剂层203由贵金属制成，例如：铂、钯、金等，具体可以是Pt-Au/TiO₂催化剂、Pd/CeO₂-TiO₂催化剂或Au/TiO₂催化剂等，本申请在此不对制成催化氧化剂层203的材料进行具体限定，在一氧化碳的实际催化氧化过程中根据实际需要进行选择即可。

在一些实施例中，本申请中的一氧化碳转化器200包括内壳206和套设在内壳206上的外壳207；其中，催化氧化组件还包括温度调节单元；由每一种催化氧化剂都有其最佳的催化反应温度，以上述提到的Pt-Au/TiO₂催化剂、Pd/CeO₂-TiO₂催化剂或Au/TiO₂催化剂等为例，在80℃时，Pt-Au/TiO₂催化剂可将一氧化碳气体完全氧化为二氧化碳气体；在54℃时，Pd/CeO₂-TiO₂催化剂可将一氧化碳气体完全氧化为二氧化碳气体；在30℃时，Au/TiO₂催化剂可将一氧化碳气体完全氧化为二氧化碳气体。由于生产碳化硅产生的烟气本身是具有一定的温度的，若催化氧化剂层203为Pt-Au/TiO₂催化剂，一氧化碳转化器200内的混合气的温度可能不足以提供催化氧化剂层203起催化氧化作用的最佳温度。因此，本申请通过此处的温度调节单元可以实时的调节一氧化碳转化器200内的催化氧化的温度，使得催化氧化剂层203可以最大程度的发挥催化氧化作用，进而使得进入一氧化碳转化器200内的一氧化碳尽可能的转化为二氧化碳。

具体的，温度调节单元包括螺旋状的电加热管204和温度传感器205；电加热管204套设在内壳206的外壁上，温度传感器205设置在外壳207的内壁上，温度传感器205与电加热管204电连接，其中，通过电加热管204加热，并通过设置在一氧化碳转化器200内的温度传感器205检测一氧化碳转化器200内的温度，其加热温度取决于所选择的催化氧化剂层203的具体的催化氧化剂种类，目的是为了使得一氧化碳转化器200内的温度达到最佳的催化氧化剂层203的催化氧化温度。

在一些实施例中，本申请中的二氧化硫精馏塔300的中部、顶部和底部分别设置有混合气进口、二氧化碳出口和二氧化硫成品回收口，二氧化硫成品回收口通过管道600连通有二氧化硫回收罐700。

上述实施例中，将二氧化碳精馏塔400精馏后的二氧化碳气体依次经管道600、二氧化硫顶部的二氧化碳出口进入到二氧化碳精馏塔400中，精馏后的二氧化硫从二氧化硫精馏塔300的底部的二氧化硫成品回收口进入到二氧化硫回收罐700中，通过二氧化硫回收罐700对二氧化硫进行回收，不仅可避免直接将二氧化硫排放至空气中，造成空气污染，还可对回收的二氧化硫进行二次利用，示例的，回收的二氧化硫可用于生产硫以及作为杀虫剂、杀菌剂、漂白剂和还原剂。

具体的，二氧化硫精馏塔300底部的二氧化硫成品回收口通过管道600与二氧化硫成品回收罐700连通，且二氧化硫成品回收口与二氧化硫成品回收罐700之间的管道600上设置有第一调节阀603，第一调节阀603可用于调节精馏后的二氧化硫从二氧化硫精馏塔300内流出的速度。

在一些实施例中，本申请中的二氧化硫精馏塔300与一氧化碳转化器200之间的管道600上设置有冷凝器601，由于二氧化硫的液化温度为-10℃，增加冷凝器601可将进入二氧化硫精馏塔300之前的二氧化硫混合气进行初步冷凝，使得进入二氧化硫精馏塔300内的二氧化硫混合气中的二氧化硫可以快速的冷凝出来。

在一些实施例中，本申请中的二氧化碳精馏塔400的中部和底部分别设置有二氧化碳进口和二氧化碳成品回收口，二氧化碳成品回收口通过管道600连通有二氧化碳回收罐800。

上述实施例中，从二氧化硫精馏塔300精馏后的二氧化碳气体依次经管道600、二氧化碳精馏塔400中部的二氧化碳进口进入到二氧化碳精馏塔400中，精馏后的二氧化碳从二氧化碳精馏塔400的底部的二氧化碳成品回收口进入到二氧化碳回收罐800中，通过二氧化碳回收罐800对二氧化碳进行回收，不仅可避免直接将二氧化碳排放至空气中，造成温室效应，还可对回收的二氧化碳进行二次利用，示例的，回收的二氧化碳可用于制造干冰。

具体的，二氧化碳精馏塔400底部的二氧化碳成品回收口通过管道600与二氧化碳成品回收罐800连通，且二氧化碳成品回收口与二氧化碳成品回收罐800之间的管道600上设置有第二调节阀604，第二调节阀604可用于调节精馏后的二氧化碳从二氧化碳精馏塔400内流出的速度。

在一些实施例中，本申请中的二氧化碳精馏塔400与二氧化硫精馏塔300之间的管道上设置有减压阀602，其中，减压阀602可以起到压缩二氧化碳的作用，从而加快二氧化碳的液化，使得进入二氧化碳精馏塔400中的混合气中的二氧化碳快速液化。

在一些实施例中，本申请中的二氧化硫精馏塔和二氧化碳精馏塔的外壁上均设置有保温层900，其中，保温层900可以为聚苯乙烯树脂制成，保温层900的目的是为了使二氧化硫精馏塔300和二氧化碳精馏塔400内的温度尽可能的保持恒定，确保二氧化硫精馏塔300内的二氧化硫以及二氧化碳精馏塔400内的二氧化碳尽可能的发生精馏，使得二氧化硫精馏塔300内的二氧化碳与二氧化硫分离出来、二氧化碳精馏塔400内的二氧化碳液化。

在此说明一下，由于二氧化硫精馏塔300和二氧化碳精馏塔400的外壁上均设置有保温层900，因此本申请仅以图4示出二氧化硫精馏塔300外壁上的保温层900结构，而二氧化碳精馏塔400的外壁上的保温层900结构可参照图4。

在一些实施例中，本申请中的气固分离器100的底部设置有物料出口，物料出口上连通有出料管103，出料管103上设置有物料阀104，具体的，打开物料阀104，可将由气固分离器100分离后的粉尘依次经物料出口、出料管103从气固分离器100内排出。

可选的，出料管103远离出料口的一端连接有粉尘收集装置，通过粉尘收集装置可对从气固分离器100内排出的粉尘进行收集，避免粉尘随意排放，致使后期不易清理等问题。

最后应说明的是，以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解；其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种碳化硅生产用烟气收集装置，其特征在于，包括通过管道(600)依次连通的气固分离器(100)、一氧化碳转化器(200)、二氧化硫精馏塔(300)和二氧化碳精馏塔(400)；

所述气固分离器(100)上设置有烟气进口(101)和混合气出口(102)；所述烟气进口(101)通过所述管道(600)连通有碳化硅生产装置(500)的排气口，所述气固分离器(100)用于对进入其内的烟气进行气固分离，气固分离后的混合气经所述混合气出口(102)进入所述一氧化碳转化器(200)内；

所述一氧化碳转化器(200)内设置有催化氧化组件，所述催化氧化组件用于将进入所述一氧化碳转化器(200)内的混合气中的一氧化碳催化氧化成二氧化碳，催化氧化后的二氧化碳与混合气一起进入所述二氧化硫精馏塔(300)内；

所述二氧化硫精馏塔(300)用于对进入其内的混合气中的二氧化硫进行精馏，精馏后的二氧化碳进入所述二氧化碳精馏塔(400)；

所述二氧化碳精馏塔(400)用于对进入其内的二氧化碳进行精馏。

2.根据权利要求1所述的碳化硅生产用烟气收集装置，其特征在于，所述催化氧化组件包括多个第一阻隔板(201)、多个第二阻隔板(202)和催化氧化剂层(203)；

多个所述第一阻隔板(201)和多个第二阻隔板(202)分别从上至下交错设置在所述一氧化碳转化器(200)的内壁上，每个所述第一阻隔板(201)的外表面、每个所述第二阻隔板(202)的外表面和所述一氧化碳转化器(200)的内壁上均设置有催化氧化剂层(203)。

3.根据权利要求2所述的碳化硅生产用烟气收集装置，其特征在于，所述一氧化碳转化器(200)包括内壳(206)和套设在所述内壳(206)上的外壳(207)；

所述催化氧化组件还包括温度调节单元；

所述温度调节单元包括螺旋状的电加热管(204)和温度传感器(205)；所述电加热管(204)套设在所述内壳(206)的外壁上，所述温度传感器(205)设置在所述内壳(206)的内壁上，所述温度传感器(205)与所述电加热管(204)电连接。

4.根据权利要求1所述的碳化硅生产用烟气收集装置，其特征在于，所述二氧化硫精馏塔(300)的中部、顶部和底部分别设置有混合气进口、二氧化碳出口和二氧化硫成品回收口，所述二氧化硫成品回收口通过所述管道(600)连通有二氧化硫回收罐(700)。

5.根据权利要求4所述的碳化硅生产用烟气收集装置，其特征在于，所述二氧化硫精馏塔(300)与所述一氧化碳转化器(200)之间的管道(600)上设置有冷凝器(601)。

6.根据权利要求1所述的碳化硅生产用烟气收集装置，其特征在于，所述二氧化碳精馏塔(400)的中部和底部分别设置有二氧化碳进口和二氧化碳成品回收口，所述二氧化碳成品回收口通过所述管道(600)连通有二氧化碳回收罐(800)。

7.根据权利要求6所述的碳化硅生产用烟气收集装置，其特征在于，所述二氧化碳精馏塔(400)与所述二氧化硫精馏塔(300)之间的管道(600)上设置有减压阀(602)。

8.根据权利要求1所述的碳化硅生产用烟气收集装置，其特征在于，二氧化硫精馏塔(300)和所述二氧化碳精馏塔(400)的外壁上均设置有保温层(900)。

9.根据权利要求1至8任一项所述的碳化硅生产用烟气收集装置，其特征在于，所述气固分离器(100)的底部设置有物料出口，所述物料出口上连通有出料管(103)，所述出料管(103)上设置有物料阀(104)。

Images