一種偏二甲肼廢氣的催化氧化處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及偏二甲阱推進(jìn)劑廢氣處理領(lǐng)域，特別是高濃度偏二甲阱推進(jìn)劑廢氣無 害化處理的技術(shù)，具體說是一種偏二甲阱廢氣的催化氧化處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 偏二甲阱是一種易燃易爆和高毒化學(xué)品，長(zhǎng)期接觸，對(duì)人體的肝、腎都有一定影 響。偏二甲阱液體在氮?dú)獗簵l件下儲(chǔ)存于儲(chǔ)罐或槽車中，其飽和蒸氣和氮?dú)庑纬奢^高濃 度偏二甲阱廢氣，在轉(zhuǎn)加注過程中排出。如果偏二甲阱廢氣處理不及時(shí)或處理不完全，將對(duì) 環(huán)境和人員造成較大危害。目前國(guó)內(nèi)外研究比較廣泛的偏二甲阱廢氣處理技術(shù)主要有高空 排放法、水吸收法、燃燒法、活性炭吸附處理法、催化氧化處理法、離子弧和微波等離子分 解、蒸氣吸收、蒸氣冷凝、蒸氣吸附等，但在實(shí)際應(yīng)用的主要有高空排放法、燃燒法和水吸收 法。
[0003] 實(shí)際應(yīng)用最多的仍然是高空排放法。其采用高煙畫來排放偏二甲阱推進(jìn)劑廢氣， 對(duì)地面環(huán)境未產(chǎn)生環(huán)境污染，但對(duì)大氣仍產(chǎn)生嚴(yán)重的大氣污染。
[0004] 水吸收法采用水或酸性水溶液作吸收液、與吸收設(shè)備配套組成廢氣處理系統(tǒng)，常 用的吸收液是水；用水吸收，處理了偏二甲阱廢氣，但產(chǎn)生了偏二甲阱污水;污水再進(jìn)行二 次處理。存在不足主要有，一是成本高;二是氧化后的產(chǎn)物中，含有甲醒、亞硝基二甲胺等毒 性更強(qiáng)的物質(zhì);Ξ是處理過程物質(zhì)毒性對(duì)操作人員有一定影響，且對(duì)環(huán)境造成破壞。
[0005] 直接燃燒法。把偏二甲阱廢氣通入已預(yù)熱到大于1000°C的燃燒爐內(nèi)，經(jīng)高溫氧化 破壞其分子結(jié)構(gòu)，生成物主要有二氧化碳、氮?dú)?、水等氣體。預(yù)熱燃燒爐的燃料可用煤氣、液 化氣或油類。主要缺點(diǎn)：一是燃燒爐預(yù)熱升溫、停爐降溫都不能太快，使用操作比較復(fù)雜;二 是能耗大;Ξ是配套設(shè)施投資大，維護(hù)成本高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于提供一種偏二甲阱廢氣的催化氧化處理方法。
[0007] 本發(fā)明的工藝設(shè)計(jì)原理:采用催化氧化法處理偏二甲阱廢氣，即偏二甲阱廢氣在 催化劑作用下與空氣中的氧氣發(fā)生常壓氧化反應(yīng)，轉(zhuǎn)化成簡(jiǎn)單、穩(wěn)定、無毒的化、0)2、也0等 小分子氣相產(chǎn)物，實(shí)現(xiàn)偏二甲阱的完全消除，不對(duì)環(huán)境造成二次污染。
[000引一種偏二甲阱廢氣的催化氧化處理方法，其特征在于偏二甲阱廢氣和經(jīng)預(yù)熱的空 氣混合后在350~650°C條件下經(jīng)催化劑催化發(fā)生常壓氧化反應(yīng)，生成化、0)2和也0;所述催 化劑為巧鐵礦型復(fù)合氧化物催化劑，該催化劑為負(fù)載于蜂窩陶瓷載體上的復(fù)合過渡金屬氧 化物，所述過渡金屬為鉆、銅、儀、儘、銘和鐵的兩種或兩種W上，所述載體上擔(dān)載的過渡金 屬氧化物與載體的質(zhì)量百分比為5~15%。
[0009] 本發(fā)明所述的方法，較佳的反應(yīng)溫度為400~600°C，空速為8000~10000 ri。
[0010] 本發(fā)明所述的方法，偏二甲阱廢氣與空氣混合后偏二甲阱的濃度小于0.8%。
[00川本發(fā)明所述的方法，偏二甲阱廢氣的入口壓力< 0.02Mpa，送入空氣壓力< 0.06Mpa0
[001^本發(fā)明偏二甲阱去除率含99.9%，催化劑效能含41113/1^.}1，催化劑壽命^000化。 [OOU]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)： 1、本發(fā)明工藝過程節(jié)能，經(jīng)濟(jì)效益好，其催化處理效果好，無二次污染，處理偏二甲阱 廢氣后，偏二甲阱去除率含99.9%，尾氣中偏二甲阱濃度< lOppm，不對(duì)環(huán)境造成污染，無需 二次處理。
[0014] 2、本發(fā)明對(duì)偏二甲阱廢氣濃度適應(yīng)范圍寬，偏二甲阱廢氣的濃度在5~17%范圍內(nèi) 均可進(jìn)行高效催化消除。
[0015] 3、本發(fā)明的工藝過程安全性高，雖然偏二甲阱為易燃易爆有機(jī)物，但通過與空氣 混合后，可使催化氧化過程中的偏二甲阱濃度控制在0.8%W下，遠(yuǎn)離2.5%的最低爆炸極限 值。
【具體實(shí)施方式】
[0016] 本發(fā)明的工藝流程 1)氣體流程 空氣和偏二甲阱廢氣分別通過不同管道進(jìn)入催化劑床下部形成混合氣。
[0017] 空氣流程:空氣通過風(fēng)機(jī)^風(fēng)量調(diào)節(jié)閥^板式換熱器^空氣加熱器^空氣分布器 ^催化劑床下端。
[0018] 廢氣流程:廢氣入口 ^調(diào)壓閥^氣動(dòng)切斷閥^氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥^止回閥^阻火器^燃 氣分布器^催化劑床下端。
[0019] 為保證廢氣中偏二甲阱完全氧化，需提供足量的空氣。空氣先由風(fēng)機(jī)經(jīng)風(fēng)量調(diào)節(jié) 閥送入板式換熱器換熱，W便將偏二甲阱反應(yīng)產(chǎn)生的反應(yīng)熱經(jīng)換熱交換給空氣，提高空氣 的溫度，而后此空氣再經(jīng)空氣加熱器進(jìn)一步提高至催化氧化所需的溫度。加熱后的空氣經(jīng) 空氣分布器送至催化劑床層下端。含有偏二甲阱的廢氣經(jīng)廢氣入口，調(diào)壓閥調(diào)節(jié)流量，再經(jīng) 氣動(dòng)切斷閥、氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥、止回閥、阻火器和燃?xì)夥植计魉椭链呋瘎┐蚕露??？諝夂秃衅?二甲阱的廢氣混合氣流程:通過分布器形成的混合氣均勻快速通過催化劑床層進(jìn)行氧化分 解反應(yīng)。分解后的尾氣通過反應(yīng)器出口管道進(jìn)入板式換熱器與冷空氣進(jìn)行熱交換，而后通 過煙畫排入大氣;旁路則可直接進(jìn)入煙畫排入大氣。為保證反應(yīng)順利安全進(jìn)行，偏二甲阱廢 氣入口壓力< 0. 〇2Mpa，送入空氣壓力< 0.0 eMpa。
[0020] 2)安全性設(shè)計(jì) 調(diào)壓閥保證偏二甲阱廢氣的入口壓力< 0. 〇2Mpa;風(fēng)機(jī)的壓頭為0.06MPa，經(jīng)管道傳輸 和擴(kuò)散后空氣壓力< 0. 〇2Mpa;正常條件下反應(yīng)器內(nèi)部壓力< 0.04Mpa。
[0021] 在偏二甲阱進(jìn)氣管路上，設(shè)計(jì)止回閥和阻火器，消除處理過程中意外情況下回火 的可能性。
[0022] 為保證安全穩(wěn)定運(yùn)行，在偏二甲阱與空氣的混合區(qū)域(混合室)及其側(cè)面安裝防爆 片，進(jìn)一步確保了意外情況下裝置的安全。
[0023] 偏二甲阱廢氣流量采用氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥，該氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥由獨(dú)立空壓機(jī)供氣，避免電動(dòng) 調(diào)節(jié)閥在突然斷電情況下因廢氣閥口關(guān)閉不嚴(yán)而造成的反應(yīng)器中偏二甲阱濃度過高的風(fēng) 險(xiǎn)。
[0024] 通過氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥，可使處理過程中混合器和反應(yīng)器內(nèi)偏二甲阱的濃度始終< 0.8%，遠(yuǎn)離爆炸極限2.5〇/〇。
[0025] 廢氣管道入口端安裝氣動(dòng)切斷閥，保證在特殊情況下能及時(shí)自動(dòng)切斷廢氣源。
[0026] 廢氣管道上安裝廢氣排空調(diào)節(jié)閥，當(dāng)出現(xiàn)意外情況催化床層溫度超過設(shè)定值700 °C時(shí)及時(shí)將高溫廢氣通過旁路直接排空，保證催化床層和換熱器溫度不超高。
[0027] 本發(fā)明的實(shí)驗(yàn)結(jié)果和數(shù)據(jù)： 偏二甲阱廢氣壓力從0.05M化~0.12Mpa，催化劑床層初始預(yù)熱溫度350°C后停止加熱， 控制反應(yīng)溫度為350~650°C，較佳的反應(yīng)溫度為400~600°C，偏二甲阱廢氣經(jīng)催化氧化后尾 氣中偏二甲阱濃度測(cè)試數(shù)據(jù)如下。
[002引表1偏二甲阱入口濃度對(duì)照實(shí)驗(yàn)
處理后尾氣中的偏二甲阱濃度均< lOppm，且絕大部分< Ippm，完全能夠滿足< 50ppm 的職業(yè)環(huán)保要求。
[00巧]表3催化劑組成
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種偏二甲肼廢氣的催化氧化處理方法，其特征在于偏二甲肼廢氣和經(jīng)預(yù)熱的空氣 混合后在350~650°C條件下經(jīng)催化劑催化發(fā)生常壓氧化反應(yīng)，生成N 2、〇)2和出0;所述催化 劑為鈣鈦礦型復(fù)合氧化物催化劑，該催化劑為負(fù)載于蜂窩陶瓷載體上的復(fù)合過渡金屬氧化 物，所述過渡金屬為鈷、銅、鎳、錳、鉻和鐵的兩種或兩種以上，所述載體上擔(dān)載的過渡金屬 氧化物與載體的質(zhì)量百分比為5~15%。2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于反應(yīng)溫度為400~600°C，空速為8000~10000 h -1 〇3. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于偏二甲肼廢氣與空氣混合后偏二甲肼的濃度 小于0.8%。4. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于偏二甲肼廢氣的入口壓力< 0.02Mpa，送入空 氣壓力<0.06Mpa。
【專利摘要】一種偏二甲肼廢氣的催化氧化處理方法，偏二甲肼廢氣和經(jīng)預(yù)熱的空氣混合后在350℃～650℃條件下經(jīng)催化劑催化發(fā)生常壓氧化反應(yīng)，生成N2、CO2和H2O；催化劑為鈣鈦礦型復(fù)合氧化物催化劑，該催化劑為負(fù)載于蜂窩陶瓷載體上的復(fù)合過渡金屬氧化物，所述過渡金屬為鈷、銅、鎳、錳、鉻和鐵的兩種或兩種以上，所述載體上擔(dān)載的過渡金屬氧化物與載體的質(zhì)量百分比為5~15%。本發(fā)明工藝過程節(jié)能，經(jīng)濟(jì)效益好，其催化處理效果好，無二次污染，處理偏二甲肼廢氣后，偏二甲肼去除率≥99.9%，尾氣中偏二甲肼濃度＜10ppm，不對(duì)環(huán)境造成污染，無需二次處理。
【IPC分類】B01D53/86, B01D53/72
【公開號(hào)】CN105561775
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510973785
【發(fā)明人】呂功煊, 焦天恕, 齊彥興, 黃凌志, 楊寶軍, 張立清, 靳志良, 武緯
【申請(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所, 中國(guó)人民解放軍63605部隊(duì)
【公開日】2016年5月11日
【申請(qǐng)日】2015年12月23日