一种偏二甲肼废气的催化氧化处理方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及偏二甲阱推进剂废气处理领域，特别是高浓度偏二甲阱推进剂废气无 害化处理的技术，具体说是一种偏二甲阱废气的催化氧化处理方法。
【背景技术】
[0002] 偏二甲阱是一种易燃易爆和高毒化学品，长期接触，对人体的肝、肾都有一定影 响。偏二甲阱液体在氮气保压条件下储存于储罐或槽车中，其饱和蒸气和氮气形成较高浓 度偏二甲阱废气，在转加注过程中排出。如果偏二甲阱废气处理不及时或处理不完全，将对 环境和人员造成较大危害。目前国内外研究比较广泛的偏二甲阱废气处理技术主要有高空 排放法、水吸收法、燃烧法、活性炭吸附处理法、催化氧化处理法、离子弧和微波等离子分 解、蒸气吸收、蒸气冷凝、蒸气吸附等，但在实际应用的主要有高空排放法、燃烧法和水吸收 法。
[0003] 实际应用最多的仍然是高空排放法。其采用高烟画来排放偏二甲阱推进剂废气， 对地面环境未产生环境污染，但对大气仍产生严重的大气污染。
[0004] 水吸收法采用水或酸性水溶液作吸收液、与吸收设备配套组成废气处理系统，常 用的吸收液是水；用水吸收，处理了偏二甲阱废气，但产生了偏二甲阱污水;污水再进行二 次处理。存在不足主要有，一是成本高;二是氧化后的产物中，含有甲醒、亚硝基二甲胺等毒 性更强的物质;Ξ是处理过程物质毒性对操作人员有一定影响，且对环境造成破坏。
[0005] 直接燃烧法。把偏二甲阱废气通入已预热到大于1000°C的燃烧炉内，经高溫氧化 破坏其分子结构，生成物主要有二氧化碳、氮气、水等气体。预热燃烧炉的燃料可用煤气、液 化气或油类。主要缺点：一是燃烧炉预热升溫、停炉降溫都不能太快，使用操作比较复杂;二 是能耗大;Ξ是配套设施投资大，维护成本高。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于提供一种偏二甲阱废气的催化氧化处理方法。
[0007] 本发明的工艺设计原理:采用催化氧化法处理偏二甲阱废气，即偏二甲阱废气在 催化剂作用下与空气中的氧气发生常压氧化反应，转化成简单、稳定、无毒的化、0)2、也0等 小分子气相产物，实现偏二甲阱的完全消除，不对环境造成二次污染。
[000引一种偏二甲阱废气的催化氧化处理方法，其特征在于偏二甲阱废气和经预热的空 气混合后在350~650°C条件下经催化剂催化发生常压氧化反应，生成化、0)2和也0;所述催 化剂为巧铁矿型复合氧化物催化剂，该催化剂为负载于蜂窝陶瓷载体上的复合过渡金属氧 化物，所述过渡金属为钻、铜、儀、儘、铭和铁的两种或两种W上，所述载体上担载的过渡金 属氧化物与载体的质量百分比为5~15%。
[0009] 本发明所述的方法，较佳的反应溫度为400~600°C，空速为8000~10000 ri。
[0010] 本发明所述的方法，偏二甲阱废气与空气混合后偏二甲阱的浓度小于0.8%。
[00川本发明所述的方法，偏二甲阱废气的入口压力< 0.02Mpa，送入空气压力< 0.06Mpa0
[001^本发明偏二甲阱去除率含99.9%，催化剂效能含41113/1^.}1，催化剂寿命^000化。 [OOU]本发明的优点： 1、本发明工艺过程节能，经济效益好，其催化处理效果好，无二次污染，处理偏二甲阱 废气后，偏二甲阱去除率含99.9%，尾气中偏二甲阱浓度< lOppm，不对环境造成污染，无需 二次处理。
[0014] 2、本发明对偏二甲阱废气浓度适应范围宽，偏二甲阱废气的浓度在5~17%范围内 均可进行高效催化消除。
[0015] 3、本发明的工艺过程安全性高，虽然偏二甲阱为易燃易爆有机物，但通过与空气 混合后，可使催化氧化过程中的偏二甲阱浓度控制在0.8%W下，远离2.5%的最低爆炸极限 值。
【具体实施方式】
[0016] 本发明的工艺流程 1)气体流程 空气和偏二甲阱废气分别通过不同管道进入催化剂床下部形成混合气。
[0017] 空气流程:空气通过风机^风量调节阀^板式换热器^空气加热器^空气分布器 ^催化剂床下端。
[0018] 废气流程:废气入口 ^调压阀^气动切断阀^气动调节阀^止回阀^阻火器^燃 气分布器^催化剂床下端。
[0019] 为保证废气中偏二甲阱完全氧化，需提供足量的空气。空气先由风机经风量调节 阀送入板式换热器换热，W便将偏二甲阱反应产生的反应热经换热交换给空气，提高空气 的溫度，而后此空气再经空气加热器进一步提高至催化氧化所需的溫度。加热后的空气经 空气分布器送至催化剂床层下端。含有偏二甲阱的废气经废气入口，调压阀调节流量，再经 气动切断阀、气动调节阀、止回阀、阻火器和燃气分布器送至催化剂床下端。空气和含有偏 二甲阱的废气混合气流程:通过分布器形成的混合气均匀快速通过催化剂床层进行氧化分 解反应。分解后的尾气通过反应器出口管道进入板式换热器与冷空气进行热交换，而后通 过烟画排入大气;旁路则可直接进入烟画排入大气。为保证反应顺利安全进行，偏二甲阱废 气入口压力< 0. 〇2Mpa，送入空气压力< 0.0 eMpa。
[0020] 2)安全性设计 调压阀保证偏二甲阱废气的入口压力< 0. 〇2Mpa;风机的压头为0.06MPa，经管道传输 和扩散后空气压力< 0. 〇2Mpa;正常条件下反应器内部压力< 0.04Mpa。
[0021] 在偏二甲阱进气管路上，设计止回阀和阻火器，消除处理过程中意外情况下回火 的可能性。
[0022] 为保证安全稳定运行，在偏二甲阱与空气的混合区域(混合室)及其侧面安装防爆 片，进一步确保了意外情况下装置的安全。
[0023] 偏二甲阱废气流量采用气动调节阀，该气动调节阀由独立空压机供气，避免电动 调节阀在突然断电情况下因废气阀口关闭不严而造成的反应器中偏二甲阱浓度过高的风 险。
[0024] 通过气动调节阀，可使处理过程中混合器和反应器内偏二甲阱的浓度始终< 0.8%，远离爆炸极限2.5〇/〇。
[0025] 废气管道入口端安装气动切断阀，保证在特殊情况下能及时自动切断废气源。
[0026] 废气管道上安装废气排空调节阀，当出现意外情况催化床层溫度超过设定值700 °C时及时将高溫废气通过旁路直接排空，保证催化床层和换热器溫度不超高。
[0027] 本发明的实验结果和数据： 偏二甲阱废气压力从0.05M化~0.12Mpa，催化剂床层初始预热溫度350°C后停止加热， 控制反应溫度为350~650°C，较佳的反应溫度为400~600°C，偏二甲阱废气经催化氧化后尾 气中偏二甲阱浓度测试数据如下。
[002引表1偏二甲阱入口浓度对照实验
处理后尾气中的偏二甲阱浓度均< lOppm，且绝大部分< Ippm，完全能够满足< 50ppm 的职业环保要求。
[00巧]表3催化剂组成
【主权项】
1. 一种偏二甲肼废气的催化氧化处理方法，其特征在于偏二甲肼废气和经预热的空气 混合后在350~650°C条件下经催化剂催化发生常压氧化反应，生成N 2、〇)2和出0;所述催化 剂为钙钛矿型复合氧化物催化剂，该催化剂为负载于蜂窝陶瓷载体上的复合过渡金属氧化 物，所述过渡金属为钴、铜、镍、锰、铬和铁的两种或两种以上，所述载体上担载的过渡金属 氧化物与载体的质量百分比为5~15%。2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于反应温度为400~600°C，空速为8000~10000 h -1 〇3. 如权利要求1所述的方法，其特征在于偏二甲肼废气与空气混合后偏二甲肼的浓度 小于0.8%。4. 如权利要求1所述的方法，其特征在于偏二甲肼废气的入口压力< 0.02Mpa，送入空 气压力<0.06Mpa。
【专利摘要】一种偏二甲肼废气的催化氧化处理方法，偏二甲肼废气和经预热的空气混合后在350℃～650℃条件下经催化剂催化发生常压氧化反应，生成N2、CO2和H2O；催化剂为钙钛矿型复合氧化物催化剂，该催化剂为负载于蜂窝陶瓷载体上的复合过渡金属氧化物，所述过渡金属为钴、铜、镍、锰、铬和铁的两种或两种以上，所述载体上担载的过渡金属氧化物与载体的质量百分比为5~15%。本发明工艺过程节能，经济效益好，其催化处理效果好，无二次污染，处理偏二甲肼废气后，偏二甲肼去除率≥99.9%，尾气中偏二甲肼浓度＜10ppm，不对环境造成污染，无需二次处理。
【IPC分类】B01D53/86, B01D53/72
【公开号】CN105561775
【申请号】CN201510973785
【发明人】吕功煊, 焦天恕, 齐彦兴, 黄凌志, 杨宝军, 张立清, 靳志良, 武纬
【申请人】中国科学院兰州化学物理研究所, 中国人民解放军63605部队
【公开日】2016年5月11日
【申请日】2015年12月23日