一种含氢氟烃废气处理系统及其使用方法与流程

本发明涉及废气处理领域，具体涉及一种含氢氟烃废气处理系统。

背景技术

自上世纪80年代全球开始淘汰氯氟烃化合物等破坏臭氧层的物质，氢氟烃（hfcs）作为替代品开始广泛用于制冷和化工行业。虽然氢氟烃对臭氧层破坏潜能为零，但其具有性质稳定，大气停留时间较长（如r134a约为15年），同时温室效应潜值较高（如r134a为1430），大量排放会引起全球气候变暖现象。因此需要对含有氢氟烃的气体进行处理后，才能安全排放。而目前对于含有氢氟烃的气体主要有吸附法、深冷法和热力燃烧法。吸附法主要使用选择一些特殊溶剂作吸收剂，吸附废气中，然后分离提纯得到hfcs，但一般废气中的hfcs含量低且吸附剂价格高，所以只适用于hfcs含量较高的废气处理；深冷法是含hfcs气体进行深度冷凝，然后进行分馏，将所要的hfcs分别回收，此法设备多，能耗高，操作麻烦，回收成本很高，所以对于hfcs含量低的气体处理；热力燃烧法是将废气通入到焚烧炉中进行焚烧，然而由于c-f键的键能较高，所以要使hfcs分解完全一般需要在1300-1400℃，通常需要向焚烧炉中通入氧气和低压燃气，这大大增加了hfcs废气处理的成本。因此亟需一种低能耗、简便的方法来处理hfcs废气。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提供了一种含氢氟烃废气处理系统及其使用方法，可低能耗、低成本且高效地处理含氢氟烃气体，并能回收含氢氟烃分解的hf。

本发明采用以下技术方案：

一种含氢氟烃废气处理系统，包括气体预热室、催化燃烧室、余热回收系统、冷却系统、hf吸收系统和气水分离排空系统，所述催化燃烧室内填充有催化剂，所述hf吸收系统包括两个吸附塔。

进一步的，所述两个吸附塔内分别填充有hf溶液和水。

进一步的，所述催化燃烧室内的催化剂为金属磷酸盐，选自al³⁺po4、mn³⁺po4、fe³⁺po4、cr³⁺po4、y³⁺po4、la³⁺po4、ce³⁺po4和nd³⁺po4中的一种或几种。

一种含氢氟烃废气处理系统的使用方法，包括以下操作步骤：

a、将含氢氟烃废气、空气和水蒸气在预热室中按一定比例进行混合，并加热至250~350℃；

b、将上述加热后的混合气体通入催化燃烧室进行反应，反应温度为350~450℃，空速15000-25000h^-1；

c、反应后的气体通过余热回收系统，回收热量，其热量可以用于气体预热室；

d、回收热量后的气体进入冷却系统，冷却至100℃以下；

e、冷却后的气体进入hf吸收系统，先通过第一个吸附塔用循环hf溶液吸附其中大部分的hf，然后再通过第二个吸附塔，用水再次吸收气体中hf；

f、最后气体通过气水分离排空系统，将气体中的水滴和颗粒分离后，经检测合格后，排入大气。

本发明的有益效果是：相较于传统的处理方法，本方法中的处理系统结构简单、所用物料成本低、所需能耗低且处理彻底，同时能很好地回收hf，适于工业应用。

附图说明

图1为本发明的流程示意图。

图2为本发明中各组分的转换率示意图。

其中：1、气体预热室，2、催化燃烧室，3、余热回收系统，4、冷却系统，5、hf吸收系统，6、气水分离排空系统。

具体实施方式

为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例和附图对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明的保护范围的限定。

如图1所示，一种含氢氟烃废气处理系统，包括气体预热室1、催化燃烧室2、余热回收系统3、冷却系统4、hf吸收系统5和气水分离排空系统6，催化燃烧室2填充有催化剂，为金属磷酸盐，选自al³⁺po4、mn³⁺po4、fe³⁺po4、cr³⁺po4、y³⁺po4、la³⁺po4、ce³⁺po4和nd³⁺po4中的一种或几种，hf吸收系统5包括两个吸附塔，分别填充有hf溶液和水，该系统的使用方法包括以下操作步骤：

实施例1

将主要成分为二氟甲烷的hfcs废气与空气和水蒸气以1:10:2的比例通入预热室混合，预热室温度为250℃。预热好的气体进入催化燃烧室，催化燃烧室温度为350℃，其空速为20000h^-1，催化剂为cr0.1al0.9po4。经预热回收、hf和气水分离后的气体，用gc检测，其二氟甲烷的转换率为99.3%，气体主要成分为n2、o2、co2、h2o，未检出nox，其hf含量为0.3mg/m³。

实施例2

将主要成分为三氟甲烷的hfcs废气与空气和水蒸气以1:40:6的比例通入预热室混合，预热室温度为350℃。预热好的气体进入催化燃烧室，催化燃烧室温度为400℃，其空速为15000h^-1，催化剂为mn0.1fe0.9po4，经预热回收、hf和气水分离后的气体，用gc检测，其二氟甲烷的转换率为99.3%，气体主要成分为n2、o2、co2、h2o，未检出nox，其hf含量为0.2mg/m³。

实施例3

将主要成分为三氟乙烷的hfcs废气与空气和水蒸气以1:30:4的比例通入预热室混合，预热室温度为300℃。预热好的气体进入催化燃烧室，催化燃烧室温度为350℃，其空速为15000h^-1，催化剂为la0.1fe0.1cr0.8po4，经预热回收、hf和气水分离后的气体，用gc检测，其二氟甲烷的转换率为99.3%，气体主要成分为n2、o2、co2、h2o，未检出nox，其hf含量为0.5mg/m³。

实施例4

将主要成分为四氟乙烷的hfcs废气与空气和水蒸气以1:50:10的比例通入预热室混合，预热室温度为300℃。预热好的气体进入催化燃烧室，催化燃烧室温度为400℃，其空速为15000h^-1，催化剂为ce0.1al0.9po4，经预热回收、hf和气水分离后的气体，用gc检测，其四氟乙烷的转换率为99.7%，气体主要成分为n2、o2、co2、h2o，未检出nox，其hf含量为0.4mg/m³。

实施例5

将含量为1000mg/m³四氟乙烷的废气与空气和水蒸气以1:10:1的比例通入预热室混合，预热室温度为350℃。预热好的气体进入催化燃烧室，催化燃烧室温度为400℃，其空速为25000h^-1，催化剂为fe0.1y0.9po4，经预热回收、hf和气水分离后的气体，用gc检测，其二氟甲烷的转换率为99.3%，气体主要成分为n2、o2、co2、h2o，未检出nox和hf。

根据上述实施例1-5得出的各组分的转换率与温度的关系如图2所示。