阅读说明：本技术 一种环氧乙烷废气的吸收装置及处理环氧乙烷废气的方法 (Device for absorbing ethylene oxide waste gas and method for treating ethylene oxide waste gas ) 是由 车飞 张宝龙 于 2019-09-24 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种环氧乙烷废气的吸收装置及处理环氧乙烷废气的方法,属于废气吸收设备领域,其技术要点：一种环氧乙烷废气的吸收装置按照废气处理的顺序依次包括进气管、冷凝分离装置、催化吸收装置、冷凝分离装置、喷淋吸收塔组、旋流气液分离器、微波光电催化氧化炉、离心风机以及烟囱。其处理的方法包括将环氧乙烷废气经冷凝分离装置冷却至10℃以下分离气液；步骤一的废气导入催化吸收槽的液面下鼓泡；然后废气由碱性喷淋和酸性喷淋以吸收废气内的环氧乙烷；废气内多余水汽经旋流气液分离器分离气液得到干燥废气；然后微波光电催化氧化炉催化氧化,得到无害气体,随后经烟囱放空。降低了环氧乙烷废气中环氧乙烷的排放量,达到国家排放标准。(The invention discloses an absorption device of ethylene oxide waste gas and a method for treating the ethylene oxide waste gas, which belong to the field of waste gas absorption equipment and are technically characterized in that: an absorption device for ethylene oxide waste gas sequentially comprises an air inlet pipe, a condensation separation device, a catalytic absorption device, a condensation separation device, a spraying absorption tower set, a rotational flow gas-liquid separator, a microwave photoelectrocatalysis oxidation furnace, a centrifugal fan and a chimney according to the waste gas treatment sequence. The treatment method comprises cooling the ethylene oxide waste gas to below 10 deg.C by a condensation separation device to separate gas and liquid; introducing the waste gas in the first step into a catalytic absorption tank for bubbling below the liquid level; then the waste gas is sprayed by alkali and acid to absorb the ethylene oxide in the waste gas; surplus water vapor in the waste gas is separated into gas and liquid through a cyclone gas-liquid separator to obtain dry waste gas; then the harmless gas is obtained by catalytic oxidation in a microwave photoelectrocatalysis oxidation furnace, and then the harmless gas is discharged through a chimney. The discharge amount of the ethylene oxide in the ethylene oxide waste gas is reduced, and the national discharge standard is reached.)

一种环氧乙烷废气的吸收装置及处理环氧乙烷废气的方法

技术领域

本发明属于废气吸收技术领域，更具体地说，它涉及一种环氧乙烷废气的吸收装置及处理环氧乙烷废气的方法。

背景技术

环氧乙烷(EO)为一种最简单的环醚，属于杂环类化合物，是重要的石化产品。它的化学式是C₂H₄O。它是一种有毒的致癌物质，以前常常被用来制造杀菌剂。目前因其具有较好的穿透力而被广泛地应用于洗涤，制药，印染等行业。

目前生产中每月实用的环氧乙烷较多，每月200多吨，每次环氧乙烷运输车进厂操作者首先需要将位于贮槽内的气体放空降压，然后才能采用氮气将环氧乙烷运输车内环氧乙烷液体压进贮槽内。但是这些放空气中大多是氮气，环氧乙烷的含量在500PPM左右，同时车间计量槽也有这种放空气体，两处总排放量为300m³/hr。

现在的废气装置只能将环氧乙烷的含量处理到50PPM，而目前国家的排放标准是5PPM，要达标排放必须需要提出一种新的技术方案来降低废气中环氧乙烷的排放量。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种环氧乙烷废气的吸收装置，降低了环氧乙烷废气中环氧乙烷的排放量，以达到国家对于环氧乙烷废气含量的排放标准。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种环氧乙烷废气的吸收装置，包括：

进气管，所述进气管上设有进气阀门；

冷凝分离装置，用于液化、气液分离环氧乙烷，与所述进气管连通，其内设有冷凝介质，所述冷凝介质的温度小于等于10℃；

催化吸收装置，用于溶解环氧乙烷气体，所述催化吸收装置包括催化吸收槽、位于催化吸收槽上方的气体收集管，以及安装在催化吸收槽底部的分布器，催化吸收槽内具有催化剂和水，所述冷凝分离装置的排气管通入到所述催化吸收槽的液面下，并与分布器连通；

喷淋吸收塔组，用于吸收环氧乙烷，所述喷淋吸收塔组至少包括有相互连通的碱性喷淋吸收塔和酸性喷淋吸收塔，所述气体收集管的另一端连通在碱性喷淋吸收塔的下方；

旋流气液分离器，与酸性喷淋吸收塔的排放口连通，用于分离气液；

微波光电催化氧化炉，在微波和光电作用下，用于将环氧乙烷废气被催化成氧化物和水，与旋流气液分离器的排气口连通；

烟囱，用于排空尾气，所述烟囱靠近微波光电催化氧化炉的一端连通有离心风机，离心风机的另一端与微波光电催化氧化炉的排气口连通。

通过采用上述技术方案，首先经由进气管进入的环氧乙烷废气(即废气)在冷凝分离装置的作用下，可有效降低环氧乙烷废气的温度至10℃以下，此时由于环氧乙烷的沸点为10.4℃，因此在上述温度下，环氧乙烷从气态变为液态环氧乙烷。此时即可从环氧乙烷废气中除去大部分的环氧乙烷，有助于降低环废气内环氧乙烷的含量。然后经由冷凝分离处理后的气体再经由催化吸收后可以使得位于废气中的环氧乙烷进一步被催化吸收装置内的催化液(即催化剂和水的混合物)所吸收，从而进一步降低了废气中的环氧乙烷含量。

随后将经过催化吸收后的废气排入到碱性喷淋吸收塔内，在碱液的作用下，废气内的酸性气体可以被碱液吸收，然后再排入到酸性喷淋吸收塔内，并在酸液的作用下，废气内的碱性气体可被酸液吸收，同时酸液具有一定的催化作用，可使喷淋吸收塔组内的水能够更快更全面的吸收废气内的环氧乙烷，由此可进一步降低废气内的环氧乙烷含量。由于经由喷淋操作后的废气内含有大量的水分，此时直接进行微波和光电处理时，废气内的水分会影响微波和光电处理的有效进行，因此在微波处理之前增设一个旋流气液分离器，在旋流气液分离器的作用下可以有效去除废气中多余的水分，由此将经过旋风气液分离器的废气进入到微波光电催化氧化炉内，即可在微波和光电的作用下，可将环氧乙烷等废气被催化成氧化物和水(无害气体)，环氧乙烷则生成CO₂和H₂O(水汽)，变成无害气体可以排放。最后再经由离心风机的作用下，将二氧化碳和水(水汽)从烟囱内排空。由此采用上述类似的操作即可完成对环氧乙烷废气的有效吸收，以降低废气中环氧乙烷的含量，由此达到环氧乙烷废气的排放标准。

进一步的，所述冷凝分离装置包括列管冷凝器和螺旋板冷凝器。

进一步的，所述螺旋板冷凝器的分离器中加入1/4～3/5液位的水，所述螺旋板冷凝器的下方设有排水管，所述排水管上设有排水阀门。

通过采用上述技术方案，在螺旋板冷凝器的分离器中填充1/4～3/5液位的水，由于环氧乙烷易溶于水，此时液化的环氧乙烷通过溶解在水中，由此可以通过定时排放废水即可完成对环氧乙烷与其他废气之间的有效分离。同时，水的存在还能对环氧乙烷废气起到液封的作用，减低环氧乙烷从排水管处排出，以达到气液分离的作用。

进一步的，所述催化剂选自硫酸溶液，或者液碱和乙二醇的混合溶液。

进一步的，所述催化剂和水的液位控制在催化吸收槽最大液位的1/2～4/5。

通过采用上述技术方案，硫酸是常见的用于吸收环氧乙烷的催化液(即催化剂和水的混合物)，此时在上述催化液的作用下，可以提高对环氧乙烷的吸收率，从而有助于降低废气中的环氧乙烷含量。

进一步的，所述碱性喷淋吸收塔内采用的碱洗液是NaOH溶液，所述酸性喷淋吸收塔的酸洗液是H₂SO₄溶液。

进一步的，NaOH溶液优化采用1-15wt％的NaOH溶液，H2SO4溶液优化采用1-15wt％的H₂SO₄溶液。

通过采用上述技术方案，NaOH溶液是常用的一种碱性喷淋吸收塔的碱洗液，可以吸收环氧乙烷废气中的酸性气体(酸性气体指能与碱作用生成盐的气体，例如HCl、H₂S等气体)；而H₂SO₄溶液是常用的一种酸性吸收塔的酸洗液，能够吸收环氧乙烷废气中的碱性气体(例如NH₃、其他有机氨等气体)。

进一步的，所述离心风机在靠近烟囱的一端上安装有活性炭吸附塔，所述活性炭吸附塔的另外一端与烟囱的进气口连通。

通过采用上述技术方案，活性炭吸附塔内主要含有活性炭吸附滤芯，在上述活性炭吸附滤芯的作用下，可以通过活性炭本身的物理吸附作用，可以有效吸收废气中的臭气、天然和合成溶解有机物、微污染物质等。从而有效降低了后期烟囱内有害气体的排放量，大大提高了排放的质量。

本发明提供了如下技术方案：一种采用环氧乙烷废气的吸收装置处理环氧乙烷废气的方法，包括如下的操作步骤：

步骤一、冷凝分离：将环氧乙烷废气经冷凝分离装置冷却至10℃以下，此时环氧乙烷液化，得到环氧乙烷液体；

步骤二、催化吸收：将步骤一剩余的废气通过排气管导入到催化吸收槽的液面下，在分布器的作用下进行鼓泡处理；

步骤三、喷淋吸收：将步骤二催化吸收后收集到的废气再经由碱性喷淋和酸性喷淋操作以再次吸收废气中的环氧乙烷和其他废气；

步骤四、分离气液：将步骤三喷淋后多余的水汽经由旋流气液分离器进行气液分离，以得到干燥废气；

步骤五、催化氧化：将步骤四得到的干燥废气经微波光电催化氧化炉进行催化氧化，得到无害气体；

步骤六、排放：将步骤五得到的无害气体经由烟囱排放至大气中。

进一步的，将步骤一中得到的环氧乙烷液体溶解在冷凝分离装置下方1/4～3/5液位的水中。

进一步的，在步骤六中，先将步骤五中气体排入到活性炭吸附塔内进行物理吸收净化处理。

通过采用上述技术方案，经由冷凝分离处理后可通过液化环氧乙烷可以有效降低环氧乙烷废气(即废气)中的环氧乙烷含量，然后通过催化剂(硫酸)的吸收可以进一步降低废气中环氧乙烷的含量。随后再在碱洗液和酸洗液的分别喷淋作用下，可以再次降低废气中有害气体的含量，随后经旋流气液分离器的作用下，将废气内多余的水分排除，方便了后期催化氧化操作的进行。随后经微波光电催化氧化炉进行催化氧化后，此时可以得到无害的气体。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1、本发明降低了环氧乙烷废气中环氧乙烷的排放量，达到国家对于环氧乙烷废气含量的排放标准；

2、优化的，螺旋板冷凝器的分离器中填充1/4～3/5液位的水，由于环氧乙烷易溶于水，此时液化的环氧乙烷通过溶解在水中，由此可以通过定时排放废水即可完成对环氧乙烷与其他废气之间的有效分离；同时水的存在还能对环氧乙烷废气起到液封的作用，减低环氧乙烷从排水管处排出，以达到气液分离的作用。

附图说明

图1为一种环氧乙烷废气的吸收装置中实施例2的结构示意图。

附图说明：1、进气管；11、进气阀门；2、冷凝分离装置；21、列管冷凝器；22、螺旋板冷凝器；23、排水管；24、排水阀门；3、催化吸收装置；31、催化吸收槽；32、气体收集管；33、分布器；4、喷淋吸收塔组；41、碱性喷淋吸收塔；42、酸性喷淋吸收塔；5、旋流气液分离器；6、微波光电催化氧化炉；7、活性炭吸附塔；8、离心风机；9、烟囱。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

实施例1：一种环氧乙烷废气的吸收装置，如图1所示，按照环氧乙烷废气处理的顺序依次包括有：进气管1、冷凝分离装置2、催化吸收装置3、喷淋吸收塔组4、旋流气液分离器5、微波光电催化氧化炉6、离心风机8以及烟囱9。

进气管1，进气管1上设有进气阀门11，上述进气阀门11采用市购不锈钢材质的球阀阀门。

冷凝分离装置2，可以用于液化、气液分离环氧乙烷。冷凝分离装置2按环氧乙烷废气处理顺序依次分为列管冷凝器21和螺旋板冷凝器22。其中，列管冷凝器21的进气口与上述进气管1连通，列管冷凝器21和螺旋板冷凝器22内均设有冷凝介质，冷凝介质可以采用冷却水(例如要求在0℃以下的冷冻水)，也可以采用盐水(常指海水或NaCl含量为35000mg/L的水)，同时上述冷凝介质的温度控制在10±0.2℃。

为了使液化的环氧乙烷更好的与废气分离，在螺旋板冷凝器22的分离器的底部中加入螺旋板冷凝器22的分离器总液位的1/2液位的水。同时，在螺旋板冷凝器22的下方安装一个排水管23，在排水管23上设有排水阀门24，上述排水阀门24可以采用市购不锈钢材质的球阀阀门。

其中，列管冷凝器21采用市购的宜兴市一洲精馏科技有限公司生产的不锈钢列管式冷凝器；而螺旋板冷凝器22采用市购的无锡市锦丰化工设备有限公司生产的螺旋板式换热器。

催化吸收装置3，可以用于溶解环氧乙烷气体。上述催化吸收装置3包括催化吸收槽31、位于催化吸收槽31上方的气体收集管32，以及安装在催化吸收槽31底部的分布器33，催化吸收槽31内具有催化剂和水(即催化液)，冷凝分离装置2的排气管通入到催化吸收槽31的液面下，并与分布器33连通。上述催化吸收装置3可以采用专利号为CN201120064458.5的一种矩形喷管鼓泡式吸收塔。此外，催化剂选自H₂SO₄溶液，并且催化剂和水(即催化液，催化液包括催化剂和水，其中催化剂和水的重量百分比为1:100)的液位控制在催化吸收槽31最大液位的4/5。该装置的优点是利用环乙废气的压力鼓泡吸收，不用循环泵节省动力。

喷淋吸收塔组4，可以用于吸收环氧乙烷。其中，喷淋吸收塔组4按照环氧乙烷废气处理的顺序依次分为相互连通的碱性喷淋吸收塔41和酸性喷淋吸收塔42。在碱性喷淋吸收塔41内采用的碱洗液是15wt％的NaOH溶液，而酸性喷淋吸收塔42的酸洗液是15wt％的H₂SO₄溶液。而碱性喷淋吸收塔41的下方与催化吸收装置3的气体收集管32连通，此时催化吸收装置3内处理完成后的废物首先进入到碱性喷淋吸收塔41内，在碱洗液的作用下可以有效吸收废气中的酸性气体；接着再进入到酸性喷淋吸收塔42内，在酸洗液的作用下可以吸收废气中的碱性气体，由此大大提高了对上述废气(即环氧乙烷废气)的净化吸收力度。

旋流气液分离器5，可以用于分离气液。旋流气液分离器5与酸性喷淋吸收塔42的排放口连通，此时从酸性喷淋吸收塔42内处理后的废气可以进入到旋流气液分离器5内，此时在旋流气液分离器5的作用下可以有效去除废气中多余的水分，为下一步的微波光电反应做好了准备。

其中，上述旋流气液分离器5可以采用专利号为CN201520332096.1的一种二次旋流气液分离器5。

微波光电催化氧化炉6，与旋流气液分离器5的排气口连通，由此在微波和光电作用下，可将环氧乙烷废气被催化成氧化物和水(无害气体)，其中环氧乙烷则被微波催化生成CO2和H2O。其中，微波光电催化氧化炉6采用上海映山环保科技有限公司生产的微波光电废气净化装置，它的微波频率为2.54GHZ。

烟囱9，可用于排空尾气，烟囱9靠近微波光电催化氧化炉6的一端连通有一离心风机8，离心风机8的另一端与微波光电催化氧化炉6的排气口连通。

上述采用环氧乙烷废气的吸收装置处理环氧乙烷废气的方法，包括如下的操作步骤：

步骤一、冷凝分离：将环氧乙烷废气经冷凝分离装置2冷却至10℃以下，此时环氧乙烷液化，得到环氧乙烷液体，并溶解在螺旋板冷凝器22的分离器的底部水体中，然后通过定时打开排水阀门24进行废水(即溶解有环氧乙烷的水体)排放，即可有效实现液体环氧乙烷的有效分离。

步骤二、催化吸收：将步骤一处理后剩余的废气通过排气管导入到催化吸收槽31的液面下，在分布器33的作用下进行鼓泡处理，气泡从底部冒出，和催化液(硫酸)均匀接触，不仅能使环氧乙烷废气溶解于催化液(硫酸)中，每天适当调换吸收环氧乙烷的催化液(即催化剂和水)，依次保证经济运行。而且还能利用环氧乙烷废气鼓泡，不用循环泵即可使用十分方便。

步骤三、喷淋吸收：将步骤二催化吸收后收集到的废气再经由碱性喷淋和酸性喷淋操作，此时在碱洗液的作用西吸收环氧乙烷废气中的碱性气体，然后在酸洗液的作用下吸收废气中的环氧乙烷等酸性气体，由此大大降低了废气中环氧乙烷等有害气体的含量。

步骤四、分离气液：将步骤三喷淋后多余的水汽经由旋流气液分离器5进行气液分离，以得到干燥废气。

步骤五、催化氧化：将步骤四得到的干燥废气经微波光电催化氧化炉6进行催化氧化，得到无害气体。

步骤六、排放：将步骤五得到的无害气体(即二氧化碳和水汽)经由烟囱9排放至大气中。

实施例2：一种环氧乙烷废气的吸收装置，与实施例1的不同之处在于：如图1所示，此时离心风机8在靠近烟囱9的一端上安装有一个活性炭吸附塔7，同时活性炭吸附塔7的另一端与烟囱9的进气口连通，即活性炭吸附塔7位于离心风机8与微波光电催化氧化炉6之间。上述活性炭吸附塔7是采用广东居峰环保科技有限公司生产的，且产品型号为GHF系列的活性炭吸附器(塔)。

与此同时，喷淋吸收塔组4按照环氧乙烷废气处理的顺序依次分为相互连通的碱性喷淋吸收塔41、酸性喷淋吸收塔42和酯化用塔。其中，酯化用塔是可以用于吸收酯化气体此时，上述采用环氧乙烷废气的吸收装置处理环氧乙烷废气的方法，包括如下操作步骤：

步骤一、冷凝分离：将环氧乙烷废气经冷凝分离装置2冷却至10℃以下，此时环氧乙烷液化，得到环氧乙烷液体，并溶解在螺旋板冷凝器22的分离器的底部水体中，然后通过定时打开排水阀门24进行废水(即溶解有环氧乙烷的水体)排放，即可有效实现液体环氧乙烷的有效分离。

步骤二、催化吸收：将步骤一处理后剩余的废气通过排气管导入到催化吸收槽31的液面下，在分布器33的作用下进行鼓泡处理，气泡从底部冒出，和催化液(硫酸)均匀接触，不仅能使环氧乙烷废气溶解于催化液(硫酸)中，每天适当调换吸收环氧乙烷的催化液(即催化剂和水)，依次保证经济运行。而且还能利用环氧乙烷废气鼓泡，不用循环泵即可使用十分方便。

步骤三、喷淋吸收：将步骤二催化吸收后收集到的废气再经由碱性喷淋和酸性喷淋操作，此时在碱洗液的作用西吸收环氧乙烷废气中的碱性气体，然后在酸洗液的作用下吸收废气中的环氧乙烷等酸性气体，由此大大降低了废气中环氧乙烷等有害气体的含量。

步骤四、分离气液：将步骤三喷淋后多余的水汽经由旋流气液分离器5进行气液分离，以得到干燥废气。

步骤五、催化氧化：将步骤四得到的干燥废气经微波光电催化氧化炉6进行催化氧化，得到无害气体。

步骤六、排放：先将步骤五中气体(即环氧乙烷废气)排入到活性炭吸附塔7内进行物理吸收净化处理，利用活性炭物理吸附作用可以降低环氧乙烷中的有害物质；然后再上述无害气体经由烟囱9排放至大气中即可。

实施例3：一种环氧乙烷废气的吸收装置，与实施例1的不同之处在于：催化吸收装置3内的催化剂为乙二醇。其中，催化吸收槽31内的催化剂和水的液位控制在催化吸收槽31最大液位的1/2。

实施例4：一种环氧乙烷废气的吸收装置，与实施例1的不同之处在于：催化吸收装置3内的催化剂为液碱和乙二醇，其中液碱浓度1/100。同时，催化吸收槽31内的催化剂和水的液位控制在催化吸收槽31最大液位的2/3。

实施例5：一种环氧乙烷废气的吸收装置，与实施例1的不同之处在于：螺旋板冷凝器22的分离器的底部中加入水，其中水的加入量为螺旋板冷凝器22的分离器总液位的1/4。

实施例6：一种环氧乙烷废气的吸收装置，与实施例1的不同之处在于：螺旋板冷凝器22的分离器的底部中加入水，其中水的加入量为螺旋板冷凝器22的分离器总液位的3/5。

实施例7：一种环氧乙烷废气的吸收装置，与实施例1的不同之处在于：在碱性喷淋吸收塔41内采用的碱洗液是1wt％的NaOH溶液，而酸性喷淋吸收塔42的酸洗液是1wt％的H₂SO₄溶液。

实施例8：一种环氧乙烷废气的吸收装置，与实施例1的不同之处在于：在碱性喷淋吸收塔41内采用的碱洗液是2wt％的NaOH溶液，而酸性喷淋吸收塔42的酸洗液是2wt％的H₂SO₄溶液。

二、对比例对比例1：一种环氧乙烷废气的吸收装置，采用专利号为CN201720925640.2中环氧乙烷废气处理系统。

三、检测数据分析试验一:环氧乙烷残留量试验对象：将实施例1-8的环氧乙烷废气的吸收装置处理后的尾气作为试验样品1-8，将对比例1的环氧乙烷废气的吸收装置处理后的尾气作为对照样品1，将空气作为空白样品。

试验方法：在25℃的环境温度下，操作者采用100个20ml的玻璃瓶分别收集得到试验样品1-8、对比例1以及空白样品，每组3个小样进行试验。然后分别采用GS40.H气体检测仪(上海翼捷工业安全设备股份有限公司)对其进行检测，将检测得到的平均值记载在表1中。

1PPM＝1mg/kg＝1mg/L；其中，PPM表示百万分之(几)，或称百万分率。如1PPM即一百万千克的空气中含有1千克被测气体。PPM与百分率(％)所表示的内容一样，只是它的比例数比百分率大。

试验结果：如表1可知，试验样品1-6经检测后其烟囱后期排放到大气中的尾气内的环氧乙烷残留量均小于5PPM，因此符合排放的标准，而对照样品1经检测后其烟囱后期排放到大气中的尾气内的环氧乙烷残留量在24.33PPM。与对照样品1中相比，试验样品1-6的环氧乙烷排放量更低，由此采用本申请的技术方案有效降低了上述环氧乙烷在废气排放中的含量，提高了对环境的保护，符合国家的排放标准。

表1试验样品1-8和对比例1中环氧乙烷残留量的检测结果

试验对象	环氧乙烷残留量/PPM	试验对象	环氧乙烷残留量/PPM
				试验样品1	3.67	试验样品6	4.33
试验样品2	4.67	试验样品7	3.33
				试验样品3	3	试验样品8	3.67
试验样品4	4	对照样品1	24.33
				试验样品5	4.33	空白样品	0.33

具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。