專利名稱：一種電動力遷移回收與凈化含氰廢氣的裝置及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電動力遷移回收與凈化含氰廢氣的裝置及其方法。
背景技術(shù)：
HCN的脫除方法主 要為吸收法、吸附法和燃燒法。幾種脫除HCN廢氣的方法各有特點，每種處理方法的優(yōu)缺點及其適于處理的對象各有不同。在處理實際生產(chǎn)中所產(chǎn)生的HCN尾氣時，HCN濃度、尾氣所含其他組分與排放方式、現(xiàn)有設(shè)備及處理方法的成本等因素都會影響到HCN脫除方法的選擇。在采用吸附法時，某些氣體組分會影響活性炭對HCN的吸附作用。例如當廢氣中含有較多水蒸氣時，水蒸氣與HCN存在競爭吸附現(xiàn)象，使被吸附的HCN解吸而大大降低了處理效果。當水蒸氣體積含量超過50 %時，活性炭就不再吸附HCN。因此當廢氣中含有影響吸附的組分時，應(yīng)對其進行必要的預(yù)處理?？紤]到生產(chǎn)實踐中HCN尾氣主要來源于煤的高溫裂解與PAN炭纖維的高溫炭化處理，采用催化燃燒法具有較大的優(yōu)勢，但對HCN的催化燃燒研究，目前尚未見到成熟的工業(yè)化報道，還主要處于實驗室研究階段。專利CN 201586472 U公開了一種含氰廢氣處理裝置，含氰廢氣在兩次與燒堿溶液混合后被充分吸收，與現(xiàn)有技術(shù)中的操作相比，吸收率大大增加，且減少了燒堿消耗量，提高了安全生產(chǎn)水平，但同樣面臨著消耗大量的化學藥劑，且產(chǎn)生二次污染，不能將離子進行回收利用。針對此，本發(fā)明中采用電動法對氰化氫廢氣進行處理，將廢氣中的氰化氫轉(zhuǎn)化為氫氰酸，并在電的作用下進行回收，作為生產(chǎn)KCN、NaCN及AgCN的原料。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)技術(shù)的不足，提供一種電動力遷移回收與凈化含氰廢氣的裝置及其方法。電動力遷移回收與凈化含氰廢氣的裝置包括廢氣集氣罩、壓力控制儀、電動廢氣處理裝置、HCN回收儲罐、氣體除霧處理器、噴淋儲液池、控制閥門、在線監(jiān)控器、噴淋頭、陰極液罐、陰極電芬頓裝置、陽極液收集池、中和池、離子選擇性交換膜、惰性填充物、陽極室、陰極室、第一陽極板、第一陰極板、第一直流電源、第二陽極板、第二陰極板和第二直流電源；電動廢氣處理裝置包括離子選擇性交換膜、惰性填充物、陽極室、陰極室、第一陽極板和第一陰極板，電動廢氣處理裝置本體用離子選擇性交換膜分隔成陽極室、陰極室，陽極室和陰極室內(nèi)填充有惰性填充物，陽極室內(nèi)設(shè)有第一陽極板，第一陽極板與第一直流電源正極相連，陰極室內(nèi)設(shè)有第一陰極板，第一陰極板與第一直流電源負極相連，廢氣集氣罩經(jīng)壓力控制儀與電動廢氣處理裝置的陰極室相連，陽極室下部出口經(jīng)在線監(jiān)控器、陽極液罐、控制閥門、中和池、噴淋儲液池、控制閥門、在線監(jiān)控器后分成兩路，一路經(jīng)控制閥門與陽極室內(nèi)的噴淋頭相連，另一路經(jīng)控制閥門與陰極室內(nèi)的噴淋頭相連，陰極室下部出口經(jīng)在線監(jiān)控器、陰極液罐、控制閥門、中和池陰極液入口相連，陰極液罐下部出口經(jīng)控制閥門與陰極電芬頓裝置相連，陽極室頂部經(jīng)壓力控制儀與HCN回收儲罐相連，陰極室上部出口與其他氣體處理裝置相連，陰極電芬頓裝置包括第二陽極板和第二陰極板，第二陽極板與第二直流電源的正極相連，第二陰極板與第二直流電源的負極相連。所述的惰性填充物為凸凹溝槽開孔瓷球、活性瓷球、開孔瓷球、微孔瓷球、蓄熱瓷球、研磨瓷球、三形多孔瓷質(zhì)、樹脂填料中的一種或多種。所述的離子選擇性交換膜為均相陰離子交換膜或異相陰離子交換膜。所述的第一陽極板和第二陽極板材料為石墨、活性炭纖維氈、活性炭纖維布、導電金屬或?qū)щ娊饘傺趸?，導電金屬或?qū)щ娊饘傺趸锿糠笥蠵b02、RuO2> IrO2> Ti02> MnO2中至少一種，第一陰極板材料為不銹鋼電極、石墨、活性炭纖維氈、活性炭纖維布、導電金屬或?qū)щ娊饘傺趸?，導電金屬或?qū)щ娊饘傺趸锿糠笥蠵b02、RuO2, IrO2, TiO2, MnO2中至少一種，，第二陰極板為活性炭纖維電極、石墨電極、石墨氣體擴散電極、活性炭氣體擴散電極、多壁納米碳管電極，電極板形狀為網(wǎng)狀、孔狀或絲柵狀。電動力遷移回收與凈化含氰廢氣的方法是電動廢氣處理裝置在20V以上產(chǎn)生直流電，促使陽極室內(nèi)產(chǎn)生大量H+，形成酸性氛圍，pH< 1.0，陰極室產(chǎn)生大量0H_，形成堿性氛·圍，pH > 14. O ;廢氣集氣罩中的含氛廢氣在電動廢氣處理裝直中被嗔淋液吸收后，氛在陰極室內(nèi)99%以上轉(zhuǎn)化為CN^然后在電作用下遷移，經(jīng)過陰離子交換膜進入陽極室，并生成純凈的HCN氣體，生成的HCN氣體進入HCN回收儲罐，獲得純度近似99. 8%純度的HCN氣體，作為產(chǎn)品回用；噴淋液池內(nèi)的初始噴淋液為含NaCl、Na2S04、Na3P04、Na2HP04、NaN03中至少一種的含鹽水，含鹽量為O. 019Γ10%，進行間歇或連續(xù)噴淋吸收電動廢氣處理裝置中的HCN，噴淋頭為翅翼的螺旋式噴淋組件，噴淋液沿切線方向分散形成細小的霧點，HCN溶解于這些霧點中形成高效的吸收效率，在電動廢氣處理裝置中產(chǎn)生的陽極液和陰極液被引出，分別進入陽極液罐、陰極液罐，陽極液罐和陰極液罐內(nèi)的儲液進入中和池中和，中和液用于補充噴淋池內(nèi)的噴淋液；經(jīng)電動廢氣處理裝置處理后殘留的低濃度含CN^溶液進入電芬頓裝置，將Cf轉(zhuǎn)化為CO2。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點
O能夠連續(xù)無間斷地穩(wěn)定凈化含氰廢氣，同時回收氰，用于工業(yè)應(yīng)用；
2)中和液可補充噴淋液，形成循環(huán)；
3)低濃度CN-采用電芬頓裝置將CN-轉(zhuǎn)化為CO2,實現(xiàn)氰零排放。


圖I是凈化含氰廢氣的裝置結(jié)構(gòu)示意 圖2是凈化含氰廢氣方法原理 圖3是噴淋頭意 圖4是兩級電動廢氣處理裝置串聯(lián)圖中廢氣集氣罩I、壓力控制儀2、電動廢氣處理裝置3、HCN回收儲罐4、氣體除霧處理器5、噴淋儲液池6、控制閥門7、在線監(jiān)控器8、噴淋頭9、陰極液罐10、陰極電芬頓裝置
11、陽極液收集池12、中和池13、離子選擇性交換膜14、惰性填充物15、陽極室16、陰極室17、第一陽極板18和第二陽極板21、第一陰極板19和第二陰極板22、第一直流電源20和第二直流電源23。
具體實施方式
如圖I及圖4所示，電動力遷移回收與凈化含氰廢氣的裝置，其特征在于包括廢氣集氣罩I、壓力控制儀2、電動廢氣處理裝置3、HCN回收儲罐4、氣體除霧處理器5、噴淋儲液池6、控制閥門7、在線監(jiān)控器8、噴淋頭9、陰極液罐10、陰極電芬頓裝置11、陽極液收集池
12、中和池13、離子選擇性交換膜14、惰性填充物15、陽極室16、陰極室17、第一陽極板18和第二陽極板21、第一陰極板19和第二陰極板22、第一直流電源20和第二直流電源23 ；電動廢氣處理裝置3包括離子選擇性交換膜14、惰性填充物15、陽極室16、陰極室17、第一陽極板18和第一陰極板19，電動廢氣處理裝置3本體用離子選擇性交換膜14分隔成陽極室16、陰極室17，陽極室16和陰極室17內(nèi)填充有惰性填充物15，陽極室17內(nèi)設(shè)有第一陽極板18,第一陽極板18與第一直流電源20正極相連,陰極室17內(nèi)設(shè)有第一陰極板19,第一陰極板19與第一直流電源20負極相連，廢氣集氣罩I經(jīng)壓力控制儀2與電動廢氣處理裝置3的陰極室15相連，陽極室16下部出口經(jīng)在線監(jiān)控器8、陽極液罐12、控制閥門7、中和池13、噴淋儲液池6、控制閥門7、在線監(jiān)控器8后分成兩路，一路經(jīng)控制閥門7與陽極室16內(nèi)的噴淋頭9相連，另一路經(jīng)控制閥門7與陰極室17內(nèi)的噴淋頭9相連，陰極室17下部出口經(jīng)在線監(jiān)控器8、陰極液罐10、控制閥門7、中和池13陰極液入口相連，陰極液罐10下 部出口經(jīng)控制閥門7與陰極電芬頓裝置11相連，陽極室16頂部經(jīng)壓力控制儀2與HCN回收儲罐4相連，陰極室17上部出口與其他氣體處理裝置5相連，陰極電芬頓裝置11包括第二陽極板21和第二陰極板22，第二陽極板21與第二直流電源23的正極相連，第二陰極板22與第二直流電源23的負極相連。所述的惰性填充物15為凸凹溝槽開孔瓷球、活性瓷球、開孔瓷球、微孔瓷球、蓄熱瓷球、研磨瓷球、三形多孔瓷質(zhì)、樹脂填料中的一種或多種。所述的離子選擇性交換膜14為均相陰離子交換膜或異相陰離子交換膜。所述的第一陽極板18和第二陽極板21材料為石墨、活性炭纖維氈、活性炭纖維布、導電金屬或?qū)щ娊饘傺趸铮瑢щ娊饘倩驅(qū)щ娊饘傺趸锿糠笥蠵b02、RuO2> Ir02、Ti02、MnO2中至少一種，第一陰極板19材料為不銹鋼電極、石墨、活性炭纖維氈、活性炭纖維布、導電金屬或?qū)щ娊饘傺趸?，導電金屬或?qū)щ娊饘傺趸锿糠笥蠵b02、RuO2> IrO2> Ti02、MnO2中至少一種，第二陰極板22為活性炭纖維電極、石墨電極、石墨氣體擴散電極、活性炭氣體擴散電極、多壁納米碳管電極，電極板形狀為網(wǎng)狀、孔狀或絲柵狀。如圖2所述，電動力遷移回收與凈化含氰廢氣的方法是電動廢氣處理裝置3在20V以上產(chǎn)生直流電，促使陽極室16內(nèi)產(chǎn)生大量H+，形成酸性氛圍，pH < 1.0，陰極室17產(chǎn)生大量0H_，形成堿性氛圍，pH ^ 14. O ;廢氣集氣罩I中的含氰廢氣在電動廢氣處理裝置3中被噴淋液吸收后，氰在陰極室17內(nèi)99%以上轉(zhuǎn)化為CN^然后在電作用下遷移，經(jīng)過陰離子交換膜14進入陽極室16，并生成純凈的HCN氣體，生成的HCN氣體進入HCN回收儲罐4，獲得純度近似99. 8%純度的HCN氣體，作為產(chǎn)品回用；噴淋液池6內(nèi)的初始噴淋液為含NaCl,Na2SO4,Na3PO4,Na2HPO4,NaNO3中至少一種的含鹽水，含鹽量為O. 01% 10%，進行間歇或連續(xù)噴淋吸收電動廢氣處理裝置3中的HCN，噴淋頭9為翅翼的螺旋式噴淋組件，噴淋液沿切線方向分散形成細小的霧點，HCN溶解于這些霧點中形成高效的吸收效率，在電動廢氣處理裝置3中產(chǎn)生的陽極液和陰極液被引出，分別進入陽極液罐12、陰極液罐10，陽極液罐12和陰極液罐10內(nèi)的儲液進入中和池13中和，中和液用于補充噴淋池6內(nèi)的噴淋液；經(jīng)電動廢氣處理裝置3處理后殘留的低濃度含CN_溶液進入電芬頓裝置11，將CN_轉(zhuǎn)化為CO2。
如圖3所述，噴淋頭9為帶翅翼24的螺旋式噴淋組件。實施例I
采用如圖I所示的一種電動力遷移回收與凈化含氰廢氣的裝置回收碳纖維含氰廢氣中的HCN。廢氣中HCN濃度為30mg/m3，流量為100m3/h，停留時間為lOmin，經(jīng)過電動力遷移回收與凈化含氰廢氣的裝置后，在HCN回收儲罐能獲得純度為98%-99. 5%的HCN氣體，經(jīng)陰極電芬頓裝置處理后排放的氣體中HCN的含量低于O. 05mg/Nm3，低于HCN國標最高容許濃度為O. 3mg/Nm3。其中，電動廢氣處理裝置的尺寸為3m*4m*10m，陽極為鈦鍍釕網(wǎng)狀電極，陰極為不銹鋼網(wǎng)狀電極，惰性填充物為活性瓷球。實施例2
采用兩組電動廢氣處理裝置串聯(lián)回收電石爐氣中的HCN，操作步驟、HCN回收 原理與實施例I相同。廢氣中HCN濃度為2. 45g/m3，流量為1000m3/h，爐氣分兩路進入兩級電動廢氣處理裝置，停留時間為20min，經(jīng)過電動力遷移回收與凈化含氰廢氣的裝置后，在HCN回收儲罐能獲得純度為97%-98. 5%的HCN氣體，經(jīng)陰極電芬頓裝置處理后排放的氣體中HCN的含量低于O. 25mg/Nm3，低于HCN國標最高容許濃度為O. 3mg/Nm3。其中，每級電動廢氣處理裝置的尺寸為5m*4m*10m，陽極為鈦鍍釕網(wǎng)狀電極，陰極為不銹鋼網(wǎng)狀電極，惰性填充物為活性瓷球。實施例3
實施例3中采用兩組電動廢氣處理裝置串聯(lián)回收電石爐氣中的HCN，操作步驟、HCN回收原理如圖4所示。廢氣中HCN濃度為2. 45g/m3，爐氣分兩路進入兩級電動廢氣處理裝置，停留時間為20min，經(jīng)過電動力遷移回收與凈化含氰廢氣的裝置后，在第一級的HCN吸收回收HCN后氣體中含有24. 5mg/m3，再經(jīng)過第二級吸收，排放的氣體中HCN的含量低于O. 24mg/Nm3，達到低于HCN國標最高容許濃度為O. 3mg/Nm3的要求。
權(quán)利要求
1.一種電動力遷移回收與凈化含氰廢氣的裝置，其特征在于包括廢氣集氣罩(I)、壓力控制儀(2)、電動廢氣處理裝置(3)、HCN回收儲罐(4)、氣體除霧處理器(5)、噴淋儲液池(6)、控制閥門(7)、在線監(jiān)控器(8)、噴淋頭(9)、陰極液罐(10)、陰極電芬頓裝置(11)、陽極液罐(12)、中和池(13)、第一直流電源(20)和第二直流電源(23);電動廢氣處理裝置(3)包括離子選擇性交換膜(14)、惰性填充物(15)、陽極室(16)、陰極室(17)、第一陽極板(18)和第一陰極板(19)，電動廢氣處理裝置(3)本體用離子選擇性交換膜(14)分隔成陽極室(16 )、陰極室(17 )，陽極室(16 )和陰極室(17 )內(nèi)填充有惰性填充物(15 )，陽極室(17 )內(nèi)設(shè)有第一陽極板(18)，第一陽極板(18)與第一直流電源(20)正極相連，陰極室(17)內(nèi)設(shè)有第一陰極板(19)，第一陰極板(19)與第一直流電源(20)負極相連，廢氣集氣罩(I)經(jīng)壓力控制儀(2)與電動廢氣處理裝置(3)的陰極室(15)相連，陽極室(16)下部出口經(jīng)在線監(jiān)控器(8)、陽極液罐(12)、控制閥門(7)、中和池(13)、噴淋儲液池(6)、控制閥門(7)、在線監(jiān)控器(8)后分成兩路，一路經(jīng)控制閥門(7)與陽極室(16)內(nèi)的噴淋頭(9)相連，另一路經(jīng)控制閥門(7)與陰極室(17)內(nèi)的噴淋頭(9)相連，陰極室(17)下部出口經(jīng)在線監(jiān)控器(8)、陰極液罐(IO )、控制閥門(7 )、中和池(13 )陰極液入口相連，陰極液罐(IO )下部出口經(jīng)控制閥門(7)與陰極電芬頓裝置(11)相連，陽極室(16)頂部經(jīng)壓力控制儀(2)與HCN回收儲罐(4)相連，陰極室(17)上部出口與其他氣體處理裝置(5)相連，陰極電芬頓裝置(11)包括第二陽極板(21)和第二陰極板(22)，第二陽極板(21)與第二直流電源(23)的正極相連，第二陰極板(22)與第二直流電源(23)的負極相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種電動力遷移回收與凈化含氰廢氣的裝置，其特征在于所述的惰性填充物(15 )為凸凹溝槽開孔瓷球、活性瓷球、開孔瓷球、微孔瓷球、蓄熱瓷球、研磨瓷球、三形多孔瓷質(zhì)、樹脂填料中的一種或多種。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種電動力遷移回收與凈化含氰廢氣的裝置，其特征在于所述的離子選擇性交換膜(14)為均相陰離子交換膜或異相陰離子交換膜。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種電動力遷移回收與凈化含氰廢氣的裝置，其特征在于所述的第一陽極板(18)和第二陽極板(21)材料為石墨、活性炭纖維氈、活性炭纖維布、導電金屬或?qū)щ娊饘傺趸铮瑢щ娊饘倩驅(qū)щ娊饘傺趸锿糠笥蠵b02、RuO2> IrO2> Ti02、MnO2中至少一種，第一陰極板(19)材料為不銹鋼電極、石墨、活性炭纖維氈、活性炭纖維布、導電金屬或?qū)щ娊饘傺趸?，導電金屬或?qū)щ娊饘傺趸锿糠笥蠵b02、RuO2> IrO2> Ti02、MnO2中至少一種，，第二陰極板(22)為活性炭纖維電極、石墨電極、石墨氣體擴散電極、活性炭氣體擴散電極、多壁納米碳管電極，電極板形狀為網(wǎng)狀、孔狀或絲柵狀。
5.一種使用如權(quán)利要求I所述裝置電動力遷移回收與凈化含氰廢氣的方法，其特征在于電動廢氣處理裝置(3)在20V以上產(chǎn)生直流電，促使陽極室(16)內(nèi)產(chǎn)生大量H+，形成酸性氛圍，pH彡I. 0，陰極室(17)產(chǎn)生大量0H_，形成堿性氛圍，pH彡14. O ;廢氣集氣罩(I)中的含氰廢氣在電動廢氣處理裝置(3)中被噴淋液吸收后，氰在陰極室(17)內(nèi)99%以上轉(zhuǎn)化為CN_，然后在電作用下遷移，經(jīng)過陰離子交換膜(14)進入陽極室(16)，并生成純凈的HCN氣體，生成的HCN氣體進入HCN回收儲罐(4)，獲得純度近似99. 8%純度的HCN氣體，作為產(chǎn)品回用；噴淋液池(6)內(nèi)的初始噴淋液為含NaCl、Na2S04、Na3P04、Na2HP04、NaNO3中至少一種的含鹽水，含鹽量為O. 019Γ10%，進行間歇或連續(xù)噴淋吸收電動廢氣處理裝置(3)中的HCN，噴淋頭(9)為翅翼的螺旋式噴淋組件，噴淋液沿切線方向分散形成細小的霧點，HCN溶解于這些霧點中形成高效的吸收效率，在電動廢氣處理裝置(3)中產(chǎn)生的陽極液和陰極液被引出，分別進入陽極液罐(12)、陰極液罐(10)，陽極液罐(12)和陰極液罐(10)內(nèi)的儲液進入中和池(13 )中和，中和液用于補充噴淋池(6 )內(nèi)的噴淋液；經(jīng)電動廢氣處理裝置(3 )處理后殘留的低濃度含CN—溶 液進入電芬頓裝置(11 )，將CN—轉(zhuǎn)化為CO2。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電動力遷移回收與凈化含氰廢氣的裝置及其方法。該裝置由電動廢氣處理裝置和陰極電芬頓裝置組成，其中電動廢氣處理裝置由陽極室和陰極室組成，由離子選擇性透過膜隔開，在裝置兩端加上電壓，廢氣進入陰極室轉(zhuǎn)化為CN-形式，并在電遷移作用下透過離子交換膜進入陽極室，在陽極室內(nèi)獲得高濃度HCN氣體，被HCN回收儲罐收集回用。該裝置可將各種含氰廢氣(如碳纖維尾氣、丙烯氰廢氣、電石爐氣、焦爐氣、黃磷尾氣等)中的HCN回收。
文檔編號B01D53/54GK102895853SQ20121039468
公開日2013年1月30日 申請日期2012年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月17日
發(fā)明者吳祖成, 廖文 申請人:浙江大學