[发明专利]一种烷烃类尾气的处理装置和方法

说明书

本发明公开了一种烷烃类尾气的处理装置和方法，包括混气设备，裂解反应装置、氢气输出管道，所述混气设备包括尾气输入管道、稀释气体输入管道、混气安全瓶、混气输入管道，流出尾气输入管道的尾气与流出稀释气体输入管道的稀释气体混合后进入混气安全瓶，混气输入管道一端连接混气安全瓶，一端插入裂解反应装置；所述裂解反应装置包括反应容器和其容纳的催化溶液，所述催化溶液为液相熔融金属，所述混气输入管道一端插入所述液相熔融金属，所述液相熔融金属中设置肋环网，所述肋环网底面设有刺状结构。本发明是一种处理效率高，安全性能好，生态环境友好度高的一种烷烃类尾气的处理装置和方法。

技术领域

本发明涉及工业尾气处理装置和方法，尤其涉及一种烷烃类尾气的处理装置和方法。

背景技术

人们对环境保护越来越重视，提倡绿色能源的呼声也越来越高，如何将工业生产中的废气物回收利用，变废为宝成为整个工业体系中至关重要的一环，环保领域正受到越来越多的关注。本发明主要针对碳/碳复合材料的市场需求，重点考虑碳/碳复合材料生产过程中烷烃类尾气的高效利用。碳/碳复合材料具有耐高温、高比强度、高比模量等优异的性能，在光伏单晶硅生产、飞机刹车盘、汽车刹车盘、高铁导电弓和高铁刹车盘等领域有广泛的应用前景。目前，碳/碳复合材料作为理想的石墨材料替代品推动了产业的迅猛发展。但碳/碳材料制备过程中源气体的利用率较低，仅为10％左右。且尾气直接燃烧掉或者用水蒸气处理，往往产生大量的温室气体。本发明利用熔融金属高效催化回收碳/碳复合材料制备过程中残余的烷烃类尾气，变废为宝，将其完全转化为清洁的氢气能源和用途广泛的纳米碳材料。

中国专利《化学气相沉积法生产石墨烯过程中的尾气综合处理设备》(CN205419785 U)公开了一种化学气相沉积法下产生的尾气的处理装置，将产生的尾气通入燃气涡轮发动机，发动机带动发电机发电。尽管此方法可以处理掉尾气中含碳气体，但产生了大量的温室气体，且在CVD管式炉中烃类气体热裂解产生的石墨烯很容易沉积到催化剂表面结壳，造成催化剂失活，即使通氢气做还原剂仍会导致催化剂活性降低，从而使得石墨烯产量受到影响。另外，部分石墨烯会随尾气抽进真空泵，将产生额外的洗气工序。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中的问题，提供一种处理效率高，安全性能好，生态环境友好度高的一种烷烃类尾气的处理装置和方法。

本发明的技术方案是一种烷烃类尾气的处理装置，包括混气设备，裂解反应装置、氢气输出管道，其特征在于，所述混气设备包括尾气输入管道、稀释气体输入管道、混气安全瓶、混气输入管道，所述尾气输入管道上设置气体流量计和流量调节阀，所述稀释气体输入管道上设置气体流量计和流量调节阀，流出尾气输入管道的尾气与流出稀释气体输入管道的稀释气体混合后进入混气安全瓶，混气输入管道一端连接混气安全瓶，一端插入裂解反应装置；所述裂解反应装置包括反应容器和其容纳的催化溶液，所述催化溶液为液相熔融金属，所述混气输入管道一端插入所述液相熔融金属，所述液相熔融金属中设置肋环网，所述肋环网底面设有刺状结构；所述氢气输出管道一端与所述反应容器顶部相连，一端通往外界；所述液相熔融金属为二元体，其中二元金属可在以下组合中选择：Fe-Bi、Ni-Bi、Pd-Bi、Pt-Bi；其中Fe、Ni、Pd和Pt为催化剂，Bi为载体金属，载体金属Bi也可换做Sn和Pb。

优选地，所述裂解反应装置与混气设备之间还设有循环补气装置，循环补气装置一端与所述反应容器顶部相连，一端与稀释气体输入管道相连，所述循环补气装置设有增压模块、气体流量计，单向阀。

优选地，所述混气输入管道设有多根进气管通入液相熔融金属。

优选地，所述液相熔融金属为三元体系，其中三元金属可在以下组合中选择：Fe-Ni-Bi、Fe-Pt-Bi、Fe-Pd-Bi、Ni-Pd-Bi，其中Fe、Ni、Pd和Pt为催化剂，Bi为载体金属，载体金属Bi也可换做Sn和Pb。

优选地，所述催化剂与载体金属的摩尔比1:5～1:4。