一种燃料电池生产中含醇废气的处理方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种燃料电池生产中含醇废气的处理方法及装置，处理方法包括以下步骤：S1、将含有醇类物质的废气除尘；S2、纯水喷淋经过S1除尘的废气，喷淋的过程中水滴吸附和溶解废气中的醇类物质获得醇

【技术实现步骤摘要】
一种燃料电池生产中含醇废气的处理方法及装置


[0001]本专利技术涉及燃料电池生产
，特别是涉及一种燃料电池生产过程中产生的含醇废气的处理方法及装置。

技术介绍

[0002]现有技术中有碱性燃料电池、磷酸燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池、质子交换膜燃料电池和固体氧化物燃料电池等。以质子交换膜燃料电池为例，质子交换膜燃料电池的核心是三合一膜电极组件，包括质子交换膜、催化剂层和气体扩散层等，其中催化剂层是将催化剂浆料通过喷涂或者转印等方式置于质子交换膜，在涂覆或者喷涂的过程中，催化剂浆料中的有机溶剂，常用的有乙醇、聚乙二醇、异丙醇或者叔丁醇等醇类挥发至空气中，造成排放的气体污染环境。
[0003]现有技术中针对含醇废气的处理包括冷凝、吸收、吸附以及直接燃料。其中吸收法包括物理吸收和化学吸收两大类，吸附法主要是采用活性炭、分子筛、活性氧化铝等物质净化废气中低浓度污染物质，并可用于选择性浓缩回收废气中的有机化合物组分及其它污染物。当废气中湿含量较大时，易使吸附剂饱和，从而影响吸附剂的吸附容量和吸附效果，选择性吸收不彻底。
[0004]CN114177765A公开一种含醇废气装置及处理方法，该专利针对金属粉末生产过程中产生的含醇废气，尤其是含乙醇的废气进行处理，具体的处理方法是通过生物滤池中的微生物菌吸收废气中绝大多数小分子醇，再通过喷淋吸收剩余的醇，在处理的过程中需要维护微生物的活性，对处理过程要求比较苛刻。
[0005]CN214209955U中指出针对溶剂的吸收过程中有害物质具体为甲醇吸收不彻底或者是溶解温度升高会导致吸收率降低，因此在溶剂的吸收过程增加了喷淋，增加液体与醇类物质的接触面积，提高醇类物质溶解或者吸收速度。
[0006]CN214209955U专利中利用液体对醇类物质的溶解和吸附对醇类物质进行捕捉，一方面需要大量的液体用于喷淋，另一方面还受限于溶解的程度，不利于醇类物质较为彻底的捕捉，减少作为有害气体对大气环境的影响。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种燃料电池生产中含醇废气的处理方法，本专利技术利用水对醇的溶解特性捕捉醇类物质后利用酯化反应将醇类物质转化为可与水相分离的酯类，同时在酯化反应的过程中，通过在液相中提高作为反应物质的有机酸与作为催化剂的硫酸的浓度促进酯化反应的正向进行，醇类物质反应彻底，减少醇类物质的排放。
[0008]为解决此技术问题，本专利技术的技术方案是：一种燃料电池生产中含醇废气的处理方法，包括以下步骤：S1、将含有醇类物质的废气经过活性炭吸附除尘；S2、使用纯水喷淋经过S1除尘的废气，喷淋的过程中废气中的醇类物质与水滴接
触，水滴吸附和溶解废气中的醇类物质获得醇
‑
水混合液以及尾气，其中尾气为经过喷淋处理仍包含有部分醇类物质的经过S1的废气；S3、将S2所得的醇
‑
水混合液通入酯化反应单元将醇
‑
水混合液中醇类物质与酯化单元中的柠檬酸进行酯化反应得与水相分离的液体酯类；其中酯化反应中作为反应物的柠檬酸和作为催化剂的硫酸负载于固体氧化物骨架将酯化反应集中在固体氧化物骨架表面进行；收集经过S3的尾气依次经过碱液和纯水得去除醇类物质的气体。
[0009]优选S2的酯化反应中柠檬酸和硫酸的质量比为（1
‑
3）:2。
[0010]本专利技术利用柠檬酸与硫酸配合使用，有效保证酯化反应的进行实现醇类物质的转化，同时也保证所得酯类因为具有足够的碳原子个数呈与水不互溶的油状。
[0011]优选固体氧化物骨架为硅铝氧化物，硅铝氧化物中的铝作为酸中心吸附硫酸和柠檬酸。本专利技术在酯化反应的过程中利用硅铝氧化物吸附柠檬酸和硫酸，通过硅铝氧化物将柠檬酸和硫酸进行集中以及有效的配合，本专利技术利用充足的柠檬酸和硫酸充分保证酯化反应的正向进行，将醇类物质彻底转化和分离。
[0012]优选硅铝氧化物中硅以二氧化硅的形式存在，铝以三氧化二铝存在。本专利技术中的硅铝氧化物作为富集的骨架结构，其中以三氧化二铝存在的铝元素作为硫酸和柠檬酸负载的酸中心，充分保证了柠檬酸和硫酸的配比和分布，同时利用其稳定的硅铝氧化物骨架保证整个酯化反应集中的进行。
[0013]优选负载有硫酸和柠檬酸的硅铝氧化物处于酯化反应单元的中部，经过S2的尾气从硅铝氧化物的下方通入酯化反应单元，经过S2的尾气中的醇类物质经过负载有硫酸和柠檬酸的硅铝氧化物进行酯化反应。本专利技术进一步利用经过S2的尾气通入醇
‑
水混合液中从溶液的下方位置移动至酯化反应进行的空间即硅铝氧化物层处，废气因液体压强的变化气泡不断的增大直至与硅铝氧化物进行碰撞，废气中的醇类物质不断的与液体接触且受到硅铝氧化物的碰撞进一步气泡破裂与负载在硅铝氧化物表面的柠檬酸反应，硫酸作为催化剂，柠檬酸与醇类物质生成酯类物质；醇
‑
水混合液中醇类物质伴随着经过S2的尾气的通入也一直进行酯化反应进行物质转化，减少排放气体中的醇类物质。
[0014]优选酯化反应单元中酯化反应包括以下步骤：S31、S2所得的醇
‑
水混合液通入酯化反应单元；S32、溶解于水的醇类物质与吸附于固体氧化物骨架的硫酸和柠檬酸在加热下发生酯化反应；同时从固体氧化物下方通入的含有醇类物质的尾气带动酯化反应单元中未反应的醇类物质和尾气中的醇类物质，与吸附于固体氧化物骨架柠檬酸在吸附于固体氧化物骨架的硫酸的催化下发生酯化反应；S33、将酯化反应制得的酯类物质从水相中分离。本专利技术利用上述动态反应过程进一步配合柠檬酸和硫酸的集中促进反应的正向进行，促进醇类物质彻底反应。
[0015]优选当经过碱液和纯水的气体中醇类物质含量升高，将酯化反应单元中用于吸附硫酸和柠檬酸的固体氧化物骨架重新置于硫酸和柠檬酸的混酸中吸附硫酸和柠檬酸。本专利技术中硅铝氧化物吸附的柠檬酸或者是硫酸量不断的减少导致醇类物质不能被有效转化后，可以将硅铝氧化物分离清洗后再次浸酸，保证酯化反应过程中柠檬酸和硫酸的过量，反应
正向进行。
[0016]优选S3进行酯化反应的同时，S2经过醇类物质溶解和吸附的尾气通入酯化反应单元，气体在从下至上移动至酯化反应环境不断与液体接触，醇类物质溶解，同时从下至上移动的尾气气泡带动酯化反应单元中醇
‑
水混合液在深度方向移动，调整醇
‑
水混合液在酯化反应单元中物质的传递和分布；尾气中的醇类物质在酯化反应单元也同步进行酯化反应得不溶于水的液态酯类物质。本专利技术在利用反应物过量的同时利用S2经过醇类物质溶解和吸附的尾气进一步促进醇类物质的液相传质，进一步协同提高反应效率。
[0017]本专利技术的另一目的在于提供一种燃料电池生产中含醇废气的处理装置，本专利技术利用液体对醇类物质的溶解和吸附进一步配合均相反应中对反应物的非均相富集，促进反应正向进行，提高醇类物质捕捉和转化的效率。
[0018]为解决此技术问题，本专利技术的技术方案是：一种燃料电池生产中含醇废气的处理装置，沿着废气的流动方向该装置包括用于除本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池生产中含醇废气的处理方法，其特征在于：包括以下步骤：S1、将含有醇类物质的废气经过活性炭吸附除尘；S2、使用纯水喷淋经过S1除尘的废气，喷淋的过程中废气中的醇类物质与水滴接触，水滴吸附和溶解废气中的醇类物质获得醇
‑
水混合液以及尾气，其中尾气为经过喷淋处理仍包含有部分醇类物质的经过S1的废气；S3、将S2所得的醇
‑
水混合液通入酯化反应单元将醇
‑
水混合液中醇类物质与酯化单元中的柠檬酸进行酯化反应得与水相分离的液体酯类；其中酯化反应中作为反应物的柠檬酸和作为催化剂的硫酸负载于固体氧化物骨架将酯化反应集中在固体氧化物骨架表面进行；收集经过S3的尾气依次经过碱液和纯水得去除醇类物质的气体。2.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于：S2的酯化反应中柠檬酸和硫酸的质量比为（1
‑
3）:2。3.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于：固体氧化物骨架为硅铝氧化物，硅铝氧化物中的铝作为酸中心吸附硫酸和柠檬酸。4.根据权利要求3所述的处理方法，其特征在于：硅铝氧化物中硅以二氧化硅的形式存在，铝以三氧化二铝存在。5.根据权利要求3所述的处理方法，其特征在于：负载有硫酸和柠檬酸的硅铝氧化物处于酯化反应单元的中部，经过S2的尾气从硅铝氧化物的下方通入酯化反应单元，经过S2的尾气中的醇类物质经过负载有硫酸和柠檬酸的硅铝氧化物进行酯化反应。6.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于：酯化反应单元中酯化反应包括以下步骤：S31、S2所得的醇
‑<...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈忠伟，张益宁，肖俊，王政，杜晨昊，
申请(专利权)人：浙江晨阳新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：