一种偏二甲肼废气的催化氧化处理方法技术领域
本发明涉及偏二甲肼推进剂废气处理领域，特别是高浓度偏二甲肼推进剂废气无害化处理的技术，具体说是一种偏二甲肼废气的催化氧化处理方法。
背景技术
偏二甲肼是一种易燃易爆和高毒化学品，长期接触，对人体的肝、肾都有一定影响。偏二甲肼液体在氮气保压条件下储存于储罐或槽车中，其饱和蒸气和氮气形成较高浓度偏二甲肼废气，在转加注过程中排出。如果偏二甲肼废气处理不及时或处理不完全，将对环境和人员造成较大危害。目前国内外研究比较广泛的偏二甲肼废气处理技术主要有高空排放法、水吸收法、燃烧法、活性炭吸附处理法、催化氧化处理法、离子弧和微波等离子分解、蒸气吸收、蒸气冷凝、蒸气吸附等，但在实际应用的主要有高空排放法、燃烧法和水吸收法。
实际应用最多的仍然是高空排放法。其采用高烟囱来排放偏二甲肼推进剂废气，对地面环境未产生环境污染，但对大气仍产生严重的大气污染。
水吸收法采用水或酸性水溶液作吸收液、与吸收设备配套组成废气处理系统，常用的吸收液是水；用水吸收，处理了偏二甲肼废气，但产生了偏二甲肼污水；污水再进行二次处理。存在不足主要有，一是成本高；二是氧化后的产物中，含有甲醛、亚硝基二甲胺等毒性更强的物质；三是处理过程物质毒性对操作人员有一定影响，且对环境造成破坏。
直接燃烧法。把偏二甲肼废气通入已预热到大于1000℃的燃烧炉内，经高温氧化破坏其分子结构，生成物主要有二氧化碳、氮气、水等气体。预热燃烧炉的燃料可用煤气、液化气或油类。主要缺点：一是燃烧炉预热升温、停炉降温都不能太快，使用操作比较复杂；二是能耗大；三是配套设施投资大，维护成本高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种偏二甲肼废气的催化氧化处理方法。
本发明的工艺设计原理：采用催化氧化法处理偏二甲肼废气，即偏二甲肼废气在催化剂作用下与空气中的氧气发生常压氧化反应，转化成简单、稳定、无毒的N2、CO2、H2O等小分子气相产物，实现偏二甲肼的完全消除，不对环境造成二次污染。
一种偏二甲肼废气的催化氧化处理方法，其特征在于偏二甲肼废气和经预热的空气混合后在350～650℃条件下经催化剂催化发生常压氧化反应，生成N2、CO2和H2O；所述催化剂为钙钛矿型复合氧化物催化剂，该催化剂为负载于蜂窝陶瓷载体上的复合过渡金属氧化物，所述过渡金属为钴、铜、镍、锰、铬和铁的两种或两种以上，所述载体上担载的过渡金属氧化物与载体的质量百分比为5~15%。
本发明所述的方法，较佳的反应温度为400~600℃，空速为8000～10000h-1。
本发明所述的方法，偏二甲肼废气与空气混合后偏二甲肼的浓度小于0.8%。
本发明所述的方法，偏二甲肼废气的入口压力≤0.02Mpa，送入空气压力≤0.06Mpa。
本发明偏二甲肼去除率≥99.9%，催化剂效能≥4m3/kg·h，催化剂寿命≥10000h。
本发明的优点：
1、本发明工艺过程节能，经济效益好，其催化处理效果好，无二次污染，处理偏二甲肼废气后，偏二甲肼去除率≥99.9%，尾气中偏二甲肼浓度＜10ppm，不对环境造成污染，无需二次处理。
2、本发明对偏二甲肼废气浓度适应范围宽，偏二甲肼废气的浓度在5～17%范围内均可进行高效催化消除。
3、本发明的工艺过程安全性高，虽然偏二甲肼为易燃易爆有机物，但通过与空气混合后，可使催化氧化过程中的偏二甲肼浓度控制在0.8%以下，远离2.5%的最低爆炸极限值。
具体实施方式
本发明的工艺流程
1）气体流程
空气和偏二甲肼废气分别通过不同管道进入催化剂床下部形成混合气。
空气流程：空气通过风机→风量调节阀→板式换热器→空气加热器→空气分布器→催化剂床下端。
废气流程：废气入口→调压阀→气动切断阀→气动调节阀→止回阀→阻火器→燃气分布器→催化剂床下端。
为保证废气中偏二甲肼完全氧化，需提供足量的空气。空气先由风机经风量调节阀送入板式换热器换热，以便将偏二甲肼反应产生的反应热经换热交换给空气，提高空气的温度，而后此空气再经空气加热器进一步提高至催化氧化所需的温度。加热后的空气经空气分布器送至催化剂床层下端。含有偏二甲肼的废气经废气入口，调压阀调节流量，再经气动切断阀、气动调节阀、止回阀、阻火器和燃气分布器送至催化剂床下端。空气和含有偏二甲肼的废气混合气流程：通过分布器形成的混合气均匀快速通过催化剂床层进行氧化分解反应。分解后的尾气通过反应器出口管道进入板式换热器与冷空气进行热交换，而后通过烟囱排入大气；旁路则可直接进入烟囱排入大气。为保证反应顺利安全进行，偏二甲肼废气入口压力≤0.02Mpa，送入空气压力≤0.06Mpa。
2）安全性设计
调压阀保证偏二甲肼废气的入口压力≤0.02Mpa；风机的压头为0.06MPa，经管道传输和扩散后空气压力≤0.02Mpa；正常条件下反应器内部压力≤0.04Mpa。
在偏二甲肼进气管路上，设计止回阀和阻火器，消除处理过程中意外情况下回火的可能性。
为保证安全稳定运行，在偏二甲肼与空气的混合区域（混合室）及其侧面安装防爆片，进一步确保了意外情况下装置的安全。
偏二甲肼废气流量采用气动调节阀，该气动调节阀由独立空压机供气，避免电动调节阀在突然断电情况下因废气阀门关闭不严而造成的反应器中偏二甲肼浓度过高的风险。
通过气动调节阀，可使处理过程中混合器和反应器内偏二甲肼的浓度始终≤0.8%，远离爆炸极限2.5%。
废气管道入口端安装气动切断阀，保证在特殊情况下能及时自动切断废气源。
废气管道上安装废气排空调节阀，当出现意外情况催化床层温度超过设定值700℃时及时将高温废气通过旁路直接排空，保证催化床层和换热器温度不超高。
本发明的实验结果和数据：
偏二甲肼废气压力从0.05MPa～0.12Mpa，催化剂床层初始预热温度350℃后停止加热，控制反应温度为350～650℃，较佳的反应温度为400~600℃，偏二甲肼废气经催化氧化后尾气中偏二甲肼浓度测试数据如下。
表1偏二甲肼入口浓度对照实验
表2偏二甲肼废气/空气配比对照实验
处理后尾气中的偏二甲肼浓度均＜10ppm，且绝大部分≤1ppm，完全能够满足≤50ppm的职业环保要求。
表3催化剂组成
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