專利名稱：一種控制煤基氣體中多環(huán)芳烴排放的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一種控制煤基氣體中多環(huán)芳烴排放的方法，屬于大氣污染控制技術(shù)領(lǐng)域，涉及將煤基氣中被環(huán)境重點(diǎn)監(jiān)控的16種多環(huán)芳烴通過(guò)裂解的方法將其含量降低的技術(shù)方案。
背景技術(shù)：
多環(huán)芳經(jīng)化合物(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons PAHs)是一類在環(huán)境介質(zhì)中廣泛存在的有機(jī)污染物，它們?cè)诃h(huán)境中廣泛存在，對(duì)人類的身體健康具有強(qiáng)烈的致畸、致癌特性。它們可以附著在顆粒物表面直接被人體吸入或通過(guò)食物鏈影響人體健康。在焦化煤氣、低溫?zé)峤饷簹?、煤加氫液化、有機(jī)化工、石油工業(yè)、煉鋼煉鐵等工業(yè)所排放的廢棄物中有相當(dāng)多的多環(huán)芳烴。其中焦化行業(yè)中，由于生產(chǎn)過(guò)程中不同程度的存在爐體結(jié)構(gòu)嚴(yán)密性不好，地面除塵凈化系統(tǒng)并不是非常完善，苯并芘等多環(huán)芳烴的排放最為嚴(yán)重。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明，作為多環(huán)芳烴污染指標(biāo)的苯并芘在焦化煤氣工業(yè)中所排放的廢水中含量可高達(dá)25.r46ug/L，大大高于0.03ug/L的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。據(jù)世界衛(wèi)生組織研究報(bào)告，大氣中BaP含量2ng即為誘發(fā)癌變的極限含量，而我國(guó)一些煉焦區(qū)苯并芘含量高于極限值60到100倍。有數(shù)據(jù)表明一個(gè)60萬(wàn)噸焦化廠每年約排放BaP 30多公斤，根據(jù)2006年我國(guó)焦炭年生產(chǎn)量約為2.75億噸，并按照有關(guān) 報(bào)道每公斤BaP對(duì)社會(huì)間接經(jīng)濟(jì)損失約120萬(wàn)元，不難看出來(lái)源于煉焦的苯并芘的排放量不僅對(duì)嚴(yán)重危害環(huán)境而且對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)造成損失。因此控制熱解煤氣中苯并芘等多環(huán)芳烴的排放量具有重大的意義。目前對(duì)多環(huán)芳烴的治理方法主要有生物修復(fù)法、UV光解法、高級(jí)氧化法、超聲分解法以及催化裂化法等。而生物修復(fù)法、UV光解法、高級(jí)氧化法、超聲分解法都不能從根源上控制多環(huán)芳烴的排放。因此在工業(yè)應(yīng)用中，催化裂解法是最有效的治理方法。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明一種控制熱解煤氣中多環(huán)芳烴排放的方法，目的在于為有效控制我國(guó)煤氣工業(yè)中環(huán)境污染的問(wèn)題，從而提供一種高效的催化劑來(lái)裂解熱解煤氣中產(chǎn)生的苯并芘多環(huán)芳烴的技術(shù)方案。本發(fā)明一種控制熱解煤氣中多環(huán)芳烴排放的方法，其特征在于是一種運(yùn)用熱裂解儀、氣相色譜以及質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)，將煤基氣體中被環(huán)境重點(diǎn)監(jiān)測(cè)的苯并芘16種多環(huán)芳烴在出口處引入氧化物催化劑進(jìn)行裂解將其含量降低后，進(jìn)入GC-MS系統(tǒng)進(jìn)行在線檢測(cè)，有效控制苯并芘多環(huán)芳烴的排放量的方法，其具體工藝步驟為:
1、原煤樣品處理收集
煤樣為平朔煤，實(shí)驗(yàn)前先對(duì)煤樣進(jìn)行破碎、研磨和篩分，收集100-120目的樣品，篩得的原煤樣品供下一步使用；
I1、氧化物催化劑樣品處理收集
氧化物催化劑為氧化鎂、氧化鈣或氧化鐵，對(duì)氧化物進(jìn)行破碎、研磨和篩分，收集60-160目的樣品，篩得的氧化物催化劑供下一步使用；III、原煤樣品的預(yù)處理
在CDS裂解儀專用的石英裂解管中，先裝入石英棒3，再填入石英棉2做支撐，接著裝入Img經(jīng)I處理收集的原煤樣品1，最后裝入石英棉2固定樣品；
IV、氧化物催化劑樣品的預(yù)處理
在CDS裂解儀專用的石英裂解管中，先裝入石英棒3，再填入石英棉2做支撐，接著依次裝入0.4-0.Smg經(jīng)I1.處理收集的不同種類的氧化物樣品4和Img經(jīng)I處理收集的原煤樣品1，并且之間用石英棉2隔開，最后在煤樣上部裝入石英棉2來(lái)固定樣品；
V、用熱裂解儀熱解原煤樣
將III裝入原煤樣的裂解管放入熱裂解儀中進(jìn)行熱解，升溫速率為10°C /ms，加熱升溫到600-800°C，此時(shí)產(chǎn)生的熱解氣進(jìn)入到GC-MS中自動(dòng)進(jìn)行在線分析；
V1、用添加催化劑的熱裂解儀裂解熱解氣中多環(huán)芳烴
對(duì)經(jīng)IV預(yù)處理的原煤熱解氣出口處引入催化劑的裂解管進(jìn)行熱解，升溫速率為10°C /ms，加熱升溫到600-800°C，由此產(chǎn)生的熱解氣經(jīng)過(guò)催化劑的作用后進(jìn)入到GC-MS中自動(dòng)進(jìn)行在線分析；
VI1、對(duì)熱解產(chǎn)生的苯并芘多環(huán)芳烴進(jìn)行定量分析
在GC-MS上利用外標(biāo)法對(duì)V原煤熱解產(chǎn)生的苯并芘多環(huán)芳烴和VI經(jīng)過(guò)催化劑作用后的苯并芘多環(huán)芳烴進(jìn)行定量分析，得出原煤熱解產(chǎn)生的PAHs量和原煤熱解產(chǎn)物經(jīng)過(guò)催化劑后的PAHs量，進(jìn)而根據(jù)此量計(jì)算出多環(huán)芳烴的轉(zhuǎn)化率，其計(jì)算公式為:
權(quán)利要求
1.一種控制熱解煤氣中多環(huán)芳烴排放的方法，其特征在于是一種運(yùn)用熱裂解儀、氣相色譜以及質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)，將煤基氣體中被環(huán)境重點(diǎn)監(jiān)測(cè)的苯并芘16種多環(huán)芳烴在出口處引入氧化物催化劑進(jìn)行裂解將其含量降低后，進(jìn)入GC-MS系統(tǒng)進(jìn)行在線檢測(cè)，有效控制苯并芘多環(huán)芳烴的排放量的方法，其具體工藝步驟為: 1.原煤樣品處理收集 煤樣為平朔煤，實(shí)驗(yàn)前先對(duì)煤樣進(jìn)行破碎、研磨和篩分，收集100-120目的樣品，篩得的原煤樣品供下一步使用； I1、氧化物催化劑樣品處理收集 氧化物催化劑為氧化鎂、氧化鈣或氧化鐵，對(duì)氧化物進(jìn)行破碎、研磨和篩分，收集60-160目的樣品，篩得的氧化物催化劑供下一步使用； II1、原煤樣品的預(yù)處理 在CDS裂解儀專用的石英裂解管中，先裝入石英棒(3 )，再填入石英棉(2 )做支撐，接著裝入Img經(jīng)I處理收集的原煤樣品(1)，最后裝入石英棉(2)固定樣品； IV、氧化物催化劑樣品的預(yù)處理 在CDS裂解儀專用的石英裂解管中，先裝入石英棒(3 )，再填入石英棉(2 )做支撐，接著依次裝入0.4-0.Smg經(jīng)I1.處理收集的不同種類的氧化物樣品(4)和Img經(jīng)I處理收集的原煤樣品(1)，并且之間用石英棉(2)隔開，最后在煤樣上部裝入石英棉(2)來(lái)固定樣品； V、用熱裂解儀熱解原煤樣 將III裝入原煤樣的裂解管放入熱裂解儀中進(jìn)行熱解，升溫速率為10°C /ms，加熱升溫到600-800°C，此時(shí)產(chǎn)生的熱解氣進(jìn)入到GC-MS中自動(dòng)進(jìn)行在線分析； V1、用添加催化劑的熱裂解儀裂解熱解氣中多環(huán)芳烴 對(duì)經(jīng)IV預(yù)處理的原煤熱解氣出口處引入催化劑的裂解管進(jìn)行熱解，升溫速率為10°C /ms，加熱升溫到600-800°C，由此產(chǎn)生的熱解氣經(jīng)過(guò)催化劑的作用后進(jìn)入到GC-MS中自動(dòng)進(jìn)行在線分析； VI1、對(duì)熱解產(chǎn)生的苯并芘多環(huán)芳烴進(jìn)行定量分析 在GC-MS上利用外標(biāo)法對(duì)V原煤熱解產(chǎn)生的苯并芘多環(huán)芳烴和VI經(jīng)過(guò)催化劑作用后的苯并芘多環(huán)芳烴進(jìn)行定量分析，得出原煤熱解產(chǎn)生的PAHs量和原煤熱解產(chǎn)物經(jīng)過(guò)催化劑后的PAHs量，進(jìn)而根據(jù)此量計(jì)算出多環(huán)芳烴的轉(zhuǎn)化率，其計(jì)算公式為:
2.按照權(quán)利要求1所述一種控制熱解煤氣中多環(huán)芳烴排放的方法，其特征在于所述的氧化鎂的使用條件為:溫度為600°C，粒徑為14(Γ160目，用量為0.6mg，其對(duì)多環(huán)芳烴的轉(zhuǎn)化率為62.15%。
3.按照權(quán)利要求1所述一種控制熱解煤氣中多環(huán)芳烴排放的方法，其特征在于所述的氧化鈣的使用條件為:溫度為700°C，粒徑為6(Γ80目，用量為0.4mg，其對(duì)多環(huán)芳烴的轉(zhuǎn)化率為 52.88%ο
4.按照權(quán)利要求1所述一種控制熱解煤氣中多環(huán)芳烴排放的方法，其特征在于所述的氧化鐵的使用條件為:溫度為600°C，粒徑為6(Γ80目，用量為0.4mg，其對(duì)多環(huán)芳烴的轉(zhuǎn)化率為60.59﹪。
全文摘要
一種控制煤基氣中多環(huán)芳烴排放的方法，屬于大氣污染控制技術(shù)領(lǐng)域，涉及煤基氣體中被環(huán)境重點(diǎn)監(jiān)測(cè)的苯并芘等16種多環(huán)芳烴催化裂解的技術(shù)方案。其特征在于用幾種高性能的氧化物催化劑，對(duì)煤基氣體中苯并芘等多環(huán)芳烴進(jìn)行催化裂解，達(dá)到控制多環(huán)芳烴排放的目的。本發(fā)明合理的控制催化反應(yīng)的溫度、催化劑的粒度以及催化劑的用量，實(shí)現(xiàn)多環(huán)芳烴的有效降解。同時(shí)該催化劑具有脫除效率高、價(jià)格低廉、無(wú)二次污染等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)C10K1/34GK103146440SQ20131006995
公開日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2013年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月6日
發(fā)明者李凡, 李冠龍, 張京, 董潔, 孔嬌, 張純 申請(qǐng)人:太原理工大學(xué)