臭氧催化结合湿法脱除烟气含氯有机污染物的方法及装置制造方法及图纸

一种臭氧催化结合湿法脱除烟气含氯有机污染物的方法及装置，该方法包括将待处理烟气和臭氧通入反应单元中在催化剂作用下发生臭氧催化氧化反应；氧化后的烟气进入吸收单元中脱除可溶性污染物，得到洁净烟气。本发明专利技术提供一种低温、高效、彻底、稳定降解烟气中含氯有机污染物的技术，采用臭氧耦合催化的方式，实现含氯有机污染物向HCl、Cl

【技术实现步骤摘要】
臭氧催化结合湿法脱除烟气含氯有机污染物的方法及装置
本专利技术涉及烟气污染物治理
，尤其涉及一种臭氧催化结合湿法脱除烟气含氯有机污染物的方法及装置。
技术介绍
目前，我国大气污染形势主要表现为冬季雾霾和夏季臭氧的双重压力。挥发性有机污染物(VOCs)和氮氧化物(NOx)是形成臭氧的重要前体物。化石燃料、生活垃圾和有机固体废弃物的焚烧烟气是造成VOCs和NOx排放的主要源头。近年来，大型燃煤电站燃烧效率高，VOCs排放忽略不计，NOx排放亦经超低排放技术的普及得到有效治理。烟气排放治理的难点转向小型燃煤锅炉、工业窑炉、生活垃圾焚烧炉、有机固废热处理炉窑等。低品位能源热值低、成分复杂、燃烧效果差、燃烧过程不稳定，易造成大量VOCs的排放，传统脱硝技术难以适用，给NOx污染治理带来巨大挑战。此外，生活垃圾等有机固废中聚氯乙烯等含氯物质增加了含氯有机污染物的排放风险。含氯有机污染物具有化学稳定性强、生物降解性低、环境健康毒害持久等特性，因此治理更复杂、成本更高。针对烟气含氯有机污染物的治理方法主要包括吸附法和破坏法。吸附法脱除效率高、工艺简单，但吸附产物环境风险高，属于危险废物，无害化处理成本高。破坏法主要采用催化氧化法。在烟道中布置催化剂床层或借助选择性催化还原(SCR)脱硝的催化剂，借助烟气中氧气实现烟气中含氯有机污染物的氧化降解。然而传统催化氧化法的活性温度区间高，300～500℃之间，在与SCR共用催化剂时尚可满足需求，而面向小型锅炉等低温烟气难以实现高效降解。含氯有机污染物不同于普通有机污染物，氧化产物除CO2和H2O之外，可能产生其他含氯有机污染物，氯代反应的存在甚至增加氯代程度；反应温度窗口处于二噁英合成的温度区间，甚至造成二噁英的产生，进一步提高毒性。反应过程氯元素在催化剂表面富集，更容易造成催化剂中毒。彻底氧化产物HCl和Cl2仍需下游脱除技术完成脱除。综合来看，含氯有机污染物的降解存在高温、效率低、反应不彻底、催化剂易中毒、氧化产物需下游脱除等瓶颈问题。臭氧作为一种强氧化剂，可以实现更低温度的高效氧化，目前已在NOx脱除领域有了广泛应用。向低温烟气区间喷入臭氧，实现烟气中NO向NO2、N2O5等高价态氮氧化物转化，溶解度的显著提升可实现下游湿法脱硫塔的一体化协同脱除。然而，通过向烟气中喷入O3，尤其是耦合催化结合湿法吸收从而深度处理含氯有机污染物却较少被报道。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的主要目的之一在于提出一种臭氧催化结合湿法脱除烟气含氯有机污染物的方法及装置，以期至少部分地解决上述技术问题中的至少之一。为了实现上述目的，作为本专利技术的一个方面，提供了一种臭氧催化结合湿法脱除烟气含氯有机污染物的方法，包括：(1)将待处理烟气和臭氧通入反应单元中在催化剂作用下发生臭氧催化氧化反应；(2)氧化后的烟气进入吸收单元中脱除可溶性污染物，得到洁净烟气。作为本专利技术的另一个方面，还提供了一种臭氧催化结合湿法脱除烟气含氯有机污染物的装置，用于执行如上所述的方法，包括：反应单元，待处理烟气在其内发生臭氧催化氧化反应；以及吸收单元，将经过反应单元处理后的烟气吸收，得到洁净烟气。基于上述技术方案可知，本专利技术的臭氧催化结合湿法脱除烟气含氯有机污染物的方法及装置相对于现有技术至少具有以下优势之一：1、本专利技术提供一种低温、高效、彻底、稳定降解烟气中含氯有机污染物的技术，采用臭氧耦合催化的方式，实现含氯有机污染物向HCl、Cl2、CO2和H2O的转化，随后结合湿法碱液吸收可以达到90％以上的脱除效果；2、本方法可与已装有臭氧脱硝设备的项目有机结合，在烟气中含氯有机污染物浓度显著低于NOx浓度的情况下，仅需增加布置催化剂床层，即可实现对烟气中的含氯有机污染物、NOx以及SO2的协同脱除；3、系统跟随燃烧负荷调节灵活、工艺简单，尤其适合各种小容量锅炉、工业窑炉、生活垃圾焚烧炉、有机固废热处理炉等设备，含氯有机污染物去除效率90％以上，脱硝效率90％以上，脱硫效率95％以上，具有广阔的应用前景；4、本方法中臭氧耦合催化的方法可有效降低含氯有机污染物降解活化能，降低反应温度，提高反应效率，降低副产物生成实现彻底降解，加快催化剂表面氯物种转移提高稳定性；简言之，该方法具有低温、高效、彻底、稳定的优势；5、本方法可与烟气脱硝过程有机结合，烟气中的NO会在催化氧化装置中被氧化为高价态氮氧化物，在脱硫塔中实现污染物一体化协同脱除。附图说明图1为本专利技术实施例中采用湿法洗涤塔的工艺流程图；图2为图1中对应的装置结构示意图；图3为本专利技术实施例中采用水膜除尘器的工艺流程图；图4为图3中对应装置结构示意图。附图标记说明：1-换热器，2-稀释风机，3-臭氧发生器，4-催化氧化反应器，5-烟气格栅，6-湿法洗涤塔，7-除雾器，8-引风机，9-烟囱，10-水膜除尘器。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术作进一步的详细说明。本专利技术克服了现有烟气含氯有机污染物脱除技术中温度高、效率低、不彻底、不稳定的瓶颈问题，提供一种臭氧低温催化结合湿法吸收脱除烟气含氯有机污染物的方法。该方法可分为两步：第一步，用活性分子臭氧将烟气中的含氯有机污染物深度降解为HCl、Cl2、CO2、H2O等最终产物；第二步，反应后的烟气经过湿法洗涤塔，利用碱液吸收HCl和Cl2等酸性产物，从而实现污染物的脱除。本专利技术公开了一种臭氧催化结合湿法脱除烟气含氯有机污染物的方法，包括：(1)将待处理烟气和臭氧通入反应单元中在催化剂作用下发生臭氧催化氧化反应；(2)氧化后的烟气进入吸收单元中脱除可溶性污染物，得到洁净烟气。在本专利技术的一些实施例中，步骤(1)中所述臭氧催化氧化反应的反应温度为60至130℃，例如为60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90℃、95℃、100℃、105℃、100℃、105℃、110℃、115℃、120℃、125℃、130℃；随着反应温度升高，臭氧催化氧化效率先升高后下降，温度过高，臭氧分解加快，氧化效率显著下降。在本专利技术的一些实施例中，步骤(1)中所述臭氧催化氧化反应的反应时间不小于0.2秒，例如为0.2秒、0.3秒、0.4秒、0.5秒；随着时间的延长，臭氧催化氧化效率逐渐升高趋于饱和；在温度高于100℃后，反应时间过长氧化效率逐渐下降。在本专利技术的一些实施例中，步骤(1)中所述臭氧与待处理烟气中的含氯有机污染物的摩尔比例为2至15，例如为2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15；随着臭氧投加量的提高，臭氧催化氧化效率逐渐升高。在本专利技术的一些实施例中，步骤(1)中所述臭氧催化氧化反应过程中，烟气中的含氯有机污染物被氧化为第一产物，一氧化氮被氧化为氮氧化物；在本专利技术的一些实施例中，当含氯有机污染物与氮氧化物发生协同脱除反应时臭氧投本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种臭氧催化结合湿法脱除烟气含氯有机污染物的方法，包括：/n(1)将待处理烟气和臭氧通入反应单元中在催化剂作用下发生臭氧催化氧化反应；/n(2)氧化后的烟气进入吸收单元中脱除可溶性污染物，得到洁净烟气。/n

【技术特征摘要】
1.一种臭氧催化结合湿法脱除烟气含氯有机污染物的方法，包括：
(1)将待处理烟气和臭氧通入反应单元中在催化剂作用下发生臭氧催化氧化反应；
(2)氧化后的烟气进入吸收单元中脱除可溶性污染物，得到洁净烟气。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
步骤(1)中所述臭氧催化氧化反应的反应温度为60至130℃；
步骤(1)中所述臭氧催化氧化反应的反应时间不小于0.2秒；
步骤(1)中所述臭氧与待处理烟气中的含氯有机污染物的摩尔比例为2至15。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
步骤(1)中所述臭氧催化氧化反应过程中，烟气中的含氯有机污染物被氧化为第一产物，一氧化氮被氧化为氮氧化物；
其中，当含氯有机污染物与氮氧化物发生协同脱除反应时臭氧投加量与烟气中NO浓度的摩尔比例为0.5至1.5。


4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，
所述第一产物包括氯化氢、氯气、二氧化碳和水中的至少一种；
其中，氮氧化物包括NO2或N2O5中的至少一种；
其中，含氯有机污染物包括氯苯、二氯苯、二氯甲烷、二氯乙烷、氯乙烯、三氯乙烯及二噁英中的至少一种。


5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
步骤(1)中所述催化剂包括锰系催化剂；
其中，催化剂的用量按照体积空速比为10000至600...

【专利技术属性】
技术研发人员：林法伟，项力，张志满，陈冠益，颜蓓蓓，程占军，马文超，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津;12