專利名稱：一種控制煤基氣體中多環芳烴排放的方法
技術領域：
本發明一種控制煤基氣體中多環芳烴排放的方法，屬于大氣污染控制技術領域，涉及將煤基氣中被環境重點監控的16種多環芳烴通過裂解的方法將其含量降低的技術方案。
背景技術：
多環芳經化合物(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons PAHs)是一類在環境介質中廣泛存在的有機污染物，它們在環境中廣泛存在，對人類的身體健康具有強烈的致畸、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食物鏈影響人體健康。在焦化煤氣、低溫熱解煤氣、煤加氫液化、有機化工、石油工業、煉鋼煉鐵等工業所排放的廢棄物中有相當多的多環芳烴。其中焦化行業中，由于生產過程中不同程度的存在爐體結構嚴密性不好，地面除塵凈化系統并不是非常完善，苯并芘等多環芳烴的排放最為嚴重。監測數據表明，作為多環芳烴污染指標的苯并芘在焦化煤氣工業中所排放的廢水中含量可高達25.r46ug/L，大大高于0.03ug/L的國家標準。據世界衛生組織研究報告，大氣中BaP含量2ng即為誘發癌變的極限含量，而我國一些煉焦區苯并芘含量高于極限值60到100倍。有數據表明一個60萬噸焦化廠每年約排放BaP 30多公斤，根據2006年我國焦炭年生產量約為2.75億噸，并按照有關 報道每公斤BaP對社會間接經濟損失約120萬元，不難看出來源于煉焦的苯并芘的排放量不僅對嚴重危害環境而且對國民經濟造成損失。因此控制熱解煤氣中苯并芘等多環芳烴的排放量具有重大的意義。目前對多環芳烴的治理方法主要有生物修復法、UV光解法、高級氧化法、超聲分解法以及催化裂化法等。而生物修復法、UV光解法、高級氧化法、超聲分解法都不能從根源上控制多環芳烴的排放。因此在工業應用中，催化裂解法是最有效的治理方法。
發明內容
本發明一種控制熱解煤氣中多環芳烴排放的方法，目的在于為有效控制我國煤氣工業中環境污染的問題，從而提供一種高效的催化劑來裂解熱解煤氣中產生的苯并芘多環芳烴的技術方案。本發明一種控制熱解煤氣中多環芳烴排放的方法，其特征在于是一種運用熱裂解儀、氣相色譜以及質譜聯用技術，將煤基氣體中被環境重點監測的苯并芘16種多環芳烴在出口處引入氧化物催化劑進行裂解將其含量降低后，進入GC-MS系統進行在線檢測，有效控制苯并芘多環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，實驗前先對煤樣進行破碎、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，對氧化物進行破碎、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I1.處理收集的不同種類的氧化物樣品4和Img經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行熱解，升溫速率為10°C /ms，加熱升溫到600-800°C，此時產生的熱解氣進入到GC-MS中自動進行在線分析；
V1、用添加催化劑的熱裂解儀裂解熱解氣中多環芳烴
對經IV預處理的原煤熱解氣出口處引入催化劑的裂解管進行熱解，升溫速率為10°C /ms，加熱升溫到600-800°C，由此產生的熱解氣經過催化劑的作用后進入到GC-MS中自動進行在線分析；
VI1、對熱解產生的苯并芘多環芳烴進行定量分析
在GC-MS上利用外標法對V原煤熱解產生的苯并芘多環芳烴和VI經過催化劑作用后的苯并芘多環芳烴進行定量分析，得出原煤熱解產生的PAHs量和原煤熱解產物經過催化劑后的PAHs量，進而根據此量計算出多環芳烴的轉化率，其計算公式為:
權利要求
1.一種控制熱解煤氣中多環芳烴排放的方法，其特征在于是一種運用熱裂解儀、氣相色譜以及質譜聯用技術，將煤基氣體中被環境重點監測的苯并芘16種多環芳烴在出口處引入氧化物催化劑進行裂解將其含量降低后，進入GC-MS系統進行在線檢測，有效控制苯并芘多環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，實驗前先對煤樣進行破碎、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，對氧化物進行破碎、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I1.處理收集的不同種類的氧化物樣品(4)和Img經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行熱解，升溫速率為10°C /ms，加熱升溫到600-800°C，此時產生的熱解氣進入到GC-MS中自動進行在線分析； V1、用添加催化劑的熱裂解儀裂解熱解氣中多環芳烴 對經IV預處理的原煤熱解氣出口處引入催化劑的裂解管進行熱解，升溫速率為10°C /ms，加熱升溫到600-800°C，由此產生的熱解氣經過催化劑的作用后進入到GC-MS中自動進行在線分析； VI1、對熱解產生的苯并芘多環芳烴進行定量分析 在GC-MS上利用外標法對V原煤熱解產生的苯并芘多環芳烴和VI經過催化劑作用后的苯并芘多環芳烴進行定量分析，得出原煤熱解產生的PAHs量和原煤熱解產物經過催化劑后的PAHs量，進而根據此量計算出多環芳烴的轉化率，其計算公式為:
2.按照權利要求1所述一種控制熱解煤氣中多環芳烴排放的方法，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，其對多環芳烴的轉化率為62.15%。
3.按照權利要求1所述一種控制熱解煤氣中多環芳烴排放的方法，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，其對多環芳烴的轉化率為 52.88%ο
4.按照權利要求1所述一種控制熱解煤氣中多環芳烴排放的方法，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，其對多環芳烴的轉化率為60.59﹪。
全文摘要
一種控制煤基氣中多環芳烴排放的方法，屬于大氣污染控制技術領域，涉及煤基氣體中被環境重點監測的苯并芘等16種多環芳烴催化裂解的技術方案。其特征在于用幾種高性能的氧化物催化劑，對煤基氣體中苯并芘等多環芳烴進行催化裂解，達到控制多環芳烴排放的目的。本發明合理的控制催化反應的溫度、催化劑的粒度以及催化劑的用量，實現多環芳烴的有效降解。同時該催化劑具有脫除效率高、價格低廉、無二次污染等特點。
文檔編號C10K1/34GK103146440SQ20131006995
公開日2013年6月12日 申請日期2013年3月6日 優先權日2013年3月6日
發明者李凡, 李冠龍, 張京, 董潔, 孔嬌, 張純 申請人:太原理工大學