一种催化分解二噁英处理垃圾的方法技术

本发明专利技术涉及一种催化分解二噁英处理垃圾的方法，更具体地，属于一种将垃圾进行焚烧、焚烧后的烟气依次的进行脱焦油、脱硫、催化分解有机高分子烃和焦油、固定床催化分解二噁英，以及进一步进行气体达标处理的垃圾处理方法；本发明专利技术公开了分解二噁英的高活性催化剂的制取方法；本发明专利技术中烟气排放的二噁英浓度低于国标(GB18485

【技术实现步骤摘要】
一种催化分解二噁英处理垃圾的方法


[0001]本专利技术涉及垃圾焚烧的方法，具体地涉及采用催化分解烟气中的二噁英处理垃圾的方法，属于环保


技术介绍

[0002]生活垃圾(包含废塑料、废橡胶、纸屑、木、布、根、叶、草)和有机废弃物在焚烧中不可避免的产生二噁英有害气体物质；二噁英属于氯代三环芳烃类化合物，是多氯化二苯并二恶英(PCDD)和氯化二苯并呋喃(PCDF)的统称，是由200多种异构体、同系物等组成的混合体；二噁英在标准状态下是无色无味固态物质，熔点为303～305℃，化学性质稳定，在水中溶解度很低，难溶于水，常温下不挥发，难氧化、分解或水解，二噁英的毒性又很强，是一级致癌、致畸物质，对人体损害极大；二噁英是垃圾焚烧中产生的主要污染有毒物质；目前，垃圾焚烧广泛采用3T+E技术以控制二噁英(PCDD/F)在炉膛内生成，由于我国垃圾原料的多样性，以及炉膛内焚烧温度不均匀性，3T+E技术只能减少二嗯英的生成；目前，垃圾焚烧除去二噁英主要采用活性炭吸附烟气中的二噁英，最后通过袋式收尘器收集去除二噁英，吸附了二噁英和尘埃的活性炭也称为生活垃圾焚烧飞灰，属于《国家危险废物名录》口中的HW18类危险废物，对环境和人体健康有极大的伤害；根据《生活垃圾焚烧控制标准》(GB18485
‑
2014)规定：“生活垃圾焚烧飞灰应该按危险废弃物管理”，通常采用固化或热熔融的高成本处理方法对飞灰进行无害化处理；利用3T+E高温分解二噁英或采用活性炭吸附处理二噁英的工艺流程长，处理设备复杂，成本高，极大地增加了垃圾处理的综合运行成本；
[0003]现有技术已公开了一些解决这方面问题的技术方案，例如：本专利技术申请人在授权的USP6,133,491《一种从生活垃圾和/或有机废弃物制取烃类的方法和设备》，在授权的ZL200710130127.5《一种连续化处理生活垃圾的方法》和在授权的ZL98117823.5《用生活垃圾和或有机废弃物制取烃类的方法和设备》中，都公开了采用无氧条件下的非焚烧法的干馏方式处理生活垃圾，有不产生二噁英的优点，存在的问题是：以上方法属于垃圾的间接加热方式，间接加热的传热效果差，垃圾干馏的耗能高，通常的需要额外补充燃料给干馏设备加热才能使使垃圾完全分解，极大的增加了垃圾处理的运行成本；
[0004]有关催化剂分解烟气中二噁英的方法已有报导，在CN112191267A《一种催化氧化脱除烟气中二噁英的蜂窝式催化剂及其制备方法》，以及在CN111151263A《一种脱除烟气中二噁英的催化剂及其制备方法和应用》中，是将活性组分、载体和粘合剂先混合在一起，然后进行混炼、陈化成泥料、成型、干燥和煅烧而成；催化剂孔隙的表层成分与其内部成分是一致，即催化剂表面含有大量的非活性的载体成分和催化剂内部含有大量的昂贵的活性组分，催化反应主要发生在催化剂孔隙表层，由于催化剂孔隙表层含有大量的非活性的载体成分，其孔隙表层的活性组分含量低、活性组分分布量小，导致催化剂的催化效果差，催化剂活性组分利用率低；烟气中的二噁英只能与蜂窝状或颗粒状催化剂孔隙表层的活性组分接触而发生催化分解，而催化剂内部含有的大量昂贵的活性组分无法起到催化作用；通常地，一旦催化剂表面“中毒”失效，整体催化剂将被丢弃，包含在催化剂内部的昂贵的活性组
分也被丢弃掉，造成很大的催化剂资源浪费，增大了垃圾处理中气体净化达标处理的综合成本，这是现有公开的颗粒状或蜂窝状二噁英分解催化剂的缺陷。
[0005]通常地，小中型垃圾焚烧装置未设置二次燃烧室，在出现供氧不足和燃烧不均匀的垃圾焚烧中，烟气中含有大量的高沸点有机高分子焦油和重烃物质，在烟气后工序降温过程中，烟气中的气相焦油分子和重烃分子易冷凝成粘稠液体和焦油，粘稠液体和焦油易堵塞设备、管道，以及易堵塞二噁英分解催化剂的表面孔隙，导致催化剂“中毒”失效，极大地影响垃圾焚烧烟气净化处理；现有公开的UV光解废气净化器和等离子废气净化器只能分解室温下易挥发性有机物(VOCs)，即在常温下处于气相的小分子非甲烷碳氢化合物(简称NMHCs)、气相含氧有机化合物、气相卤代烃、气相含氮有机化合物和气相含硫有机化合物，不能分解室温下的粘稠液体和焦油。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的就是要弥补现有技术的缺乏，提供在催化剂的作用下将烟气中的二噁英彻底分解变成二氧化碳、水和氯化氢，再通过碱液喷淋除去氯化氢的垃圾处理方法。
[0007]本专利技术一种催化分解二噁英处理垃圾的方法，包括以下步骤：
[0008](1)将所述垃圾经加料装置1装入焚烧炉2内并密闭焚烧炉2；
[0009](2)采用鼓风机10将空气送入焚烧炉2内，对垃圾进行焚烧，焚烧炉2内的温度控制在240
‑
600℃，压力为常压，将垃圾进行焚烧至烬；
[0010](3)垃圾焚烧后产生的灰渣靠重力落入焚烧炉2底部的灰渣箱9内后排出；将垃圾焚烧产生的烟气从焚烧炉2中排出；
[0011](4)将焚烧炉2排出的烟气引入吸附装置3内，用蜂窝状或颗粒状吸附剂进行物理吸附和过滤除去烟气中的有机高分子粘性焦油，防止粘性焦油对管道设备和催化固定床5内催化剂的堵塞；
[0012](5)将吸附装置3排出的烟气引入装有蜂窝状或颗粒状脱硫剂的脱硫装置4内，用脱硫剂除去烟气中的酸性气体，如H2S、SO3、SO2、HCL、NO2...；防止硫化物对催化固定床5内催化剂的“中毒”危害；
[0013](6)将脱硫装置4排出的烟气引入催化固定床5内，催化固定床5内配置裂解高分子烃类、焦油和分解二噁英的颗粒状或蜂窝状催化剂(见图2)，催化固定床5内的催化反应温度控制在160
‑
350℃，气体空速为1000
‑
20000/h，烟气中的二噁英在催化剂作用下被分解成为二氧化碳，水和氯化氢，烟气中的有机高分子烃类、焦油被催化裂解成小分子的有机物；
[0014](7)将催化固定床5内的气体排出，输送到气体净化处理系统6中，对烟气中的小分子有机物(VOCs)和酸性气体如HCL、CO2、NO2、SO2、H2S....进行进一步净化处理：即采用UV光解废气处理器、等离子废气净化器对烟气中的小分子有机物(VOCs)进行分解变成为二氧化碳和水；采用碱液(烧碱、石灰乳....)喷淋塔，将烟气中的酸性气体除去，如二噁英分解产生的氯化氢，用碱液发生中和反应除去，采用布袋除尘器对气体中夹带的尘埃和颗粒物进行拦截去除，采用公知的脱硝技术设备，对烟气中的氮氧化物(NO
x
)进行催化(SCR)或非催化处理(SNCR)将氮氧化物转化成N2；
[0015](8)将气体净化处理系统6排出的达标气体通过引风机7和烟囱8排入大气。
[0016]所述的吸附装置3内的吸附剂，是颗粒状或蜂窝状活性炭、沸石分子筛或其它公知
的气体净化吸附剂，优选蜂窝状活性炭；
[0017]所述的脱硫装置4内的脱硫剂，是颗粒状氧化铁脱硫剂、颗粒状氧化锌脱硫剂或其它公知的烟气脱硫剂，优选颗粒状氧化铁脱硫剂；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种催化分解二噁英处理垃圾的方法，包括以下步骤：(1)将所述垃圾经加料装置装入焚烧炉内并密闭焚烧炉；(2)采用鼓风机将空气送入焚烧炉内，对垃圾进行焚烧，焚烧炉内的温度控制在240
‑
600℃，压力为常压，将垃圾进行焚烧至烬；(3)垃圾焚烧后产生的灰渣靠重力落入焚烧炉底部的灰渣箱内后排出；将垃圾焚烧产生的烟气从焚烧炉中排出；(4)将焚烧炉排出的烟气引入吸附装置内，用蜂窝状或颗粒状吸附剂进行物理吸附和过滤除去烟气中的有机高分子粘性焦油；(5)将吸附装置排出的烟气引入装有蜂窝状或颗粒状脱硫剂的脱硫装置内，用脱硫剂除去烟气中的酸性气体；(6)将脱硫装置排出的烟气引入催化固定床内，该催化固定床内配置裂解高分子烃类、焦油和分解二噁英的颗粒状或蜂窝状催化剂，催化固定床内的催化反应温度控制在160
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350℃，气体空速为1000
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20000/h，烟气中的二噁英在催化剂作用下被分解成为二氧化碳，水和氯化氢，烟气中的有机高分子烃类、焦油被催化裂解成小分子的有机物；(7)将催化固定床内的气体排出，输送到气体净化处理系统中，对烟气中的小分子有机物(VOCs)和酸性气体进行进一步净化处理：即采用UV光解废气处理器、等离子废气净化器对烟气中的小分子有机物(VOCs)进行分解变成为二氧化碳和水；采用碱液喷淋塔，将烟气中的酸性气体除去，采用布袋除尘器对气体中夹带的尘埃和颗粒物进行拦截去除，采用公知的脱硝技术设备，对烟气中的氮氧化物(NO
x
)进行催化(SCR)或非催化处理(SNCR)将氮氧化物转化成N2；(8)将气体净化处理系统排出的达标气体通过引风机和烟囱排入大气。2.根据权利要求1所述的一种催化分解二噁英处理垃圾的方法，其特征在于：所述的吸附装置内的吸附剂，是颗粒状或蜂窝状活性炭、沸石分子筛或其它公知的气体净化吸附剂，优选蜂窝状活性炭。3.根据权利要求1所述的一种催化分解二噁英处理垃圾的方法，其特征在于：所述的脱硫装置4内的脱硫剂，是颗粒状氧化铁脱硫剂、颗粒状氧化锌脱硫剂或其它公知的烟气脱硫剂，优选颗粒状氧化铁脱硫剂。4.根据权利要求1所述的一种催化分解二噁英处理垃圾的方法，其特征在于：所述的催化固定床内配置裂解高分子烃类、焦油的颗粒状或蜂窝状催化剂，是常规的烃类热裂解催化剂商品，本发明优选SR
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1催化剂。5.根据权利要求1所述的一种催化分解二噁英处理垃圾的方法，其特征在于：所述的催化固定床5内的分解二噁英的颗粒状或蜂窝状催化剂，可以选择公知的二噁英分解催化剂，本发明优选MH
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1助催化剂和HM
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2催化剂。6.根据权利要求5所述的MH
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1助催化剂，其制备方法包括以下步骤：(1)将40
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60％(wt％)活性氧化铝(a
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AL2O3)粉末(商品)，60
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40(wt％)酸化处理后的精制硅藻土粉末(商品)，按照100％重量百分比例(wt％)进行分别的称重配料、搅拌混合均匀，得到载体；(2)将摩尔比为2∶3的Fe(NO3)3(40mmol/L
‑
Mn(NO3)2(60mmol/L)混合液在330K下用氨水(9％)调节PH＝9，得到棕黑色沉淀物，将沉淀物洗涤后，330K下干燥2h，420K下烘干24h，粉
粹成80目以上细度，得到铁锰复合氧化物(FeO/MnO)，属于一种分解二噁英的催化剂活性组分；(3)将上述(1)制取的30
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35％(wt％)载体，上述(2)制取的35
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45％(wt％)铁锰复合氧化物(FeO/MnO)，10
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15％硫酸镁...

【专利技术属性】
技术研发人员：周鼎力，邢力，
申请(专利权)人：周鼎力，
类型：发明
国别省市：