一种焦炉炉头烟多污染物深度净化的方法技术

本发明专利技术公开了一种焦炉炉头烟多污染物深度净化的方法，其首先对焦炉炉头烟进行喷淋，达到降温的目的；之后烟气经过电滤体系，去除粉尘及焦油；除尘除焦后的烟气经过缓冲区后进入到吸附电催化体系中，CO、VOCs被选择性吸附富集趋于饱和时启动催化电阻丝激发高温自由基协同催化氧化过程，碳组分被快速彻底氧化为CO2和H2O；后续烟气经喷淋吸收体系吸收以及分级结晶，对硫硝碳进行全量回收，实现焦炉炉头烟净化；该发明专利技术为焦炉炉头烟气的深度净化提供了系统的解决方法。了系统的解决方法。了系统的解决方法。

【技术实现步骤摘要】
一种焦炉炉头烟多污染物深度净化的方法


[0001]本专利技术属于气体净化
，具体涉及一种焦炉炉头烟气深度净化的方法。

技术介绍

[0002]焦化过程所产生的烟尘等污染物已成为工业领域的主要污染源之一，随着我国产业政策的调整，对焦炉等相关设备的环保要求提高。焦炉区域产生的烟尘通常被称为焦炉炉头烟，其主要分为两部分：一部分是结焦过程中的烟排放逸出的散烟，包括上升管放散烟气和炉门炉体因密封不严而逸散的烟尘等；另一部分是机械操作过程中产生的烟尘，主要包括焦炉四大车在运行过程中引起的焦炉两侧炉门、炉顶装煤孔等的外逸烟尘以及焦侧出焦过程中焦炭产生的大量烟尘。针对机械化过程中烟气排放的治理，各个企业会基于各自的厂区地形特征及企业经济实力选择性的进行投入，主要分为车载除尘与地面除尘站集尘除尘两类，但并没有统一的可靠治理方式。焦炉炉头烟具有含污染物种类多、危害大，污染发生源多、面广、分散且连续性和阵发性并存等特点，一直以来都是焦化行业污染控制的难点。
[0003]在焦炉生产过程中，装煤和出焦等环节产生大量有毒含尘污组织排放的废气，由于装煤和出焦环节氧化氛围与还原氛围较为复杂，因此在产生的炉头烟气中存在有还原毒气与氧化毒气并存的情况，导致现有的处理技术对其处理难度较大，焦炉炉头烟中含有固体悬浮物、苯可溶物、苯并芘、VOCs、H2S、HCN、NH3、SO2、NOx等有害物质，如长期接触对人体健康十分有害。现有的处理技术一般只是对炉头烟进行除尘处理，之后就进行排放，但是在治理过程中存在有很多技术难点，比如炉头烟气温度较高，且伴有焦油，很容易糊袋或者烧袋，影响系统的稳定性，且目前炉头烟成分复杂，并非只有分成及焦油两种污染物质，目前对于该种复杂烟气尚未由很好的净化技术，成为焦炉烟气治理中的重要难点。

技术实现思路

[0004]针对现行的焦炉炉头烟气处理工艺无组织排放严重，多采用布袋除尘，处理工艺落后，很容易产生烧袋、糊袋，无法做到硫硝尘等多气态污染物的同步处理等问题，本专利技术提供了一种焦炉炉头烟多污染物深度净化的方法，该工艺由“电滤+吸附电催化燃烧+催化吸收及分步结晶”三个体系组成，首先采用电滤技术将炉头烟中颗粒物及焦油拦截，混合气体通过电催化体系，实现CO、VOCs、还原性污染物、NO等多污染物的同步电催化燃烧，最后通过喷淋吸收体系对尾气中的硫硝碳进行高效催化吸收，并通过分级结晶进行资源化回收。
[0005]本专利技术方法首先对焦炉炉头烟进行喷淋，达到降温的目的；之后烟气经过电滤体系，去除粉尘及焦油；除尘除焦后的烟气经过缓冲区后进入到吸附电催化体系中，CO、VOCs被选择性吸附富集趋于饱和时启动催化电阻丝激发高温自由基协同催化氧化过程，碳组分被快速彻底氧化为CO2和H2O；后续烟气经喷淋吸收体系吸收以及分级结晶，对硫硝碳进行全量回收，实现焦炉炉头烟净化。
[0006]所述喷淋降温中的喷淋液包括工业用水、熄焦水，喷淋流量为0.1~30L/s，降温后
为干烟气，烟气温度降至200℃~300℃，降温后解决烟气爆炸问题；所述电滤体系中设置有板式过滤件、阴极，板式过滤件基底为带孔不锈钢板或陶瓷板，其外覆盖有带催化剂的电滤布（电滤布参照201410368552.8中方法制得，采用电沉积的方法在电滤布表面负载催化剂），催化剂包括Ag、Cu、CO、Ni、TiO2、CuO、Al2O3、CeO2、MnO2、MnO2/Al2O3、CuO/MnO2、CuO/ZnO/MgO/Al2O3、Pd/Al2O3、Co3O4/CeO2中的一种或多种，板式过滤件接入高频高压交流电源，输出电压 0.1~80kV，输出频率为0.1~30kHz；阴极为电针状电极、线状电极中的一种，电极材料为碳化硅、碳纤维、不锈钢、纯钼中的一种；目的以产生等离子体及自由基裂解重焦油，解决糊袋问题；所述吸附电催化体系，是在收集气体时利用材料吸附将CO、VOCs等物质吸附于材料中，当收集停止或材料趋近于吸附饱和时启动催化电阻丝，在高温下产生大量高温自由基对吸附的有毒物质进行降解，并实现吸附材料再生；吸附电催化体系包括壳体、填充在壳体内的吸附材料、催化电阻丝，其中吸附材料是由MOFs材料、多孔碳基材料（活性碳、石墨烯、碳纳米管等）、沸石分子筛、硅胶或活性氧化铝作为载体，通过水热法、浸渍法或固相研磨热分散法将催化活性成分（Cu（NO3）2·
3H2O、AgCl、稀土、CoCl2·
6H2O、CuOx、MnOx、CeO2、Co3O4、Cr2O3、NiO、TiO
x
等）引入到载体中制得；催化电阻丝设置在吸附材料中，催化电阻丝是以镍铬合金、铁铬铝合金为载体，通过电沉积的方法在其上负载高温自由基催化剂，高温自由基催化剂为钴基双金属催化剂、单原子催化剂（Cu、Ag、Au、Fe、Ni、Co等）或氮改性碳基材料（石墨相氮化碳、M
‑
N
‑
C型碳材料），催化电阻丝间距为0.1cm~10cm，催化电阻丝接入低压直流电源，输出电压0.1~360V，接入电源后产生温度为800℃~1500℃。
[0007]所述喷淋吸收体系采用多级喷淋塔，气体由下而上进入，喷淋液由上而下喷淋，喷淋液为浓度10%~20%氨水、浓度5%~10%的石灰乳溶液、浓度5%~10%的NaClO2溶液、浓度5%~10%的Na2S2O3溶液、浓度5%~10%的NaOH溶液中的一种或多种混合溶液；或者喷淋液为乳液催化吸收剂，乳液催化吸收剂由油相与水相按体积比为1:9~3:7的比例超声混合制得，其中油相为1
‑
丁基
‑
3甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐、1
‑
辛基
‑3‑
甲基咪唑六氟磷酸盐、石油衍生物、柴油衍生物、正己烷、正庚烷、N
‑
甲基吡咯烷酮、四氯化碳等疏水性物质中的一种或几种，水相为纯水
‑
二甲基亚砜混合液、无机盐水溶液
‑
二甲基亚砜混合液中的一种，其中无机盐溶液可为浓度为5%~10%的CaCl2、FeCl2、CuCl2、ZnCl2、NaCl、MgCl2、CoCl2、MoCl2、PdCl2、Ca(NO3)2、Fe(NO3)2、CuCl2、Zn(NO3)2、NaNO3、Mg(NO3)2、Co(NO3)2、Mo(NO3)2、Pd(NO3)2、CaSO4、FeSO4、CuSO4、ZnSO4、Na2SO4、MgSO4、CoSO4、MoSO4、PdSO4中的一种或多种，纯水或无机盐水溶液:二甲基亚砜的体积比为1:1。
[0008]所述分级结晶是由可调控温度的结晶再生设备构成，通过喷淋吸收液将尾气中的硫硝等组分进行全量吸收，进入到分步结晶装置中，调整结晶装置的温度（0.1℃~150℃）、溶析结晶助剂（乙醇、丙醇、乙酸、柠檬酸、EDTA、二甲基亚砜、N
‑
甲基吡咯烷酮）、pH（3~10）等条件对吸收液中的盐组分（硫酸盐、硝酸盐、碳酸盐）进行分步结晶脱出；调节pH药剂可选用10%~20%氨水、10%~20%NaOH、20%~30%HNO3、20%~本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种焦炉炉头烟多污染物深度净化的方法，其特征在于：首先对焦炉炉头烟进行喷淋，达到降温的目的；之后烟气经过电滤体系，去除粉尘及焦油；除尘除焦后的烟气经过缓冲区后进入到吸附电催化体系中，CO、VOCs被选择性吸附富集趋于饱和时启动催化电阻丝激发高温自由基协同催化氧化过程，碳组分被快速彻底氧化为CO2和H2O；后续烟气经喷淋吸收体系吸收以及分级结晶，对硫硝碳进行全量回收，实现焦炉炉头烟净化。2.根据权利要求1所述的焦炉炉头烟多污染物深度净化的方法，其特征在于：喷淋降温中的喷淋液包括工业用水、熄焦水，喷淋流量为0.1~30L/s，降温后为干烟气，烟气温度降至200℃~300℃。3.根据权利要求2所述的焦炉炉头烟多污染物深度净化的方法，其特征在于：电滤体系中设置有板式过滤件、阴极，板式过滤件基底为带孔不锈钢板或陶瓷板，其外覆盖有带催化剂的电滤布，催化剂包括Ag、Cu、CO、Ni、TiO2、CuO、Al2O3、CeO2、MnO2、MnO2/Al2O3、CuO/MnO2、CuO/ZnO/MgO/Al2O3、Pd/Al2O3、Co3O4/CeO2中的一种或多种，板式过滤件接入高频高压交流电源，输出电压 0.1~80kV，输出频率为0.1~30kHz；阴极为电针状电极、线状电极中的一种，电极材料为碳化硅、碳纤维、不锈钢、纯钼中的一种。4.根据权利要求3所述的焦炉炉头烟多污染物深度净化的方法，其特征在于：吸附电催化体系包括壳体、填充在壳体内的吸附材料、催化电阻丝，其中吸附材料是由MOFs材料、多孔碳基材料、沸石分子筛、硅胶或活性氧化铝作为载体，通过水热法、浸渍法或固相研磨热分散法将催化活性成分引入到载体中制得；催化电阻丝设置在吸附材料中，催化电阻丝是以镍铬合金、铁铬铝合金为载体，通过电沉积的方法在其上负载高温自由基催化剂，高温自由基催化剂为钴基双金属催化剂、单原子催化剂或氮改性碳基材料，催化电阻丝间距为0.1cm~10cm，催化电阻丝接入低压直流电源，输出电压0.1~...

【专利技术属性】
技术研发人员：瞿广飞，李志顺成，季炜，袁永恒，徐尤枭，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：