一种含氟温室气体的捕获方法技术

本发明专利技术公开一种含氟温室气体的捕获方法，包括以下步骤：以

【技术实现步骤摘要】
一种含氟温室气体的捕获方法


[0001]本专利技术涉及温室气体减排材料
，特别涉及一种含氟温室气体的捕获方法
。

技术介绍

[0002]含氟温室气体
(F
‑
gases)
包括氢氟碳化合物
(HFCs)、
六氟化硫
(SF6)、
三氟化氮
(NF3)
和全氟化碳
(PFCs)
，其全球变暖潜能值可达几千甚至上万，被称为超级温室气体
。F
‑
gases
均是
《
京都议定书
》
管控的温室气体
。
[0003]全氟化碳
(PFCs)
是
《
京都议定书
》
中规定需要管控的重要温室气体之一，其中四氟化碳
(CF4)
是其最主要的排放物种
。
相比于
CO2温室气体，
CF4化学性质稳定，大气寿命长，具有极强温室效应，其
100
年全球变暖潜能
(GWP
100
)
值高达
7380。
行业统计显示，
2020
年我国
CF4排放总量约为
0.5
亿吨
CO2当量，其中铝冶炼和半导体制造为主要排放源
。
在铝冶炼过程中，由于“阳极效应”的存在，助溶剂冰晶石
(Na3AlF6)
会与碳阳极反应生成
CF4排放；在半导体制造过程中，
CF4则是重要的干法刻蚀气和清洗气，未反应的
CF4则被排入大气中
。
[0004]目前国家和各地区政府出台的政策中并未对铝冶炼工厂尾气中的含氟温室气体最高允许排放限值作明确规定，只是提倡铝加工企业制定
PFCs
的年削减计划，通过优化工艺
、
循环利用
、
污染治理等措施减少
PFCs
的排放，当前政府主要通过碳排放权管理来限制含氟温室气体的减排
。
开发高效含氟温室气体捕获技术具有重要战略意义
。
该技术既可以有效降低行业温室气体排放，又可以实现氟资源的循环利用
。
[0005]现有技术中关于含氟温室气体的捕获技术报道较少
。
[0006]中国专利
CN106241800B
公开了一种以无烟煤粉和烟煤基活性炭粉作为原料制备的专效吸附四氟化碳的活性炭
。
该材料强度高，堆积比重高，但
CF4吸附量较低
。
[0007]中国专利
CN100503005C
公开了一种以碱土金属离子交换后的沸石作为吸附剂的精制三氟化氮的方法
。
该材料能够选择性吸附
NF3，
从而可以回收被排除的
CF4等杂质，但该方法的分子筛脱附能耗大，且
NF3吸附容量较低
。
[0008]中国专利
CN114789045A
公开了一种用于电子特气分离纯化的有机多孔材料
。
该材料具有可调节的孔隙结构和良好的化学稳定性
、
水热稳定性，但溶剂热合成法条件苛刻，且
CF4吸附量及选择性较低，不能用于大量
CF4气体的捕获
。

技术实现思路

[0009]针对现有技术的不足与缺陷，本专利技术提出了一种含氟温室气体的捕获方法，该方法工艺简单，运行能耗低，吸附剂吸附容量高
、
稳定性强，可以在常温常压下实现含氟温室气体的高效捕获
。
[0010]本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：
[0011]一种含氟温室气体的捕获方法，包括以下步骤：以
100
～
3000h
‑1的空速通入包括含氟温室气体的工业尾气到装有改性吸附剂的捕获器中，所述含氟温室气体至少包括四氟化
碳气体；所述改性吸附剂对流入的工业尾气中的含氟温室气体在
10
～
90℃
吸附温度下进行吸附，当流出的工业尾气中的四氟化碳浓度降至
0.1
～
1000ppm
时，停止吸附；所述改性吸附剂为金属阳离子改性分子筛
。
[0012]所述含氟温室气体除了四氟化碳外，还包括
C2F6、SF6、C3F8、CHF3、CH2F2、C4F6、C4F8、NF3中的至少一种
。
[0013]本专利技术所述工业尾气含有四氟化碳气体即可
。
优选地，本专利技术所述工业尾气为铝冶炼过程发生阳极效应时排出的包括含氟温室气体的工业尾气，还包括
N2、O2、CO、CO2、HF、SO2中的至少一种
。
[0014]目前，国家提倡铝加工企业减少
PFCs
的排放，但均未明确规定废气中含氟温室气体的最高允许浓度排放限值，当前政府主要通过碳排放权管理来限制含氟温室气体的排放
。
本专利技术可将工业尾气中含氟温室气体的浓度降低至
0.1
～
1000ppm
，助力铝加工企业完成减碳目标
。
[0015]具体地，采用在线质谱对流出工业尾气中的四氟化碳等含氟温室气体浓度进行实时检测，当四氟化碳等含氟温室气体浓度降低至目标值，即可停止吸附
。
所述四氟化碳等含氟温室气体浓度目标值通常为
0.1
～
1000ppm
；优选地，当四氟化碳等含氟温室气体浓度为
0.1
～
100ppm
时，停止吸附；更为优选地，当四氟化碳等含氟温室气体浓度为
0.1
～
10ppm
时，停止吸附
。
[0016]本专利技术所述含氟温室气体的捕获方法中，需合理控制流入工业尾气的含氟温室气体的初始浓度，初始含氟温室气体的浓度过高会导致吸附剂吸附过载，降低了吸附剂对含氟温室气体的捕获效率；初始含氟温室气体的浓度过低，会导致含氟温室气体与吸附剂的接触面积较低，同样也会降低了吸附剂对含氟温室气体的捕获效率
。
[0017]本专利技术所述捕获方法中，所述工业尾气中含氟温室气体的浓度为
0.01
％～5％
。
当含氟温室气体的浓度大于5％时，可经惰性气体进行稀释，将含氟温室气体的浓度降至
0.01
％～5％；优选地，将含氟温室气体的浓度降至
0.1
％～
0.5
％
。
[0018]优选地，所述吸附温度为
20
～
50℃
，吸附压力为
0.05
～
0.15Mpa
，空速为
1000
～...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种含氟温室气体的捕获方法，其特征在于：以
100
～
3000h
‑1的空速通入包括含氟温室气体的工业尾气到装有改性吸附剂的捕获器中，所述含氟温室气体至少包括四氟化碳气体；所述改性吸附剂对流入的工业尾气中的含氟温室气体在
10
～
90℃
吸附温度下进行吸附，当流出工业尾气中的四氟化碳的浓度降至
0.1
～
1000ppm
时，停止吸附；所述改性吸附剂为金属阳离子改性分子筛
。2.
根据权利要求1所述的捕获方法，其特征在于：所述含氟温室气体还包括
C2F6、SF6、C3F8、CHF3、CH2F2、C4F6、C4F8、NF3中的至少一种
。3.
根据权利要求1所述的捕获方法，其特征在于：所述工业尾气还包括
N2、O2、CO、CO2、HF、SO2中的至少一种
。4.
根据权利要求1所述的捕获方法，其特征在于：所述工业尾气中含氟温室气体的浓度为
0.01
％～5％；当含氟温室气体的浓度大于5％时，可经惰性气体进行稀释
。5.
根据权利要求1所述的捕获方法，其特征在于：所述吸附温度为
20
～
50℃
，吸附压力为
0.05
～
0.15Mpa
，空速为
1000
～
2500h
‑1。6.
根据权利要求1所述的捕获方法，其特征在于：所述改性吸附剂是经金属阳离子改性后的分子筛，所述金属阳离子选自
Li
+
、K
+
、Cs
+
、Cu
2+
、Co
2+
、Zn
2+
、Ce
3+
、Fe
3+
、La
3+
中的至少一种，所述分子筛为硅铝比为
2.3
～
1000
的
ZSM
‑5分子筛

【专利技术属性】
技术研发人员：肖浩，朱佳栋，王传钊，杜肖宾，缪光武，王术成，吴江平，刘武灿，张建君，
申请(专利权)人：中化蓝天集团有限公司，
类型：发明
国别省市：