一种热解气处理方法和系统与流程

1.本发明涉及热解气处理技术领域，特别涉及一种热解气处理方法，以及一种适用于该方法的热解气处理系统。


背景技术：

2.二噁英，即二恶英，1,4-二氧杂环己二烯，是一个单环有机化合物。它是一种在工业上没有用处的副产物，一般来说广义的“二恶英”一词泛指含有前述结构的衍生化合物。二噁英包括210种化合物，这类物质非常稳定，熔点较高，极难溶于水，可以溶于大部分有机溶剂，是无色无味的脂溶性物质，所以非常容易在生物体内积累，对人体危害严重。
3.由于现阶段各种工业技术的发展和束缚，在多种工业尾气排放中含有大量的二噁英，严重威胁着周围人类的健康。
4.目前常用的二噁英控制方法主要是湿法除尘、活性炭吸附、催化分解、化学处理，烟气极冷技术和电子束照射等。这些传统方法除极冷技术外都是在二噁英形成后在进行烟气处理，处理成本往往过高，且在处理二噁英的同时也会产生的废弃物，仍需要进一步处理，增加了二次处理的成本，也增加了环境再次污染风险。烟气极冷技术虽然可以跳过二噁英的生成温度区域，但是往往整体设备的投资相对过高，设备技术要求也远高于其他传统的处理方法。
5.因此，如何设计一种操作简单、成本低廉、无二次污染物的二噁英控制方法，是目前本领域技术人员亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

6.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种热解气处理方法和一种热解气处理系统，其通过固化二噁英形成的前驱物化合物(即氯化物)来减少二噁英的形成，进而使烟气中二噁英的含量达到国家或优于国家标准的排放。
7.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
8.一种热解气处理方法，包括如下步骤：
9.步骤s1：通过向热解气管道中喷射液态脱氯剂的方式对所述热解气管道中的初始热解气进行脱氯处理，得到脱氯后的热解气，以及混合在脱氯后的热解气中的nacl；
10.步骤s2：对nacl进行收集处理；
11.步骤s3：对脱氯后的热解气进行燃烧处理。
12.可选地，上述热解气处理方法的步骤s1包括：
13.步骤s101：通过储液罐存放所述液态脱氯剂；
14.步骤s102：通过增压泵以及液体输送管道将所述储液罐内的所述液态脱氯剂输送至雾化喷头；
15.步骤s103：通过所述雾化喷头将所述液态脱氯剂喷入所述热解气管道中，以对所述初始热解气进行脱氯处理。
16.可选地，在上述热解气处理方法中，所述液态脱氯剂为na2co3溶液。
17.可选地，在上述热解气处理方法的步骤s101中还包括：通过加温系统控制所述储液罐内的溶液温度保持在34℃至36℃。
18.可选地，在上述热解气处理方法的步骤s1中，通过高温烟气换热系统控制所述热解气管道的内腔温度不低于300℃，不高于700℃，其中：
19.所述热解气管道包括内部输气管道和外部加热套管，所述内部输气管道用于输送所述初始热解气和脱氯后的热解气；所述外部加热套管套设在所述内部输气管道的外侧，与所述内部输气管道之间形成环形管廊；
20.所述高温烟气换热系统包括用于向所述环形管廊内输送高温烟气的高温烟气输送系统、用于检测所述内部输气管道的内腔温度的温度检测系统、根据所述内腔温度控制所述高温烟气输送量的控制系统。
21.可选地，在上述热解气处理方法的步骤s2中，通过降温和在线清灰的方式对nacl进行收集处理。
22.一种适用于上述热解气处理方法的热解气处理系统，所述热解气处理系统包括：
23.用于盛放液态脱氯剂的储液罐；
24.用于输送初始热解气的热解气管道；
25.用于将所述液态脱氯剂输送进所述热解气管道中与所述初始热解气混合的喷液系统，所述喷液系统的进口与所述储液罐连通，所述喷液系统的出口与所述热解气管道连通。
26.可选地，在上述热解气处理系统中，所述热解气管道包括内部输气管道和外部加热套管，其中：
27.所述内部输气管道用于输送所述初始热解气和脱氯后的热解气；
28.所述外部加热套管套设在所述内部输气管道的外侧，与所述内部输气管道之间形成用于输送高温烟气的环形管廊。
29.可选地，在上述热解气处理系统中，所述热解气管道的内腔温度通过高温烟气换热系统进行恒温控制，所述高温烟气换热系统包括：
30.用于向所述环形管廊内输送高温烟气的高温烟气输送系统；
31.用于检测所述内部输气管道的内腔温度的温度检测系统；
32.根据所述内腔温度控制所述高温烟气输送量的控制系统。
33.可选地，在上述热解气处理系统中，所述喷液系统包括液体输送管道、增压泵、雾化喷头，其中：
34.所述增压泵设置在所述液体输送管道中，所述液体输送管道的一端连接所述储液罐，另一端连接所述雾化喷头，所述雾化喷头设置在所述热解气管道中。
35.可选地，在上述热解气处理系统中，所述热解气管道中固定安装有一个或多个环形安装座，所述环形安装座与所述热解气管道同轴布置，并且，所述环形安装座上沿周向依次设置有多个所述雾化喷头。
36.可选地，在上述热解气处理系统中，所述热解气管道中固定安装有一个或多个所述中环安装座，所述中环安装座位于所述热解气管道的中心轴线上，并且，所述中环安装座设置有多个所述雾化喷头。
37.可选地，在上述热解气处理系统中，还包括加温系统，用于控制所述储液罐内的溶液温度保持在34℃至36℃；
38.所述加温系统包括用于对所述储液罐内的液态脱氯剂进行加热的加热管，所述加热管设置在所述储液罐内，或包覆在所述储液罐外，所述加热管的进口连接加热介质输入管道，所述加热管的出口连接加热介质输出管道，所述加热介质输入管道设置有流量控制阀。
39.可选地，在上述热解气处理系统中，所述加温系统中还包括：
40.用于检测所述储液罐内的液态脱氯剂的液体总量的液位传感器；
41.用于检测所述储液罐内的液态脱氯剂的液体温度的温度传感器；
42.若所述温度传感器检测到的液体温度高于预设温度值，或者，所述液位传感器检测到的液位低于预设液位值，则通过流量控制阀降低所述加热介质输入管道的进气流量值。
43.从上述技术方案可以看出，本发明提供的热解气处理处理方法和热解气处理系统中，在高温热解气中就开始用脱氯剂固化氯离子，从而在裂解汽进入燃烧状态之前，就通过固化裂解汽中的氯化物(二噁英形成的前驱物化合物)来减少二噁英的形成，从而在二噁英形成前就已经开始遏制形成二噁英的前驱化合物的含量，杜绝热解气中的氯离子进入燃烧系统，减少二噁英的形成，进而使烟气中二噁英的含量达到国家或优于国家标准的排放。而且，本发明提供的热解气处理处理方法和热解气处理系统在具体实施时，操作简单，技术实现难度很低；运营成本和消耗耗材成本低；无二次污染物产生。固化产物可以进行二次回收。
附图说明
44.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
45.图1为本发明实施例提供的热解气处理系统的结构示意图；
46.图2为本发明实施例提供的环形雾化组件在热解气管道内的安装结构示意图；
47.图3为本发明实施例提供的中环雾化组件在热解气管道内的安装结构示意图；
48.图4为本发明实施例提供的环形雾化组件和中环雾化组件在热解气管道中共存时的组装结构示意图。
49.其中：
50.1：加热介质输入管道，2：流量控制阀，3：加热管，
51.4：液位传感器，5：液体温度传感器，
52.6：加热介质输出管道，7：尾气净化系统，
53.8：液体输送管道，9：储液罐，
54.10：雾化喷头，11：雾化喷头电子传感阀，
55.12：环形雾化组件，14：喷头群，
56.15：热解气温度传感器，16：热解气压力传感器，17：热解气流量传感器，
57.18：外部加热套管，19：内部输气管道。
具体实施方式
58.本发明公开了一种热解气处理方法和一种热解气处理系统，其通过固化二噁英形成的前驱物化合物(即氯化物)来减少二噁英的形成，进而使烟气中二噁英的含量达到国家或优于国家标准的排放。
59.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
60.鉴于二噁英的形成主要是含有氯离子的化合物在高温和金属催化剂的情况下发生化学反应尔形成。因此，本发明实施例提供了一种热解气处理方法，该方法包括如下步骤：
61.步骤s1：通过向热解气管道中喷射液态脱氯剂的方式对热解气管道中的初始热解气(热解气，又称为裂解气)进行脱氯处理，得到脱氯后的热解气，以及混合在脱氯后的热解气中的nacl；
62.步骤s2：对nacl进行收集处理；
63.步骤s3：对脱氯后的热解气进行燃烧处理。
64.可见，本发明实施例提供的热解气处理方法中，在高温热解气中就开始用脱氯剂固化氯离子，从而在在裂解汽进入燃烧状态之前，就通过固化裂解汽中的氯化物(二噁英形成的前驱物化合物)来减少二噁英的形成，从而在二噁英形成前就已经开始遏制形成二噁英的前驱化合物的含量，杜绝热解气中的氯离子进入燃烧系统，减少二噁英的形成，进而使烟气中二噁英的含量达到国家或优于国家标准的排放。
65.具体实施时，上述步骤s2中收集nacl的方式为：通过降温和在线清灰的方式令nacl以固体的形式进行收集处理，继而还可以对收集得到的nacl经过提纯处理，然后进行二次工业利用。
66.可见，本发明实施例提供的热解气处理方法中，在高温热解气中将主要含有氯离子的化合物hcl用脱氯剂固化成nacl，进而对nacl固相物收集，从而固化了热解气中的氯离子，进而杜绝热解气在进入燃烧系统燃烧时产生二噁英。
67.具体实施时，上述步骤s1中，通过向热解气管道中喷射液态脱氯剂的方式对初始热解气进行脱氯处理。
68.具体地，上述步骤s1包括：
69.步骤s101：通过储液罐存放液态脱氯剂；
70.步骤s102：通过增压泵以及液体输送管道将储液罐内的液态脱氯剂输送至雾化喷头；
71.步骤s103：通过雾化喷头将液态脱氯剂喷入热解气管道中，以对初始热解气进行脱氯处理。
72.优选地，上述液态脱氯剂为na2co3溶液。但是并不局限于此，在其它具体实施例中，本领域技术人员还可以根据实际需要采用其他符合要求的脱氯剂，本发明对此不作具体限
定。
73.具体实施时，鉴于na2co3在35.4℃的时候溶解度最高，因此，在上述热解气处理方法的步骤s101中，还通过加温系统来控制储液罐内的溶液温度，使之尽可能的保持在34℃至36℃(优选为恒定温度35.4℃)。
74.在优选实施例中，上述步骤s1中，通过高温烟气换热系统控制热解气管道的内腔温度不低于300℃，不高于700℃。该高温烟气换热系统是指通过高温烟气对热解气管道进行加热的系统。
75.具体地，上述热解气管道包括内部输气管道和外部加热套管，内部输气管道用于输送初始热解气和脱氯后的热解气，外部加热套管套设在内部输气管道的外侧，与内部输气管道之间形成环形管廊。而高温烟气换热系统包括用于向环形管廊内输送高温烟气的高温烟气输送系统、用于检测内部输气管道的内腔温度的温度检测系统、根据内腔温度控制高温烟气输送量的控制系统。
76.本发明具体实施例提供了一种适用于上述热解气处理方法的热解气处理系统。请参阅图1至图4，该热解气处理系统包括：用于盛放液态脱氯剂的储液罐9；用于输送初始热解气的热解气管道；用于将储液罐9内的液态脱氯剂输送进热解气管道中与初始热解气混合的喷液系统，该喷液系统的进口与储液罐连通，该喷液系统的出口与热解气管道连通。
77.具体地，在上述热解气处理系统中，热解气管道包括内部输气管道19和外部加热套管18。其中：内部输气管道19用于输送初始热解气和脱氯后的热解气；外部加热套管18套设在内部输气管道19的外侧，与内部输气管道19之间形成用于输送高温烟气的环形管廊(或称为环形腔体)。
78.而且，热解气管道的内腔温度通过高温烟气换热系统进行恒温控制，高温烟气换热系统包括用于向环形管廊内输送高温烟气的高温烟气输送系统、用于检测内部输气管道的内腔温度的温度检测系统、根据内腔温度控制高温烟气输送量的控制系统。
79.可见，本发明实施例提供的热解气处理系统中的热解气管道为套管结构，该套管结构的环形管廊(即外部加热套管18和内部输气管道19之间形成的环形腔体)连接高温烟气输送管道，从而形成高温烟气换热系统。在生产过程中，向套管的环形管廊输送高温烟气，即可对内部输气管道19中的热解气进行加热，使热解气管道内腔温度保持在不低于300℃且不高于700℃的最优温度范围。
80.进一步地，该热解气管道的内部输气管道19内还设置有热解气温度传感器15、热解气压力传感器16、热解气流量传感器17。从而，能够对热解气管道内的热解气温度、热解气压力、热解气流量进行实时监测，并根据热解气温度控制环形管廊内的高温烟气的流量和流速，以此间接控制热内部输气管道19的内腔温度。而且，通过热解气流量和热解气压力能够计算热解气的总量，进而控制整个雾化系统(所有雾化喷头)喷入内部输气管道19的液态脱氯剂的量。具体地，也可根据各位置的热解气压力和流量来控制对应位置的脱氯剂的喷射量，使脱氯剂喷射量与热解气的流量保持预设比例，从而对热解气进行最大效率的脱氯处理，而且避免脱氯剂喷射过量导致管内温度过低，保证热解气管道内的温度保持在合适范围。
81.具体地，在上述热解气处理系统中，喷液系统包括液体输送管道8、增压泵、雾化喷头10(一般设置有多个)。其中，增压泵设置在液体输送管道8中，液体输送管道8的一端连接
储液罐9，另一端连接多个雾化喷头10，多个雾化喷头10均设置在热解气管道中。
82.具体地，在上述热解气处理系统中，热解气管道的内部输气管道18中固定安装有一个或多个环形雾化组件12。每个环形雾化组件12包括环形安装座和多个雾化喷头10。具体请参见图1和图2，内部输气管道18中固定安装有一个或多个环形安装座，每个环形安装座与热解气管道同轴布置，每个环形安装座上沿周向依次设置有多个雾化喷头10，从而构成环形雾化组件12。
83.具体地，每个环形雾化组件12中，环形安装座上设置的多个雾化喷头10均与用于输送液态脱氯剂的液体输送管道连通。其中，环形安装座与内部输气管道18的内壁适配，环形安装座上设置的多个雾化喷头10均靠近内部输气管道18的内壁布置，也就是说，如图1和图2中所示，多个雾化喷头10通过环形安装座固定安装在内部输气管道18的内壁附近。其中，环形安装座上设置的多个雾化喷头10的喷射方向均为朝向环形安装座的中心方向喷射液态脱氯剂，或者，在其它具体实施例中，也可以是向与初始热解气逆流的方向喷射，或根据实际需要调整至其他喷射角度。
84.具体地，在每个环形雾化组件12中，多个雾化喷头10在环形安装座上的排列方式是可以是沿热解气管道内壁360度均匀排列，具体可参见图2。或者，在其它具体实施例中，多个雾化喷头10在环形安装座上的排列方式，还可以是以其他组合方式有规则排列，例如每两个/三个或一组均匀分布，或者也可以是无规则排列。
85.在优选实施例中，热解气管道的内部输气管道18中沿轴向依次设置有多个环形雾化组件12。多个环形雾化组件12中的雾化喷头10，可以是同轴排布，或者也可以交错排布，或者也可以是其它排布方式，每个环形安装座上的多个雾化喷头10可以在环形截面全部排满或者不排满，其排列数量不做限定，但是优选间隔不小于1mm。
86.具体地，请参见图1和图3，在上述热解气处理系统中，热解气管道的内部输气管道18中固定安装有一个或多个喷头群14。每个喷头群14包括中环安装座和设置在中环安装座上的多个雾化喷头10。其中，该中环安装座固定设置在内部输气管道18的中心轴线上，中环安装座设置有多个雾化喷头10，多个雾化喷头10呈球刺状排列，从而形成喷头群14。
87.具体地，在单个喷头群14中，中环安装座设置的多个雾化喷头10均与用于输送液态脱氯剂的液体输送管道8连通。其中，中环安装座设置在热解气管道的中心轴线上(即内部输气管道18的中心轴线上)，从而中环安装座设置的多个雾化喷头10也位于热解气管道的中心轴线附近，其喷射方向为朝向远离热解气管道的中心轴线的方向喷射，或者，在其它具体实施例中，也可以是向与初始热解气逆流的方向喷射，或根据实际需要调整至其他喷射角度。
88.具体地，单个喷头群14中，中环安装座上的多个雾化喷头10位于用于输送液态脱氯剂的液体输送管道8的出液末端，形成呈球刺状排列的喷头群14，从而可以将雾化后的液态脱氯剂在360度立体空间内无死角喷射。
89.在具体实施时，可以根据实际需要，仅在热解气管道的内部输气管道18中设置一个或多个环形雾化组件12，或仅在热解气管道的内部输气管道18中设置一个或多个喷头群14，或者，还可以同时在热解气管道的内部输气管道18中设置环形雾化组件12和喷头群14(具体可参见图4)。其中，环形雾化组件12可以沿着通知支撑架伸入管道内，或者通过底座固定安装在管道内壁上；喷头群14可以直接以插管的方式安置在内部输气管道18的中间位
置。此两种方式可以单一布置也可以相互搭配布置，其安装方式和尺寸主要是与内部输气管道18的管道直径和长度相关。
90.优选地，部分或全部雾化喷头10可通过外部传动结构来控制前进、后退、旋转，以控制雾化喷头喷射端的液体喷出方向，从而，雾化喷头10的喷射方向可以适当转动，转动角度和方向以热解气的压力和流速相关。调节喷头方向可以使雾化气体与热解气充分接触发生化学反应，也可以调节热解气的压力和流速，从而使热解气匀速进入燃烧系统。控制雾化喷头10动作的转动伸缩控制端子(即用于控制外部传动螺杆动作的控制端子)与热解气管道中的热解气压力传感器16、热解气温度传感器15、热解气流量传感器17相关联。其中，热解气温度传感器15主要控制雾化喷头电子开关(即雾化喷头电子传感阀11)开启的时间长短。原则上，在固定压力的情况下，雾化喷头电子开关开启时间不小于0.001秒。
91.具体实施时，需要注意的是，要严格控制脱氯剂在内部输气管道18内的喷入量，不能让热解气温度降至300℃以下。优选采用多点喷射的原理保证热解气不降温的同时也保证了脱氯剂能够足量喷入。
92.在优选实施例中，上述热解气处理系统中还设置有加温系统。该加温系统用于控制储液罐9内的溶液温度保持在恒定温度范围内。例如，储液罐9内的液态脱氯剂为na2co3溶液，鉴于na2co3在35.4℃的时候溶解度最高，因此通过加温系统来控制储液罐内的温度保持在34℃至36℃(优选为恒定温度35.4℃)。
93.具体地，如图1中所示，该加温系统包括加热介质输入管道1、加热管3、加热介质输出管道7。其中：加热管3的进口连接加热介质输入管道1，加热管3的出口连接加热介质输出管道7，加热管3用于对储液罐内的液态脱氯剂进行加热。
94.具体实施时，可以将加热管3设置在储液罐内直接接触储液罐内的液态脱氯剂以对其进行加热；或者，也可将加热管3包覆在储液罐外，通过对储液罐进行加热，继而通过储液罐将热量传递给液态脱氯剂的方式对液态脱氯剂进行加热。
95.进一步地，加热介质输入管道1设置有流量控制阀2；储液罐9内设置有液位传感器4和液体温度传感器5，液位传感器4用于检测储液罐9内的液态脱氯剂的液体总量，液体温度传感器5用于检测储液罐9内的液态脱氯剂的液体温度。若液体温度传感器5检测到的储液罐9内的液体脱氯剂的温度高于预设温度值，或者，液位传感器4检测到的储液罐9内的液体脱氯剂的液位低于预设液位值，则通过流量控制阀2降低加热介质输入管道1的进气流量值，以使储液罐9内的溶液温度维持在一个恒定温度(以脱氯剂na2co3为例，储液罐9内的恒定温度为35.4℃)，避免罐内液体温度过高，且令脱氯剂在溶液中的溶解度最高，保证用最少的溶媒就能带入相对较多的脱氯剂。
96.在具体实施例中，上述加热介质输入管道1内输送的加热介质为温度较高的热气(例如高温烟气，或系统内其它热量较高的介质)，上述加热介质输出管道6连接尾气净化系统7。
97.综上，本发明实施例提供的热解气处理方法及其系统的基本原理为(以na2co3溶液作为脱氯剂为例)：
98.将na2co3溶解至35.4℃的液体溶媒(溶媒可以是水，也可以是其他无害液体)中，形成液态脱氯剂；
99.液态脱氯剂通过增压泵注入液体输送管道的主管道中；
100.通过液体输送管道的各个子管道传送至每一个雾化喷头，通过多个雾化喷头将na2co3溶液喷入至热解气管道内腔(即内部输气管道18中)，当热解气通过雾化喷头所在位置的时候，雾化液体中的na2co3与热解气中的hcl发生化学反应生成nacl、h2o和co2。进而将热解气中的hcl以nacl的形式固化下来，使之不能参与后面的燃烧，进而从源头上控制了二噁英的形成；
101.上述过程中生成的nacl通过简单的降温和在线清灰系统以固体的形式收集起来，经过提纯后可以进行二次工业利用。
102.其中发生的主要化学反应有以下几个方面：
103.当热解气管道温度控制在700℃以下时，
104.na2co3+2hcl＝2nacl+h2o+co2105.na2co3+h2o+co2＝2nahco3106.当热解气管道温度达到700℃以上时,
107.nacl+h2o+co2＝nahco3+hcl
108.2nahco3＝na2co3+co2+h2o
109.na2co3+h2o＝2naoh+co2110.nacl+h2o＝naoh+hcl
111.综上可见，本发明具体实施例提供的热解气处理方法及热解气处理系统的优点至少包括：
112.操作简单，技术实现难度很低；
113.运营成本和消耗耗材成本低；
114.无二次污染物产生。固化产物可以进行二次回收。
115.最后，需要说明的是，本文中所说的热解气是指物质(尤其是有机物)受热发生分解/裂解后产生的气体，有一定的热值。
116.还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
117.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
118.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。