一种净化工业废气中砷化氢气体的方法

文档序号:10522282阅读:796来源:国知局
一种净化工业废气中砷化氢气体的方法
【专利摘要】本发明涉及一种净化工业废气中砷化氢气体的方法。先配制酞菁钴溶液与Fe3+、Mn2+和Ni2+中的一种或几种离子的混合改性溶液,将分子筛放入该改性液中,经浸渍,干燥,焙烧得分子筛改性催化剂。将该分子筛改性催化剂放入固定床反应器中,对体积百分含量为80~90%的CO,体积百分含量小于2%的O2,AsH3浓度500~1600mg/m3的工业废气进行固相催化氧化净化,将其中的砷化氢含量降至0.3mg/m3以下。该改性分子筛催化剂具有低温活性高,能在含有CO、H2S、SO2、COS、PH3等的复杂工业气体气氛中使用,对AsH3具有良好的选择性。可在大型焦化厂、黄磷生产厂、电石厂等厂家应用,为我国空气污染控制及一碳化工工艺开发提出一条可行途径。
【专利说明】
一种净化工业废气中砷化氢气体的方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种净化工业废气中砷化氢气体的方法,属于废气治理化工技术领域。
【背景技术】
[0002]砷化氢为无色气体,属高毒类物质,其毒性比路易氏毒气大7倍,比卡可基砷酸钠大400倍。工业生产中,含砷硅铁的冶炼和贮存时,接触潮湿空气或用水浇熄炽热含砷矿物的炉渣会产生砷化氢;电石制造、乙炔的生产和使用、金属制品的酸浇、蓄电池充电、生产合成染料等场合,都会产生砷化氢。尤其在电石生产中,每生产It电石产生的电石炉气约为400m3,其组成为:C0:80% ?90%;C02:0.2%?5% ;N 2:1 %?2% ;0 2:2% 以下;AsH3:500 ?1500mg/m3和浓度小于300mg/m3硫、磷杂质气体,特别是尾气中砷等主要杂质的存在限制了尾气中CO作为优质有机化工原料气使用。因此,要获得高纯度的CO气,净化处理电石炉尾气中的砷化氢等物质是关键。这对利用电石炉尾气作为制取一碳化工产品的原料、开发深加工产品及可持续发展具有重要意义。另外我国(TJ36-79)车间空气中砷化氢最高容许浓度为0.3mg/m3,因此净化砷化氢也成为保护人体健康、消除空气污染的一种必要手段。
[0003]公开号为CN1076173中公开了一种净化PH#P AsH 3的浸渍活性炭,用于净化氢气流中的PH#P AsH 3。该方法浸渍活性炭是以煤质颗粒活性炭为载体,其浸渍组分有Cu、Hg、Cr、Ag。其浸渍活性炭制备方法如下:筛取一定粒度的煤质颗粒活性炭,用CuSOzpCr2O3的NH4OH溶液和AgNOj^乙醇溶液充分混合,在40-60°C下加入HgCl 2,按活性炭水容量的70-80%液相浸渍,浸渍液的pH为8-13,浸渍后放置大于3小时,上述过程反复进行两次,即得浸渍活性炭。该方法对砷化氢的净化效果能达到国际允许浓度0.05PPm。
[0004]公开号为CN101219388中公开了一种用于磷化氢气体中砷化氢脱除的脱砷剂FeCuP合金及其在脱砷中的应用。脱砷剂是用氧化还原法制备的FeCuP合金。该合金Cu含量质量百分比为20% -35%, P含量质量百分比为0.9% _6.0%,其余为铁。脱砷步骤:向密闭气路中通入氮气排除空气,加热脱砷反应器,将含砷化氢的磷化氢气体通入装有脱砷剂的反应器中进行脱砷,脱砷后的气体导入装有银盐吸收液的离心管中,45min后取下离心管,加三氯甲烷补足4mL,用Icm比色管,于520nm波长处测定吸光度A。同时进行空白实验和对照实验,计算脱砷率。该方法脱砷温度在100°C时脱砷率为80.53%,温度在120°C时脱砷率为93.34%,温度在175°C时脱砷率为100%。
[0005]现有方法存在以下问题:⑴仅限于空气中PH#P AsH3或氢气流中PH#P AsH^脱除,未涉及含CO的工业尾气的还原气氛下AsH3的脱除;(2)都是仅限于同时去除这两种有毒有害气体,混合气体气氛较为单一 ;(3)脱砷剂的再生情况并未说明,若脱砷剂无法再生或再生性能较低,则容易造成二次污染和增加成本。
[0006]针对上述问题,本发明提出改性分子筛气一固相催化氧化净化含大量CO且02体积百分含量小于2%的工业废气中的砷化氢,将工业气体中的AsH3降至0.3mg/m3以下。为我国空气污染控制及一碳化工工艺开发提出一条可行途径。

【发明内容】

[0007]本发明提供一种净化工业废气中砷化氢气体的方法,将分子筛改性后作为催化剂,固相催化氧化净化含大量CO且O2体积百分含量小于2%的工业废气中的砷化氢,将其中的AsH3降至0.3mg/m 3以下。
[0008]本发明按以下步骤完成:
[0009]I).催化剂制备:配制质量百分比为0.01%?0.1 %的酞菁钴溶液,在室温下搅拌,搅拌的同时加入0.5?2mol/L的Fe3+溶液、0.2?lmol/L的Mn2+溶液和0.1?0.5mol/L的Ni2+溶液中的一种或几种,然后在室温下继续搅拌0.5h,得到酞菁钴和Fe 3+、Mn2+、Ni2+中的一种或几种离子的混合改性溶液,所述的酞菁钴溶液与Fe3+溶液体积比为20?100: 1,酞菁钴溶液与Mn2+溶液体积比20?50: I ;酞菁钴溶液与Ni2+溶液体积比100?500: I;将得到的改性液在室温下陈化24h使之完全混匀后得改性液,将分子筛放入该改性液中,在20?40°C的恒温水域中搅拌lh,搅拌后在室温下浸渍48h,然后经过滤,滤渣即为改性分子筛催化剂的前驱体,将其在90?120°C的温度下干燥24h,最后放入焙烧炉中,并在无氧的条件下以200?350°C的温度焙烧12h得改性分子筛催化剂。
[0010]2).净化过程:在固定床反应器中加入以上所制备的改性分子筛催化剂,加热固定床反应器至50?90°C,将含量为CO体积百分含量为80%?90%,H2S浓度为100?200mg/m3,SO21 ?100mg/m3, COS 100 ?200mg/m3,PH310 ?150mg/m3,AsH3500 ?1600mg/m3,氧气体积百分含量为为0.2 %?2 %的工业废气通入固定床反应器进行吸附净化反应,测定反应器出口 AsH3气体的浓度为0.3mg/m 3以下。
[0011]3).催化剂再生工艺流程将净化后失活的催化剂用水蒸气冲洗3?6h,然后在100?150°C的温度下干燥12h便可得再生后催化剂,催化剂再生效率大于90%。
[0012]本发明的优点是:(I)改性分子筛催化剂可在大型焦化厂、黄磷生产厂、电石厂等厂家广泛应用,具有低温活性高,能在含有CO、H2S, SO2, COS、PH3等的复杂工业气体气氛中使用,脱除其中的AsH3,具有抗有毒杂质干扰特性,并对AsH3具有良好的选择性;(2)催化剂可在氧体积百分含量< 2%的条件下使用;(3)采用分子筛为载体改性所制备的催化剂成本较低,脱除性能高,催化剂可再生,再生后仍然具备较好的催化性能。
【具体实施方式】
[0013]实施例一:将质量百分比为0.01%的酞菁钴溶液,在室温下搅拌混合,搅拌的同时加入浓度为0.2mol/L的MnSO4溶液,其酞菁钴溶液与MnSO 4溶液的体积比为20: I,然后在室温下继续搅拌0.5h,得到酞菁钴、Mn2+离子的混合改性溶液,将得到的改性液在室温下陈化24h后,将X型分子筛放入该改性液中,然后在20°C的恒温水域中搅拌lh,搅拌后在室温下浸渍48h,浸渍后经过滤,在90°C的干燥温度下干燥24h,最后放入焙烧炉中,并在绝氧的条件下以250°C的温度焙烧12h可得净化所用改性分子筛催化剂。改性分子筛催化剂比表面积可达323m2/g。
[0014]用上述条件中制得的改性分子筛催化剂在固定床反应器中,以60°C的恒定温度保温,通入待净化的含 CO:80%、H2S:150mg/m3、S02:30mg/m3、COS:150mg/m3、PH3:130mg/m 3密闭电炉尾气,其中砷化氢气体浓度为1500mg/m3,反应空速为800/h,用带T⑶和PFD检测器的气相色谱仪测定,经吸附净化后砷化氢气体在30h以内出口浓度小于0.3mg/m3,吸附容量可达 12.2mg/g0
[0015]将失活后的催化剂用水蒸气冲洗3h,然后在110°C的温度下干燥12h便可得再生后催化剂,催化剂再生效达96%,即吸附容量为新鲜催化剂的96%。
[0016]实施例二:将质量百分比为0.1%的酞菁钴溶液,在室温下搅拌混合,搅拌的同时加入浓度为lmol/L的FeCl3溶液,其酞菁钴溶液与FeCl 3溶液的体积比为30: 1,然后在室温下继续搅拌0.5h,得到酞菁钴、Fe3+离子的混合改性溶液,将得到的改性液在室温下陈化24h后,将Y型分子筛放入该改性液中,然后在40°C的恒温水域中搅拌lh,搅拌后在室温下浸渍48h,浸渍后经过滤,在100°C的干燥温度下干燥24h,最后放入焙烧炉中,并在绝氧的条件下以300°C的温度焙烧12h可得净化所用改性分子筛催化剂。改性分子筛催化剂比表面积可达528m2/g。
[0017]用上述条件中制得的改性分子筛催化剂在固定床反应器中,以80°C的恒定温度保温,通入待净化的含 CO:85%, H2S:120mg/m3、S02:15mg/m3、COS:100mg/m3、PH3:110mg/m 3密闭电炉尾气,其中砷化氢气体浓度为800mg/m3,反应空速为1500/h,经吸附净化后砷化氢气体在36h以内出口浓度小于0.3mg/m3,吸附容量为11.5mg/g。
[0018]将失活后的催化剂用水蒸气冲洗4h,然后在130°C的温度下干燥12h便可得再生后催化剂,催化剂再生效达95%,即吸附容量为新鲜催化剂的95%。
[0019]实施例三:将质量百分比为0.1%的酞菁钴溶液,在室温下搅拌混合,搅拌的同时加入2mol/L的FeCl3溶液、lmol/L的MnSO 4溶液和0.5mol/L的NiCl 2溶液,其酞菁钴溶液与FeCl3、MnS04溶液、NiCl2溶液的体积比分别为50: 1,40: 1,200: 1,然后在室温下继续搅拌0.5h,得到酞菁钴、Fe3+、Mn2+、Ni2+离子的混合改性溶液,将得到的改性液在室温下陈化24h后,将X型分子筛放入该改性液中,然后在30°C的恒温水域中搅拌lh,搅拌后在室温下浸渍48h,浸渍后经过滤,在120°C的干燥温度下干燥24h,最后放入焙烧炉中,并在绝氧的条件下以350°C的温度焙烧12h可得净化所用改性分子筛催化剂。改性分子筛催化剂比表面积可达356m2/g。
[0020]用上述条件中制得的改性分子筛催化剂在固定床反应器中,以90°C的恒定温度保温,通入待净化的含 CO:90%、H2S:200mg/m3、S02:30mg/m3、COS:200mg/m3、PH3:150mg/m 3密闭电炉尾气,其中砷化氢气体浓度为1600mg/m3,反应空速为2000/h,经吸附净化后砷化氢气体在48h以内浓度小于0.3mg/m3,吸附容量可达14mg/g。
[0021]将失活后的催化剂用水蒸气冲洗6h,然后在150°C的温度下干燥12h便可得再生后催化剂,催化剂再生效达98%,即吸附容量为新鲜催化剂的98%。
【主权项】
1.一种净化工业废气中砷化氢气体的方法,其特征在于:其按以下步骤完成, 1).催化剂制备:配制质量百分比为0.01%?0.1 %的酞菁钴溶液,在室温下搅拌,搅摔的同时加入0.5?2mol/L的Fe3+溶液、0.2?lmol/L的Mn 2+溶液和0.1?0.5mol/L的Ni2+溶液中的一种或几种,然后在室温下继续搅拌0.5h,得到酞菁钴和Fe 3+、Mn' Ni2+中的一种或几种离子的混合改性溶液,所述的酞菁钴溶液与Fe3+溶液体积比为20?100: 1,酞菁钴溶液与Mn2+溶液体积比20?50: I,酞菁钴溶液与Ni2+溶液体积比100?500: 1,将得到的混合改性溶液在室温下陈化24h使之混匀后得改性液,将分子筛放入该改性液中,在20?40°C的恒温水域中搅拌lh,搅拌后在室温下浸渍48h,然后经过滤,得改性分子筛催化剂的前驱体,将其在90?120°C的温度下干燥24h,最后放入焙烧炉中,并在无氧的条件下以200?350°C的温度焙烧12h得改性分子筛催化剂; 2).净化过程:在固定床反应器中加入以上所制备的改性分子筛催化剂,加热固定床反应器至50?90°C,将工业废气通入固定床反应器进行吸附净化反应,测定反应器出口AsH3气体的浓度为0.3mg/m3以下,失活后的改性分子筛催化剂进行再生处理。2.根据权利要求1所述的净化工业废气中砷化氢气体的方法,其特征在于:所述失活后的改性分子筛催化剂进行再生处理是将其用水蒸气冲洗3-6h,然后在100-150°C的温度下干燥12h。3.根据权利要求1所述的净化工业废气中砷化氢气体的方法,其特征在于:所述工业废气的成分含量为CO体积百分含量为80%?90%,H2S浓度为100?200mg/m3,SO21?100mg/m3, COS 100 ?200mg/m3,PH310 ?150mg/m3,AsH3500 ?1600mg/m3,氧气体积百分含量为0.2?2%。
【文档编号】B01D53/86GK105879662SQ201410617143
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2014年10月28日
【发明人】刘德举, 谭庆友
【申请人】重庆奥格美气体有限公司
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1