专利名称：一种控制煤基气体中多环芳烃排放的方法
技术领域：
本发明一种控制煤基气体中多环芳烃排放的方法，属于大气污染控制技术领域，涉及将煤基气中被环境重点监控的16种多环芳烃通过裂解的方法将其含量降低的技术方案。
背景技术：
多环芳经化合物(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons PAHs)是一类在环境介质中广泛存在的有机污染物，它们在环境中广泛存在，对人类的身体健康具有强烈的致畸、致癌特性。它们可以附着在颗粒物表面直接被人体吸入或通过食物链影响人体健康。在焦化煤气、低温热解煤气、煤加氢液化、有机化工、石油工业、炼钢炼铁等工业所排放的废弃物中有相当多的多环芳烃。其中焦化行业中，由于生产过程中不同程度的存在炉体结构严密性不好，地面除尘净化系统并不是非常完善，苯并芘等多环芳烃的排放最为严重。监测数据表明，作为多环芳烃污染指标的苯并芘在焦化煤气工业中所排放的废水中含量可高达25.r46ug/L，大大高于0.03ug/L的国家标准。据世界卫生组织研究报告，大气中BaP含量2ng即为诱发癌变的极限含量，而我国一些炼焦区苯并芘含量高于极限值60到100倍。有数据表明一个60万吨焦化厂每年约排放BaP 30多公斤，根据2006年我国焦炭年生产量约为2.75亿吨，并按照有关 报道每公斤BaP对社会间接经济损失约120万元，不难看出来源于炼焦的苯并芘的排放量不仅对严重危害环境而且对国民经济造成损失。因此控制热解煤气中苯并芘等多环芳烃的排放量具有重大的意义。目前对多环芳烃的治理方法主要有生物修复法、UV光解法、高级氧化法、超声分解法以及催化裂化法等。而生物修复法、UV光解法、高级氧化法、超声分解法都不能从根源上控制多环芳烃的排放。因此在工业应用中，催化裂解法是最有效的治理方法。
发明内容
本发明一种控制热解煤气中多环芳烃排放的方法，目的在于为有效控制我国煤气工业中环境污染的问题，从而提供一种高效的催化剂来裂解热解煤气中产生的苯并芘多环芳烃的技术方案。本发明一种控制热解煤气中多环芳烃排放的方法，其特征在于是一种运用热裂解仪、气相色谱以及质谱联用技术，将煤基气体中被环境重点监测的苯并芘16种多环芳烃在出口处引入氧化物催化剂进行裂解将其含量降低后，进入GC-MS系统进行在线检测，有效控制苯并芘多环芳烃的排放量的方法，其具体工艺步骤为:
1、原煤样品处理收集
煤样为平朔煤，实验前先对煤样进行破碎、研磨和筛分，收集100-120目的样品，筛得的原煤样品供下一步使用；
I1、氧化物催化剂样品处理收集
氧化物催化剂为氧化镁、氧化钙或氧化铁，对氧化物进行破碎、研磨和筛分，收集60-160目的样品，筛得的氧化物催化剂供下一步使用；III、原煤样品的预处理
在CDS裂解仪专用的石英裂解管中，先装入石英棒3，再填入石英棉2做支撑，接着装入Img经I处理收集的原煤样品1，最后装入石英棉2固定样品；
IV、氧化物催化剂样品的预处理
在CDS裂解仪专用的石英裂解管中，先装入石英棒3，再填入石英棉2做支撑，接着依次装入0.4-0.Smg经I1.处理收集的不同种类的氧化物样品4和Img经I处理收集的原煤样品1，并且之间用石英棉2隔开，最后在煤样上部装入石英棉2来固定样品；
V、用热裂解仪热解原煤样
将III装入原煤样的裂解管放入热裂解仪中进行热解，升温速率为10°C /ms，加热升温到600-800°C，此时产生的热解气进入到GC-MS中自动进行在线分析；
V1、用添加催化剂的热裂解仪裂解热解气中多环芳烃
对经IV预处理的原煤热解气出口处引入催化剂的裂解管进行热解，升温速率为10°C /ms，加热升温到600-800°C，由此产生的热解气经过催化剂的作用后进入到GC-MS中自动进行在线分析；
VI1、对热解产生的苯并芘多环芳烃进行定量分析
在GC-MS上利用外标法对V原煤热解产生的苯并芘多环芳烃和VI经过催化剂作用后的苯并芘多环芳烃进行定量分析，得出原煤热解产生的PAHs量和原煤热解产物经过催化剂后的PAHs量，进而根据此量计算出多环芳烃的转化率，其计算公式为:
权利要求
1.一种控制热解煤气中多环芳烃排放的方法，其特征在于是一种运用热裂解仪、气相色谱以及质谱联用技术，将煤基气体中被环境重点监测的苯并芘16种多环芳烃在出口处引入氧化物催化剂进行裂解将其含量降低后，进入GC-MS系统进行在线检测，有效控制苯并芘多环芳烃的排放量的方法，其具体工艺步骤为: 1.原煤样品处理收集 煤样为平朔煤，实验前先对煤样进行破碎、研磨和筛分，收集100-120目的样品，筛得的原煤样品供下一步使用； I1、氧化物催化剂样品处理收集 氧化物催化剂为氧化镁、氧化钙或氧化铁，对氧化物进行破碎、研磨和筛分，收集60-160目的样品，筛得的氧化物催化剂供下一步使用； II1、原煤样品的预处理 在CDS裂解仪专用的石英裂解管中，先装入石英棒(3 )，再填入石英棉(2 )做支撑，接着装入Img经I处理收集的原煤样品(1)，最后装入石英棉(2)固定样品； IV、氧化物催化剂样品的预处理 在CDS裂解仪专用的石英裂解管中，先装入石英棒(3 )，再填入石英棉(2 )做支撑，接着依次装入0.4-0.Smg经I1.处理收集的不同种类的氧化物样品(4)和Img经I处理收集的原煤样品(1)，并且之间用石英棉(2)隔开，最后在煤样上部装入石英棉(2)来固定样品； V、用热裂解仪热解原煤样 将III装入原煤样的裂解管放入热裂解仪中进行热解，升温速率为10°C /ms，加热升温到600-800°C，此时产生的热解气进入到GC-MS中自动进行在线分析； V1、用添加催化剂的热裂解仪裂解热解气中多环芳烃 对经IV预处理的原煤热解气出口处引入催化剂的裂解管进行热解，升温速率为10°C /ms，加热升温到600-800°C，由此产生的热解气经过催化剂的作用后进入到GC-MS中自动进行在线分析； VI1、对热解产生的苯并芘多环芳烃进行定量分析 在GC-MS上利用外标法对V原煤热解产生的苯并芘多环芳烃和VI经过催化剂作用后的苯并芘多环芳烃进行定量分析，得出原煤热解产生的PAHs量和原煤热解产物经过催化剂后的PAHs量，进而根据此量计算出多环芳烃的转化率，其计算公式为:
2.按照权利要求1所述一种控制热解煤气中多环芳烃排放的方法，其特征在于所述的氧化镁的使用条件为:温度为600°C，粒径为14(Γ160目，用量为0.6mg，其对多环芳烃的转化率为62.15%。
3.按照权利要求1所述一种控制热解煤气中多环芳烃排放的方法，其特征在于所述的氧化钙的使用条件为:温度为700°C，粒径为6(Γ80目，用量为0.4mg，其对多环芳烃的转化率为 52.88%ο
4.按照权利要求1所述一种控制热解煤气中多环芳烃排放的方法，其特征在于所述的氧化铁的使用条件为:温度为600°C，粒径为6(Γ80目，用量为0.4mg，其对多环芳烃的转化率为60.59﹪。
全文摘要
一种控制煤基气中多环芳烃排放的方法，属于大气污染控制技术领域，涉及煤基气体中被环境重点监测的苯并芘等16种多环芳烃催化裂解的技术方案。其特征在于用几种高性能的氧化物催化剂，对煤基气体中苯并芘等多环芳烃进行催化裂解，达到控制多环芳烃排放的目的。本发明合理的控制催化反应的温度、催化剂的粒度以及催化剂的用量，实现多环芳烃的有效降解。同时该催化剂具有脱除效率高、价格低廉、无二次污染等特点。
文档编号C10K1/34GK103146440SQ20131006995
公开日2013年6月12日 申请日期2013年3月6日 优先权日2013年3月6日
发明者李凡, 李冠龙, 张京, 董洁, 孔娇, 张纯 申请人:太原理工大学