一种尿素与氧化钙的混合物阻滞二恶英类物质生成的方法
【专利摘要】本发明公开了一种尿素与氧化钙的混合物阻滞二恶英类物质生成的方法。将组合物作为二恶英类物质生成过程中的阻滞剂，即实现阻滞氯代芳烃生成二恶英类物质的目的。所述组合物由尿素与氧化钙组成；所述组合物中，所述尿素的质量百分含量为2～20％。尿素与氧化钙物理混合物的制备方法简单易行，成本较低，适合在垃圾焚烧炉烟气冷却阶段添加，阻滞二恶英类前驱体，如氯苯类、氯酚类、多氯联苯、多氯萘等物质，反应生成二恶英类物质。
【专利说明】一种尿素与氧化钙的混合物阻滞二恶英类物质生成的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种尿素与氧化钙的混合物阻滞二恶英类物质生成的方法。
【背景技术】
[0002] 二恶英类的来源十分广泛，垃圾焚烧，特别是含氯元素量较高的废弃物的焚烧，被 认为是二恶英类的重要来源之一。在垃圾焚烧过程中，二恶英类主要在烟气冷却过程中，尤 其在200?500°C范围内产生，此过程主要以氯苯类、氯酚类、多氯联苯、多氯萘等前驱体反 应生成二恶类为主要机制。
[0003] 现代垃圾焚烧厂高度重视烟气处理，且处理方法日趋完善。不同净化系统的组合， 可以满足目前最严格的烟气排放标准，然而大部分国家并没有规定和推荐采用特定的焚烧 烟气净化组合工艺。目前世界各国垃圾焚烧烟气常用的典型组合工艺主要为：半干法除酸 +活性炭粉末喷射吸附二恶英类+布袋除尘+湿法除酸+SCR脱硝。从以上烟气净化工艺 可以看出，焚烧炉烟气污控设施中普遍采用活性炭粉末喷射吸附二恶英类。然而，相关文 献报道，烟气温度为60?65°C条件下，活性炭对烟气中二恶英类的去除效率为40?84% [Karademir, A. , M. Bakoglu, F. Taspinar&S. Ayberk(2004)Removal of PCDD/Fs from flue gas by a fixed-bed activated carbon filter in a hazardous waste incinerator.],如果前 期污控效果不佳，采用活性炭粉末喷射吸附二恶英类很难使烟气达标排放，且此方法仅能 将气相中的二恶英类转移到固相的飞灰中，并非将其彻底去除。此外，根据前期的实验研 究，在300°C的条件下，活性炭可能会促进二恶英类脱氯，生成毒性更强的二恶英类同系物， Dickson 等[Dickson, L. , D. Lenoir&0. Hutzinger(1992)Quantitative comparison of de novo and precursor formation of polychlorinated dibenz0-p-dioxins under simulated municipal solid waste incinerator postcombustion conditions.]得出同样的石开究结论。 可见，活性炭粉末喷射吸附二恶英类并非是一种十分完善的垃圾焚烧炉烟气中二恶英类控 制技术。
[0004] 近年来，向焚烧炉烟气冷却阶段添加阻滞剂被认为是一种经济、有效的控制垃圾 焚烧炉烟气二恶英类的方法，此方法能从源头上抑制二恶英类的生成。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是提供一种尿素与氧化钙的混合物阻滞二恶英类物质生成的方法， 本发明可以应用在垃圾焚烧炉尾气冷却阶段，与冷却过程中烟气中的二恶英类物质的前驱 体如氯苯类、氯酚类、多氯联苯、多氯萘等物质，发生作用，从而阻滞二恶英类物质的生成； 本发明可有效地减少垃圾焚烧过程中二恶英类物质的排放。
[0006] 本发明首先提供了一种阻滞二恶英物质生成的组合物，其由尿素与氧化钙组成；
[0007] 所述组合物中，所述尿素的质量百分含量为2?20%。
[0008] 所述的组合物中，所述尿素的质量百分含量具体可为5?20%。
[0009] 所述的组合物中，所述尿素的质量百分含量具体可为下述1)_5)中任一种：
[0010] 1)5 ?10%;
[0011] 2) 10 ?20%;
[0012] 3)5% ；
[0013] 4)10%;和，
[0014] 5)20%。
[0015] 所述的组合物中，所述尿素的粒径为25?150微米，所述氧化钙的粒径为0. 5? 2微米。
[0016] 将市售的尿素与氧化钙均分别进行研碎、过筛后，充分混合即得到本发明的组合 物。
[0017] 本发明提供的组合物可作为阻滞二恶英类物质生成过程中的阻滞剂。
[0018] 本发明还进一步提供了一种阻滞二恶英类物质生成的方法，包括如下步骤：
[0019] 将所述的组合物作为二恶英类物质生成过程中的阻滞剂，即实现阻滞氯代芳烃生 成二恶英类物质的目的。
[0020] 所述的方法具体可为如下步骤：生活垃圾经焚烧后得到烟气，所述烟气与所述组 合物进行反应即实现阻滞氯代芳烃生成二恶英类物质的目的。
[0021] 所述的方法中，可在所述烟气的冷却阶段加入所述组合物。
[0022] 所述的方法中，所述烟气与所述组合物反应的温度可为250?500°C，如250? 300°C、250°C、300°C或500°C，时间可为2?120分钟，如120分钟。
[0023] 所述的方法中，所述氯代芳烃可为氯苯类、氯酚类、多氯联苯和多氯萘中至少一 种。
[0024] 本发明具有如下优点：
[0025] 1)添加尿素与氧化钙的物理混合物对氯代芳烃生成二恶英类物质具有较好的 协同阻滞效果，其阻滞性能明显优于单一组分尿素或氧化钙，在尿素含量为物理混合物的 5?20%时，尿素与氧化钙的物理混合物表现出显著的协同阻滞效应。
[0026] 2)尿素与氧化钙物理混合物的制备方法简单易行，成本较低，适合在垃圾焚烧炉 烟气冷却阶段添加，阻滞二恶英类前驱体，如氯苯类、氯酚类、多氯联苯、多氯萘等物质，反 应生成二恶英类物质。
【专利附图】
【附图说明】
[0027] 图1为添加尿素与氧化钙以不同质量比例组成的物理混合物及空白对照组在 250°C反应120分钟后生成二恶英类的国际毒性当量。
[0028] 图2为添加尿素与氧化钙以不同质量比例组成的物理混合物在250°C反应120分 钟后生成二恶英类的国际毒性当量阻滞效率。
[0029] 图3为添加尿素与氧化钙以不同质量比例组成的物理混合物及空白对照组在 300°C反应120分钟后生成二恶英类的国际毒性当量。
[0030] 图4为添加尿素与氧化钙以不同质量比例组成的物理混合物在300°C反应120分 钟后生成二恶英类的国际毒性当量阻滞效率。
【具体实施方式】
[0031] 下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
[0032] 下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
[0033] 实验例1、尿素与氧化钙的混合物阻滞二恶英类物质生成的工艺摸索
[0034] 在反应温度为250°C、反应时间为120分钟的条件下，考察了尿素与氧化钙以质量 比0 :50、1 :49、2. 5 :47. 5、5 :45、10 :40、25 :25和50 :0组成的均匀物理混合物（总质量为 50mg)，空白对照组不添加任何阻滞剂，在密闭反应体系对lmg五氯酚生成二恶英类的阻滞 情况。其中，尿素的粒径为25?150微米，氧化钙的粒径为0.5?2微米。阻滞剂与五氯 酚的添加比例为50 :1。
[0035] 图1为每mg五氯酚生成二恶英类的国际毒性当量的柱状图；从该柱状图中可以 看出生成二恶英类物质的国际毒性当量具有明显的差异，添加阻滞剂后国际毒性当量减少 了 1?2个数量级，且呈现出一定的规律：随着尿素与氧化钙的物理混合物中尿素含量的增 力口，二恶英类的生成总量呈现出先减小后增大的趋势。
[0036] 图2为每mg五氯酚生成二恶英类的国际毒性当量阻滞效率柱状图，该柱状图呈现 出以下规律：随着尿素与氧化钙的物理混合物中尿素含量的增加，二恶英类的国际毒性当 量阻滞效率呈现出先增大后减小的趋势，其中添加尿素含量占物理混合物总量的5%时，国 际毒性当量阻滞效果最好，阻滞效率达到99. 69%。
[0037] 实验例2、尿素与氧化钙的混合物阻滞二恶英类物质生成的工艺摸索
[0038] 在反应温度为300°C、反应时间为120分钟的条件下，考察了尿素与氧化钙以质量 比0 :50、1 :49、2. 5 :47. 5、5 :45、10 :40、25 :25和50 :0组成的均匀物理混合物（总质量为 50mg)，空白对照组不添加任何阻滞剂，在密闭反应体系对lmg五氯酚生成二恶英类的阻滞 情况。其中，尿素的粒径为25?150微米，氧化钙的粒径0.5?2微米。阻滞剂与五氯酚 的添加比例为50 :1。
[0039] 图3为每mg五氯酚生成二恶英类的国际毒性当量柱状图，从该柱状图中可以看出 总量上具有明显的差异，添加阻滞剂后国际毒性当量减少了 1?3个数量级，且呈现出一定 的规律：随着尿素与氧化钙的物理混合物中尿素含量的增加，二恶英类的生成总量呈现出 先减小后增大的趋势。
[0040] 图4为每mg五氯酚生成二恶英类的国际毒性当量阻滞效率柱状图，该柱状图呈现 出以下规律：随着尿素与氧化钙的物理混合物中尿素含量的增加，二恶英类的国际毒性当 量阻滞效率呈现出先增大后减小的趋势，其中添加尿素含量占物理混合物总量的20%时， 国际毒性当量阻滞效率达到了 99. 94%。
[0041] 由上述实验例1和2可以得知，在反应温度为250?300°C范围内、反应时间为120 分钟的条件下，氧化钙与尿素混合物对五氯酚生成二恶英类的总量及其国际毒性当量均具 有较好的协同阻滞性能。且在尿素与氧化钙的物理混合物中，随着尿素含量的增加，生成总 二恶英类的国际毒性当量呈现出先减小后增大的趋势。
[0042] 实施例3、利用尿素与氧化钙的混合物阻滞二恶英类物质的生成
[0043] 在城市生活垃圾的焚烧处理中，将尿素与氧化钙混合物（尿素的质量百分含量为 10% :尿素的粒径为25?150微米，氧化钙的粒径0. 5?2微米）在垃圾进料口或焚烧炉 旋风分离器上端加入焚烧系统中。烟气中的二恶英类前驱体在焚烧烟道内与尿素和氧化钙 的混合物作用充分作用，阻滞二恶英类在200?500°C范围内的生成。经阻滞后，排放出的 烟气中，二恶英类物质的含量降低效率达70 %以上。
[〇〇44] 从上述的实验例可以看出，利用尿素和氧化钙混合物可以减少烟气冷却过程中二 恶英类的生成。
【权利要求】
1. 一种阻滞二恶英物质生成的组合物，其由尿素与氧化钙组成； 所述组合物中，所述尿素的质量百分含量为2?20%。
2. 根据权利要求1所述的组合物，其特征在于：所述组合物中，所述尿素的质量百分含 量为5?20%。
3. 根据权利要求2所述的组合物，其特征在于：所述组合物中，所述尿素的质量百分含 量为下述1)-5)中任一种： 1) 5 ?10% : 2) 10 ?20% : 3) 5% ： 4) 10% :和 5) 20%。
4. 根据权利要求1-3中任一项所述的组合物，其特征在于：所述尿素的粒径为25? 150微米，所述氧化|丐的粒径0. 5?2微米。
5. -种阻滞二恶英类物质生成的方法，包括如下步骤： 将权利要求1-4中任一项所述的组合物作为二恶英类物质生成过程中的阻滞剂，即实 现阻滞氯代芳烃生成二恶英类物质的目的。
6. 根据权利要求5所述的方法，其特征在于：生活垃圾经焚烧后得到烟气，所述烟气与 所述组合物进行反应即实现阻滞氯代芳烃生成二恶英类物质的目的。
7. 根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述烟气与所述组合物反应的温度为 200?500°C，时间为2?120分钟。
8. 根据权利要求6-8中任一项所述的方法，其特征在于：所述氯代芳烃为氯苯类、氯酚 类、多氯联苯和多氯萘中至少一种。
9. 权利要求1-4中任一项所述组合物在作为阻滞二恶英类物质生成的阻滞剂中的应 用。
【文档编号】B01D53/70GK104056534SQ201410309242
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年7月1日 优先权日:2014年7月1日
【发明者】苏贵金, 黎烈武, 黄林艳, 卢荟杰, 刘文彬, 郑明辉 申请人:中国科学院生态环境研究中心