一種高溫條件下降解褐煤氣化合成氣中酚類(lèi)的方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種高溫條件下降解褐煤氣化合成氣中酚類(lèi)的方法，該方法利用多段整體催化劑床層對(duì)褐煤氣化合成氣中酚類(lèi)進(jìn)行降解。由于合成氣中的硫化物會(huì)使催化劑床層失活，因此降解前對(duì)合成氣中的硫化物含量進(jìn)行檢測(cè)。含硫量小于1000ppm時(shí)，高溫合成氣(溫度不高于800℃)通過(guò)負(fù)載有貴金屬催化劑的多段整體催化劑床層；含硫量大于1000ppm合成氣，催化劑易于失活，使用不含貴金屬的整體催化劑床層，直接利用高溫(1000℃左右)促進(jìn)酚類(lèi)的降解與燃燒。此外，酚類(lèi)在催化劑床層上易結(jié)焦，可選用兩套或以上的催化劑床層進(jìn)行切換操作，結(jié)焦的床層可使用高溫空氣進(jìn)行燒焦再生。該方法優(yōu)點(diǎn)是在高溫氣相環(huán)境中直接降解酚類(lèi)，降解速度快，流程與設(shè)備簡(jiǎn)單，能耗可大幅降低。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種高溫條件下降解褐煤氣化合成氣中酚類(lèi)的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于煤化工生產(chǎn)工藝【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種高溫條件下降解褐煤氣化合成氣中酚類(lèi)的方法，具體的使用整體催化劑床層對(duì)合成氣中的酚類(lèi)進(jìn)行降解。
【背景技術(shù)】
[0002]酚類(lèi)化合物是一種原型質(zhì)毒物，對(duì)一切生命個(gè)體都有毒殺作用。其水溶液易通過(guò)皮膚引起全身中毒；其蒸氣由呼吸道吸入，對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)損害更大。吸入高濃度酚蒸氣、酚液或大量酚液濺到皮膚上可引起急性中毒。同時(shí)酚對(duì)水產(chǎn)、農(nóng)作物等都有一定的毒害:水中含酚量0.1~0.2mg/L時(shí)，魚(yú)肉即有臭味不能食用；含酚濃度高于100mg/L的廢水直接灌田，會(huì)引起農(nóng)作物枯死和減產(chǎn)，此外，人對(duì)酚的口服致死量為530mg/Kg體重。
[0003]在煤氣站、化工廠等工業(yè)生產(chǎn)中煤氣發(fā)生爐產(chǎn)生的氣體中主要包括酚類(lèi)、氨氮、硫化物等有害物質(zhì)，其中酚類(lèi)以一元酚類(lèi)為主，以苯酚的含量最高。酚類(lèi)物質(zhì)既給環(huán)境造成了嚴(yán)重污染，又影響著人類(lèi)的生命健康。因此，對(duì)酚類(lèi)物質(zhì)的處理已經(jīng)成為當(dāng)今人類(lèi)面臨的最嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)課題之一，開(kāi)展含酚廢氣廢水的處理是保護(hù)環(huán)境的迫切使命。
[0004]目前處理含酚合成氣的方法主要是在煤氣凈化過(guò)程通過(guò)急冷把酚類(lèi)等物質(zhì)轉(zhuǎn)移到液相中形成廢水進(jìn)行處理。處理廢水的主要方法有:焚燒法、溶劑萃取脫酚法、蒸汽脫酚法、吸附法、活性污泥法、投菌法等。但是，這些方法具有很多弊端，例如，焚燒法耗能極大，加投燃料成本高；溶劑萃取法采用高效率的萃取劑，存在第三組分會(huì)造成二次污染；吸附法使用的吸附劑易堵，不容易清理；蒸汽脫酚法所用蒸汽量較大，而且脫酚塔體積龐大；活性污泥法的缺點(diǎn)主要是菌 類(lèi)承受毒性能力低，產(chǎn)生污泥量大，條件苛刻且處理效果不理想。
[0005]綜上，目前的處理含酚物質(zhì)的方法工藝并不能滿(mǎn)足工業(yè)的要求，發(fā)展新的工藝來(lái)處理酚類(lèi)等污染物是一個(gè)迫切需要解決的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種高溫條件下降解褐煤合成氣中酚類(lèi)的方法，利用多段整體催化劑床層對(duì)褐煤氣化合成氣中酚類(lèi)進(jìn)行降解，由于合成氣中的硫化物會(huì)使催化劑床層中毒，因此在進(jìn)行酚類(lèi)降解前對(duì)合成氣的含硫量進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)含硫量小于1000ppm時(shí)，選用負(fù)載有貴金屬的整體催化劑床層對(duì)褐煤氣化合成氣中的酚類(lèi)進(jìn)行降解，具體操作如下:讓合成氣通過(guò)負(fù)載有貴金屬的整體催化劑床層，并在催化段間注入少量氧氣，利用氧氣和合成氣的反應(yīng)燃燒放熱維持催化段溫度在700— 900°C，合成氣中的酚類(lèi)物質(zhì)在高溫下與貴金屬接觸，發(fā)生快速降解和燃燒，有效降低其濃度；當(dāng)含硫量大于1000ppm時(shí)選用未負(fù)載有貴金屬的整體催化劑床層對(duì)褐煤氣化合成氣中的酚類(lèi)進(jìn)行降解，具體操作如下:讓合成氣通過(guò)未負(fù)載貴金屬的整體催化劑床層，并在催化段間注入少量氧氣，利用氧氣和合成氣的反應(yīng)燃燒放熱使得催化段溫度維持在900— 1050°C，直接利用高溫促進(jìn)酚類(lèi)的降解與燃燒。
[0007]優(yōu)選的，當(dāng)含硫量小于lOOOppm，且合成氣的溫度高于800°C時(shí)，用500~750°C的蒸汽對(duì)合成氣進(jìn)行降溫，使合成氣溫度降至700~900°C，避免負(fù)載的貴金屬催化劑失活。
[0008]優(yōu)選的，整體催化劑的形狀為長(zhǎng)方體或者圓柱體，其上均勻開(kāi)通有截面為長(zhǎng)方形或圓形的通孔，用于合成氣通過(guò)。
[0009]更優(yōu)選的，整體催化劑的尺寸為100-300mm，通孔的尺寸為10_30mm。
[0010]優(yōu)選的，整體催化劑選用堇青石蜂窩陶瓷為基體。
[0011]優(yōu)選的，整體催化劑上負(fù)載的貴金屬為鈀、鉬或銠中的一種或幾種，當(dāng)選用兩種或兩種以上貴金屬時(shí)，其可按照任意比例混合，其負(fù)載量為0.01%~0.5%。
[0012]此處，負(fù)載量的定義為:貴金屬重量與貴金屬與整體催化劑重量之和的百分比。
[0013]優(yōu)選的，通過(guò)整體催化劑床層的合成氣的流速為0.5~2.5m/so
[0014]優(yōu)選的,通入的氧氣為純氧,且氧氣通入體積占合成氣通入體積的O~5%。
[0015]優(yōu)選的，針對(duì)酚類(lèi)在整體催化劑床層上出現(xiàn)結(jié)焦現(xiàn)象，導(dǎo)致床層壓降增大催化劑失活而無(wú)法長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)操作的情況，使用兩套或兩套以上的整體催化劑床層進(jìn)行切換操作，結(jié)焦后的床層通過(guò)整體催化劑床層前的管道通入天然氣與高溫空氣使焦炭進(jìn)行燃燒再生，為本領(lǐng)域常用的技術(shù)手段 。
[0016]本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是:此方法操作簡(jiǎn)單，自動(dòng)化程度高，與傳統(tǒng)利用洗滌水降溫合成氣(酚類(lèi)冷凝進(jìn)入液相水，然后在低溫液相環(huán)境下進(jìn)行酚類(lèi)后處理)的方法相比，其酚類(lèi)降解速度快，流程與設(shè)備簡(jiǎn)單，能耗可大幅降低。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1為對(duì)合成氣中酚類(lèi)進(jìn)行催化降解的流程示意圖。
[0018]圖2為整體催化劑床層布置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖3為長(zhǎng)方體整體催化劑的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖4為圓柱體整體催化劑的截面示意圖。
[0021]圖中:1_整體催化劑床層；2_整體催化劑；3_方形整體催化劑；4_方形通孔；5-圓形整體催化劑；6_圓形通孔。
【具體實(shí)施方式】
[0022]為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步說(shuō)明，但不限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0023]實(shí)施例1:
[0024]選用邊長(zhǎng)為200mm的正方體堇青石蜂窩陶瓷材質(zhì)的整體催化劑，其上開(kāi)有邊長(zhǎng)為20mm的正方形通孔，該催化劑具備狹窄彎曲的平行通道。首先通過(guò)浸潰法在其表面涂覆氧化鋁涂層作為載體，然后再通過(guò)浸潰法使其負(fù)載上金屬鈀。將制備好的整體催化劑填充床層內(nèi)，即得到負(fù)載貴金屬的整體催化劑床層。
[0025]使用上述整體催化劑床層對(duì)含有硫化物物質(zhì)含量為552ppm的褐煤氣化合成氣中的酚類(lèi)進(jìn)行降解。合成氣的溫度為1000°c，使用700°C的蒸汽進(jìn)行降溫，使合成氣的溫度降到800°C。再讓合成氣通過(guò)負(fù)載0.25%鈀的兩段整體催化劑床層，并時(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)合成氣的在
線(xiàn)溫度。
[0026]合成氣流量為6.2m3/s，在催化劑段間注入相當(dāng)于合成氣流量2.0% (體積百分比)的純氧，利用氧氣和CO與H2的燃燒放熱反應(yīng)維持催化段溫度在800±5°C。合成氣在經(jīng)過(guò)整體催化劑時(shí)，其中的酚類(lèi)物質(zhì)在高溫下與整體催化劑上的鈀接觸，發(fā)生快速分解與燃燒，降低酚類(lèi)的濃度，處理前、后合成氣的組分經(jīng)氣相色譜分析如下表所示:
[0027]
【權(quán)利要求】
1.一種高溫條件下降解褐煤氣化合成氣中酚類(lèi)的方法，其特征在于:利用多段整體催化劑床層對(duì)褐煤氣化合成氣中的酚類(lèi)進(jìn)行降解； 由于合成氣中的硫化物會(huì)使催化劑床層中毒，因此在進(jìn)行酚類(lèi)降解前對(duì)合成氣的含硫量進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)含硫量小于1000ppm時(shí)，選用負(fù)載有貴金屬的整體催化劑床層對(duì)褐煤氣化合成氣中的酚類(lèi)進(jìn)行降解，具體操作如下:讓合成氣通過(guò)負(fù)載有貴金屬的整體催化劑床層，并在催化段間注入少量氧氣，利用氧氣和合成氣的反應(yīng)燃燒放熱維持催化段溫度在700—9000C，合成氣中的酚類(lèi)物質(zhì)在高溫下與貴金屬接觸，發(fā)生快速降解和燃燒，有效降低其濃度；當(dāng)含硫量大于1000ppm時(shí)選用未負(fù)載有貴金屬的整體催化劑床層對(duì)褐煤氣化合成氣中的酚類(lèi)進(jìn)行降解，具體操作如下:讓合成氣通過(guò)未負(fù)載貴金屬的整體催化劑床層，并在催化段間注入少量氧氣，利用氧氣和合成氣的反應(yīng)燃燒放熱使得催化段溫度維持在900—1050°C，直接利用高溫促進(jìn)酚類(lèi)的降解與燃燒。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:當(dāng)褐煤氣化合成氣中的含硫量小于lOOOppm，且合成氣的溫度高于800°C時(shí)，用500~750°C的蒸汽對(duì)合成氣進(jìn)行降溫，使合成氣溫度降至700~900°C。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:整體催化劑床層由若干段整體催化劑組成，整體催化劑的形狀為長(zhǎng)方體或者圓柱體，其上均勻開(kāi)通有截面為長(zhǎng)方形或圓形的通孔，用于合成氣通過(guò)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:整體催化劑選用堇青石蜂窩陶瓷為基體。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一所述的方法，其特征在于:整體催化劑上負(fù)載的貴金屬為鈀、鉬或銠中的一種或幾種，當(dāng)選用兩種或兩種以上貴金屬時(shí)，其可按照任意比例混合，其負(fù)載量為 0.01%~0.5%o
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于:通過(guò)整體催化劑床層的合成氣的流速為0.5 ~2.5m/s。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于:通入的氧氣為純氧，且氧氣通入體積占合成氣通入體積的O~5%。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于:針對(duì)酚類(lèi)在整體催化劑床層上出現(xiàn)結(jié)焦現(xiàn)象，導(dǎo)致床層壓降增大催化劑失活而無(wú)法長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)操作的情況，使用兩套或兩套以上的整體催化劑床層進(jìn)行切換操作，結(jié)焦后的床層通過(guò)整體催化劑床層前的管道通入天然氣與高溫空氣使焦炭進(jìn)行燃燒再生。
【文檔編號(hào)】C10K1/34GK104017610SQ201410236383
【公開(kāi)日】2014年9月3日 申請(qǐng)日期:2014年5月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月29日
【發(fā)明者】錢(qián)震, 耿玉俠, 馬國(guó)棟, 劉俊生, 陳晨 申請(qǐng)人:中國(guó)天辰工程有限公司, 天津天辰綠色能源工程技術(shù)研發(fā)有限公司