一种污染气体的处理系统及处理方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种气体处理系统，特别是涉及一种基于化学链燃烧原理的污染气体的处理系统及处理方法。
【背景技术】
[0002]在人们日常的生产和生活中，会产生很多污染气体，例如工业生产产生的废气、喷涂车间产生的废气、垃圾填埋产生的臭气等，这些废气中的有害成分种类很多，主要包括H2S、甲硫醇等硫化合物，NH3以及三甲胺、丁二胺等胺类，“三苯”、甲醛等各种挥发性有机物(VOCs)气体等。这些污染气体会困扰附近居民的生活，也对环境造成光化学烟雾、酸雨、温室效应等不利影响，因此高效的污染气体处理系统的研发一直是研究的热点。
[0003]目前，对于H2S、NH3和VOCs等污染气体的处理技术主要有吸附法、催化燃烧法和焚烧法等。吸附法适于净化数量大但有害物质含量低的污染气体，但此方法的吸附剂吸附饱和后需进行脱附再生，解析出来的H2S、NH3等仍需无害化处理;催化燃烧法在处理含有H2S等硫化合物的污染气体时，H2S等氧化生成的SO2被助燃空气中的仏以及其他反应产物气体所稀释，浓度不升反降，从而增加了后续脱硫工艺的成本和能耗，此外，H2S等还易使催化剂中毒而引起催化活性降低。在处理NH3时，如果采用选择性催化氧化法(SCO)进行脱氮(即将NH3转化为N2),由于其反应温宽窄，所以需要严格控制工艺条件，否则易产生N0X，致使脱氮的选择性下降。另外，当污染气体中有害成分浓度波动较大时，需要及时调整助燃空气量来确保合适的空燃比，否则会造成有害物质的分解率下降，因此对工艺条件控制的要求非常高。焚烧法由于燃烧温度高，往往由于污染气体的热值不足而需要添加辅助燃料，且NH3或胺类会在高温下被转化为燃料型N0X。
[0004]综合现有的对H2S、甲硫醇等硫化合物，NH3以及三甲胺、丁二胺等胺类，“三苯”、甲醛等各种VOCs气体等污染气体的处理方法，存在易发生催化剂硫中毒、易生成NOx和对工艺条件控制要求高等问题。
【发明内容】
[0005]本发明的主要目的在于，提供一种污染气体的处理系统及处理方法，所要解决的技术问题是采用化学链燃烧的原理进行污染气体的处理，使其在处理过程中，不会出现载氧体硫中毒，不生成N0X，工艺条件易控制，从而更加适于实用。
[0006]本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。
[0007]依据本发明提出的一种污染气体的处理系统，包括第I化学链燃烧反应器、第2化学链燃烧反应器、气体管道和三通阀；所述的第I化学链燃烧反应器和第2化学链燃烧反应器中充填有载氧体;所述的气体管道包括污染气体管道、空气管道、还原反应产物气体管道和氧化反应产物气体管道;所述的污染气体含有硫化氢等硫化合物、氨以及三甲胺等胺类中的一种或者多种有害成分。
[0008]本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
[0009]优选的，前述的污染气体的处理系统，其中所述的载氧体为铜基载氧体、铁基载氧体和镍基载氧体中的一种或者两种以上的混合物。
[0010]优选的，前述的污染气体的处理系统，其中所述的铜基载氧体的活性物质为CuO，载体为AI2O3、S12或者T12中的一种或者两种以上的混合物；铁基载氧体的活性物质为Fe2O3,载体为Al203、Si02或者T12中的一种或者两种以上的混合物;镍基载氧体的活性物质为N1，载体为Al203、Si02或者T12中的一种或者两种以上的混合物。
[0011 ]优选的，前述的污染气体的处理系统，其中所述的污染气体同时还含有苯、甲苯、二甲苯以及甲醛等挥发性有机物中的一种或两种以上。
[0012]优选的，前述的污染气体的处理系统，还包括二氧化硫捕集装置，其设置在所述的氧化反应产物气体管道上。
[0013]优选的，前述的污染气体的处理系统，其中所述的二氧化硫捕集装置为以氧化钙作脱硫剂的干法脱硫装置、以石灰石/石灰浆液作脱硫剂的湿法脱硫装置或浓硫酸生产装置。
[0014]本发明的目的及解决其技术问题还采用以下的技术方案来实现。
[0015]依据本发明提出的一种污染气体的处理系统，包括
[0016](I)氧化态载氧体的还原过程，使所述的污染气体通过所述的污染气体管道进入所述的第I化学链燃烧反应器中，与所述的载氧体发生还原反应；
[0017](2)还原态载氧体或金属硫化物的氧化再生过程，使空气、富氧或纯氧气通过所述的空气、富氧或纯氧气管道进入所述的第2化学链燃烧反应器中，与还原态载氧体或金属硫化物发生氧化再生反应；
[0018](3)化学链燃烧反应器的切换过程，当第I化学链燃烧反应器中的还原反应的产物中的有害成分浓度达到设定值，第2化学链燃烧反应器中的氧化反应的产物中的氧气浓度达到设定值时，切换三通阀，使所述的污染气体进入所述的第2化学链燃烧反应器，空气、富氧或纯氧气进入所述的第I化学链燃烧反应器。
[0019]本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
[0020]优选的，前述的污染气体的处理系统，还包括将所述的氧化反应的产物中的二氧化硫用所述的二氧化硫捕集装置进行捕集。
[0021 ]优选的，前述的污染气体的处理系统，其中所述的还原反应的温度为200°C?500°C;所述的氧化再生反应的温度为150°C?500°C。
[0022]借由上述技术方案，本发明污染气体的处理系统及处理方法至少具有下列优点:
[0023](I)可实现污染气体中硫化合物的脱硫捕集与SO2富集。还原过程中，H2S等硫化合物中的硫以金属硫化物的形式被捕集下来。在接着的氧化再生过程中，通过通入富氧可实现SO2的浓缩富集，从而可节省后续的干法或湿法脱硫工艺的成本及能耗。如果通入纯氧气则可以得到纯的SO2，可将其转化为浓硫酸等，从而实现SO2的有效利用；
[0024](2)氨和胺类脱氮的选择性高，脱氮效果显著。对于氨和胺类的脱氮来说，与氧气过强的氧化能力相比，铜基等载氧体的氧化态具有强弱适当的氧化能力，可将NH3和胺类中的氮氧化为零价的氮气，而难以将其进一步氧化为正二价的NO或正四价的NO2;
[0025](3)与催化燃烧法相比，本发明由于载氧体可提供大量的晶格氧而无需进行空燃比的控制，因而对于不含氧气或者氧气和有害成分的浓度以及流量大幅波动的污染气体的处理具有运行稳定、操作简便等明显的优势；
[0026](4)与催化燃烧法不同，载氧体不会发生硫中毒。载氧体的活性成分金属氧化物是大量的，虽然在反应过程中会与H2S等生成金属硫化物，但在随后的氧化再生反应中会被重新转化为金属氧化物，因而不存在载氧体硫中毒的问题。
[0027]上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
【附图说明】
[0028]图1是实施例1污染气体的处理系统的示意图。
[0029]图2是实施例2-4污染气体的处理系统的示意图。
[0030]图3是实施例5-7污染气体的处理系统的示意图。
【具体实施方式】
[0031]为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的一种污染气体的处理系统及处理方法其【具体实施方式】、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。
[0032]实施例1
[0033]请参考图1。所示的污染气体的处理系统包括:充填有铜基载氧体的氧化态107的第I化学链燃烧反应器101、充填有铜基载氧体的还原态108的第2化学链燃烧反应器102、污染气体管道109、空气风机111、空气管道112、还原反应产物气体管道110、氧化反应产物气体管道113以及电动三通阀组1 3?106。所述的铜基载氧体的活性物质为CuO，载体为S i O2。所述污染气体含有NH3。
[0034]污染气体经污染气体管道109上的三通阀103进入第I化学链燃烧反应器101中，与氧化态载氧体107发生还原反应:污染气体中的NH3与氧化态载氧体107反应生成氮气和水蒸气，同时氧化态载氧体107转化为还原态;还原反应产物气体经还原反应产物气体管道110上的三通阀104排出。所述的还原反应的温度为200°C。
[0035]空气经空气管道112上的三通阀105进入第2化学链燃烧反应器102中，与还原态载氧体108进行氧化再生反应，还原态载氧体108与空气中的氧气反应生成氧化态载氧体。氧化反应产物气体经氧化反应产物气体管道113上的三通阀106排出。所述的氧化再生反应温度为150°C。
[0036]当第I化学链燃烧反应器101中的氧化态载氧体107的全部或大部分转化为还原态载氧体，即还原反应产物气体中的有害成分的总浓度达到设定值10mg/m3，同时第2化学链燃烧反应器102中的还原态载氧体108的全部或大部分转化为氧化态载氧体，即氧化反应产物气体中的氧气浓度达到设定值2%时，进行电动三通阀组103?106的切换，使污染气体经三通阀103进入第2化学链燃烧反应器102中，而空气经三通阀105进入第I化学链燃烧反应器101中。通过对各管道气体流量和各