CN112206642A - 废气处理方法 - Google Patents

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Abstract

一种废气处理方法，该废气含有氮氧化物(NOX)及水气，包含以下步骤：二氧化氯产生步骤(a)：以第一超重力装置产生二氧化氯气体；氧化步骤(b)：使该第一超重力装置产生的二氧化氯气体氧化该废气中的氮氧化物，以得到含有二氧化氮的前处理气体；及吸收步骤(c)：将该前处理气体及碱液分别引入第二超重力装置，以使该前处理气体中的二氧化氮与该碱液进行化学反应。该废气处理方法能够高效率地通过气液传质处理该废气，不仅耗费的成本低，且不易造成设备损坏而发生泄漏的问题。

Description

废气处理方法
技术领域
本发明涉及一种废气处理方法，特别是涉及一种利用超重力装置来进行的废气处理方法。
背景技术
通过烟道(flue)排放出的燃烧废气(即烟道废气)中普遍含有氮氧化物(NOX)、碳氧化物(COX)、硫氧化物(SOX)、悬浮微粒(PM)等污染物及水气，排放到空气中对于环境及生物体会造成许多严重的不良影响，因此需要经过妥善处理以降低烟道废气中的污染物含量。另外，由于工业工艺(process)中普遍使用有机溶剂，因此通常会伴随排放含有挥发性有机物(VOCs)的废气(即工艺废气)，造成空气质量下降。其中，对于含有氮氧化物废气或含有挥发性有机物废气的处理，一种现有方式是使用强氧化剂(如臭氧气体)来将污染物氧化，随后用水洗涤脱除。例如，在燃烧废气的氮氧化物中占大多数的一氧化氮(NO)是进行如下所示的化学反应而氧化成二氧化氮。
NO+O3→NO2+O2
然而，进行氧化所需的臭氧摩尔剂量至少为一氧化氮的一倍，且臭氧需要通过高压放电或紫外线照射等方式生产，因此在工业上用于处理大量废气所需耗费的成本相当高。此外，臭氧本身也属于一种对人体具有刺激性的污染物，其对于合金、塑料、橡胶等材质制成的设备机具也具有破坏性，容易导致设备损坏(例如管线破损)而发生泄漏等问题。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种废气处理方法，可以克服上述背景技术的缺点。
本发明含有氮氧化物(NOX)及水气的废气处理方法包含以下步骤：
二氧化氯产生步骤(a)：以第一超重力装置产生二氧化氯(ClO2)气体；
氧化步骤(b)：使该第一超重力装置产生的二氧化氯气体氧化该废气中的氮氧化物，以得到含有二氧化氮(NO2)的前处理气体；及
吸收步骤(c)：将该前处理气体及碱液分别引入第二超重力装置，以使该前处理气体中的二氧化氮与该碱液进行化学反应。
本发明的第二目的在于提供一种废气处理方法，本发明含有挥发性有机物(VOCs)的废气处理方法包含以下步骤：
二氧化氯产生步骤(a)：以第一超重力装置产生二氧化氯(ClO2)气体；
氧化步骤(b)：使该第一超重力装置产生的二氧化氯气体氧化该废气中的挥发性有机物，以得到含有氧化后有机产物(oxidized organic products)的前处理气体；及
吸收步骤(c)：将该前处理气体及水分别引入第二超重力装置，以使该氧化后有机产物溶解于水中。
本发明的有益效果在于：该废气处理方法能够高效率地通过气液传质处理烟道废气中的氮氧化物或工艺废气中的挥发性有机物，不仅耗费的成本低，且不易造成设备损坏(例如管线破损)而发生泄漏的问题。
以下将就本发明内容进行详细说明：
优选地，在该步骤(b)中，该废气的温度为180℃以下，以减少二氧化氯分解的程度。
在本发明的部分具体实施态样中，在该步骤(c)中，该化学反应是使二氧化氮转变为亚硝酸盐与硝酸盐。
在本发明的部分具体实施态样中，在该步骤(c)中，该化学反应是使二氧化氮转变为氮气。
优选地，该碱液是碱的水溶液，该碱是选自于氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、碳酸钙、亚硫酸钠、硫代硫酸钠、硫化钠、尿素、亚硫酸铵或其组合。
优选地，该第二超重力装置包括旋转填充床，该旋转填充床的材质是选自于合金、塑料、橡胶或其复合材。
在本发明的部分具体实施例中，该废气处理方法还包含循环步骤(d)：回收进行该化学反应后的碱液，再循环导入该第二超重力装置以与该前处理气体中的二氧化氮进行该化学反应。
优选地，在该步骤(a)中，该二氧化氯气体是由至少两种反应性液体在该第一超重力装置中混合而产生。
优选地，该前处理气体还含有硝酸。
在本发明的部分具体实施例中，该废气处理方法还包含循环步骤(d)：回收进行该吸收步骤(c)的溶解后的碱液，再循环导入该第二超重力装置以与该前处理气体中的氧化后有机产物进行该吸收步骤(c)的溶解。
附图说明
本发明的其他的特征及功效，将于参照附图的实施方式中清楚地呈现，其中：
图1是本发明废气处理方法的第一实施例的流程图；及
图2是本发明废气处理方法的第二实施例的流程图。
具体实施方式
本发明将就以下实施例来作进一步说明，但应了解的是，所述实施例仅为例示说明用，而不应被解释为本发明实施的限制。
＜第一实施例＞
在本发明废气处理方法的第一实施例中，该废气是含有氮氧化物(NOX)(含量可为10-5000ppm)及水气(含量为3％以上)的烟道废气。参阅图1，该第一实施例的具体步骤如下：
二氧化氯产生步骤(a)：将亚氯酸钠(NaClO2)水溶液(流量为5mL/min)及盐酸(流量为3.6mL/min)导入到第一超重力装置中，同时引入空气到该第一超重力装置中，使其于该第一超重力装置中被充分混合进行反应并通过气液传质以产生二氧化氯(ClO2)气体。其中，亚氯酸钠与盐酸是进行如下所示的化学反应而产生二氧化氯。
5NaClO2+4HCl→4ClO2+5NaCl+2H2O
氧化步骤(b)：使该第一超重力装置产生的二氧化氯气体氧化该烟道废气中的氮氧化物，以得到含有二氧化氮(NO2)的前处理气体。
在该第一实施例中，该烟道废气的流量为约10m3/min，其含有27ppm的氮氧化物，且是先降温至约90℃，再与该二氧化氯气体混合。其中，该氮氧化物中的一氧化氮(NO)是进行如下所示的化学反应而氧化成二氧化氮。
5NO+2ClO2+H2O→5NO2+2HCl
若二氧化氯剂量相对于该氮氧化物中的一氧化氮是过量，该氮氧化物中的二氧化氮可以进一步与该二氧化氯气体进行如下所示的化学反应而氧化成硝酸。
5NO2+ClO2+3H2O→5HNO3+HCl
吸收步骤(c)：将该前处理气体及含有氢氧化钠和硫化钠的水溶液(作为碱液)分别引入第二超重力装置，以通过气液传质使该前处理气体中的二氧化氮、剩余的一氧化氮与该碱液进行如下所示的化学反应，以使排出的气体中一氧化氮和二氧化氮的浓度下降到0ppm。在该第一实施例中，该第二超重力装置包括旋转填充床，该旋转填充床的材质是不锈钢。
NO2+NO+2NaOH→2NaNO2+H2O
2NO2+2NaOH→NaNO2+NaNO3+H2O
2NO2+Na2S→Na2SO4+N2
在本发明的另一个具体实施态样中(图未示)，是以硫化钠水溶液作为碱液，以通过气液传质使该前处理气体中的二氧化氮与该硫化钠水溶液进行如下所示的化学反应。
2NO2+Na2S→N2+Na2SO4
在本发明的另一个具体实施态样中(图未示)，是以亚硫酸钠水溶液作为碱液，以通过气液传质使该前处理气体中的二氧化氮与该亚硫酸钠水溶液进行如下所示的化学反应。
2NO2+4Na2SO3→N2+4Na2SO4
循环步骤(d)：回收进行该吸收步骤(c)的化学反应后的碱液，再循环导入该第二超重力装置以与该前处理气体中的二氧化氮进行该吸收步骤(c)的化学反应。
＜第二实施例＞
在本发明废气处理方法的第二实施例中，该废气是含有挥发性有机物(VOCs)(含量可为1ppb-100000ppm)的工艺废气。参阅图2，该第二实施例的具体步骤如下：
二氧化氯产生步骤(a)：将亚氯酸钠(NaClO2)水溶液(流量为100mL/min)及过硫酸钠(Na2S2O8)水溶液(流量为100mL/min)导入到第一超重力装置中，同时引入空气到该第一超重力装置中，使其于该第一超重力装置中被充分混合进行反应并通过气液传质以产生二氧化氯(ClO2)气体。其中，亚氯酸钠与过硫酸钠是进行如下所示的化学反应而产生二氧化氯。
2NaClO2+Na2S2O8→2ClO2+2Na2SO4
氧化步骤(b)：使该第一超重力装置产生的二氧化氯气体氧化该工艺废气中的挥发性有机物，以得到含有氧化后有机产物(oxidized organic products)的前处理气体，并使排出的气体中的挥发性有机物的去除率达到85％以上。
在该第二实施例中，该工艺废气的流量为约400m3/min，其含有16ppm的二甲硫醚(dimethyl sulfide,DMS)，且其温度为室温；该氧化后有机产物为易溶于水的二甲基亚砜(dimethyl sulfoxide,DMSO)。
在本发明的另一个具体实施态样中，该工艺废气含有三乙胺(triethylamine,TEA)，其是进行如下所示的化学反应而被二氧化氯氧化。
(C2H5)3N+2ClO2+H2O→(C2H5)2NH2 +ClO2 －+HClO2+CH3CHO
吸收步骤(c)：将该前处理气体及水分别引入第二超重力装置，以通过气液传质使该前处理气体中的氧化后有机产物溶解于水中，若有过量未反应的二氧化氯气体也可以溶解于水中。在该第二实施例中，该第二超重力装置包括旋转填充床，该旋转填充床的材质是不锈钢。
循环步骤(d)：回收进行该吸收步骤(c)的溶解后的水溶液，再循环导入该第二超重力装置以与该前处理气体中的氧化后有机产物进行该吸收步骤(c)的溶解。
综上所述，本发明废气处理方法通过该第一超重力装置产生的二氧化氯气体氧化烟道废气中的氮氧化物或工艺废气中的挥发性有机物，并使用碱液或水在该第二超重力装置中进行化学反应或溶解以达成有效吸收，能够高效率地通过气液传质处理烟道废气中的氮氧化物或工艺废气中的挥发性有机物，不仅耗费的成本低，且虽然二氧化氯是一种强氧化剂，但其对于许多材质有比较好的物质相容性，较不易造成设备材质变质损坏(例如管线破损)而发生泄漏的问题，所以确实能达成本发明的目的。
以上所述，仅为本发明的实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即凡依本发明权利要求书及说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明的范围。

Claims (11)

1.一种废气处理方法，该废气含有氮氧化物及水气，其特征在于：该废气处理方法包含以下步骤：
a二氧化氯产生步骤：以第一超重力装置产生二氧化氯气体；
b氧化步骤：使该第一超重力装置产生的二氧化氯气体氧化该废气中的氮氧化物，以得到含有二氧化氮的前处理气体；及
c吸收步骤：将该前处理气体及碱液分别引入第二超重力装置，以使该前处理气体中的二氧化氮与该碱液进行化学反应。
2.根据权利要求1所述的废气处理方法，其特征在于：在该步骤b中，该废气的温度为180℃以下。
3.根据权利要求1所述的废气处理方法，其特征在于：在该步骤c中，该化学反应是使二氧化氮转变为亚硝酸盐与硝酸盐。
4.根据权利要求1所述的废气处理方法，其特征在于：在该步骤c中，该化学反应是使二氧化氮转变为氮气。
5.根据权利要求1所述的废气处理方法，其特征在于：该碱液是碱的水溶液，该碱是选自于氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、碳酸钙、亚硫酸钠、硫代硫酸钠、硫化钠、尿素、亚硫酸铵或其组合。
6.根据权利要求1所述的废气处理方法，其特征在于：该第二超重力装置包括旋转填充床，该旋转填充床的材质是选自于合金、塑料、橡胶或其复合材。
7.根据权利要求1所述的废气处理方法，其特征在于：还包含循环步骤d：回收进行该化学反应后的碱液，再循环导入该第二超重力装置以与该前处理气体中的二氧化氮进行该化学反应。
8.根据权利要求1所述的废气处理方法，其特征在于：在该步骤a中，该二氧化氯气体是由至少两种反应性液体在该第一超重力装置中混合而产生。
9.根据权利要求1所述的废气处理方法，其特征在于：该前处理气体还含有硝酸。
10.一种废气处理方法，该废气含有挥发性有机物，其特征在于：该废气处理方法包含以下步骤：
a二氧化氯产生步骤：以第一超重力装置产生二氧化氯气体；
b氧化步骤：使该第一超重力装置产生的二氧化氯气体氧化该废气中的挥发性有机物，以得到含有氧化后有机产物的前处理气体；及
c吸收步骤：将该前处理气体及水分别引入第二超重力装置，以使该前处理气体中的氧化后有机产物溶解于水中。
11.根据权利要求10所述的废气处理方法，其特征在于：还包含循环步骤d：回收进行该吸收步骤c的溶解后的碱液，再循环导入该第二超重力装置以与该前处理气体中的氧化后有机产物进行该吸收步骤c的溶解。
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