本發明涉及一種去除石化工業廢氣中芳香烴化合物的處理方法，屬于環境保護中的廢氣處理領域。

背景技術：

大氣污染是我國目前最突出的環境問題之一，揮發性有機廢氣是大氣污染物的重要來源。隨著我國石化工業的迅猛發展，其生產過程中排入大氣環境中的揮發性有機廢氣也在不斷增加，這些污染物主要包括芳香烴化合物（苯系物）、醛酮類、鹵代烴、醇類等。其中，芳香烴化合物的排放量相對較大，其對生態環境和人體健康的危害又相對突出，因此，芳香烴化合物的凈化處理已經越來越受到人們的重視。

由于芳香烴化合物的揮發性很強，暴露于空氣中很容易擴散。人和動物通過吸入或皮膚接觸攝入過量的芳香烴，會引起急性和慢性苯中毒。有研究報告表明，引起苯中毒的部分原因是由于體內的苯生成了苯酚。苯會對中樞神經系統產生麻痹作用，引起急性中毒。重者會出現頭痛、惡心、嘔吐、神志模糊、知覺喪失、昏迷、抽搐、甚至死亡；少量苯也能使人產生睡意、頭昏、心率加快、頭痛、顫抖、意識混亂、神志不清等癥狀。正常人吸入20000ppm的苯蒸汽5~10分鐘便會有生命危險。

長期接觸苯會對血液造成極大傷害，引起神經衰弱綜合癥。苯可以損害骨髓，使紅血球、白細胞、血小板數量減少，并使染色體畸變，從而導致白血病，甚至出現再生障礙性貧血。苯可以導致大量出血，從而抑制免疫系統的功用，使疾病有機可乘。有研究報告指出，苯在人體內的潛伏期可長達12~15年。

目前，我國石化工業企業的產工藝流程及廢氣排放方式各不相同，其廢氣污染控制技術也大相徑庭。總體上來說，我國較廣泛采用的處理方法主要有：吸附法、熱破壞法、冷凝法、吸收法等。

（1）吸附法：

用多孔性固體處理流體混合物，使其中所含的一種或幾種組分富集在固體表面，而與其它組分分離的過程稱為吸附。吸附法主要用于低濃度高通量芳香烴的凈化。

（2）熱破壞法：

熱破壞法是目前應用比較廣泛、研究較多的芳香烴治理方法，特別適用于含有低濃度芳香烴的廢氣。該方法可分為直接火焰燃燒和催化燃燒，其過程復雜并且可能包括一系列分解、聚合及自由基反應。而最重要的芳香烴熱破壞法機理包括氧化、熱裂解和熱分解，熱破壞法正是基于此機理進行的。

（3）冷凝法：

冷凝法是利用物質在不同溫度下具有不同飽和蒸汽壓這一性質，采用降低系統溫度或提高系統壓力，使處于蒸汽狀態的芳香烴冷凝并從廢氣中分離出來的過程。

（4）吸收法：

吸收法主要利用芳香烴能與大部分油類物質互溶的特點，用高沸點、低蒸汽壓的油類作為吸收劑來吸收廢氣中的芳香烴，常見的吸收器是填料洗滌吸收塔。

（5）生物膜法：

所謂生物膜法就是將微生物固定附著在多孔性介質填料表面，并使污染氣體在填料床層中進行生物處理，可將其中的污染物除去，并使之在空隙中降解。揮發性有機污染物被吸附在空隙表面，被空隙中的微生物所耗用，并降解成CO₂、H₂O和中性鹽。

目前，我國普遍采用的芳香烴廢氣處理方法，普遍存在初期投資大、運行維護費用高、技術復雜等缺點，并且其處理效果也難以滿足日益嚴格的排放要求。為此，需要尋找新的方法和途徑來解決這一難題。

技術實現要素：

一種凈化工業廢氣的處理方法，含有芳香烴化合物的石化工業廢氣通過氣體管路進入氣體過熱保護器，其作用是當廢氣溫度過高時，可暫時切斷氣路，起到保護后端處理裝置的作用，氣體過熱保護器的出口通過氣體管路連接智能孔板流量計，可對廢氣流量、流速等信息進行實時監控記錄，智能孔板流量計的出口通過氣體管路連接前端引風機，其作用是提供廢氣流動所需要的動力，前端引風機的出口通過氣體管路連接旋風式除塵器，在此除去廢氣中的顆粒污染物，防止磨損或阻塞后端處理裝置，旋風式除塵器的出口通過氣體管路連接氣體穩壓裝置，其作用是穩定廢氣的壓力和流速，防止其對后端處理裝置產生沖擊，氣體穩壓裝置的出口通過氣體管路連接紫外線激發-鎳鈀合金催化高壓分解反應器，紫外線激發-鎳鈀合金催化高壓分解反應器的出口通過氣體管路連接氣體余熱回收裝置，在此經過熱交換作用使過熱的廢氣得到降溫和穩定，并可回收利用剩余熱量，氣體余熱回收裝置的出口通過氣體管路連接濕式氣體凈化器，在此對處理后的廢氣進行進一步的水洗凈化和冷卻，濕式氣體凈化器的出口通過氣體管路連接后端引風機，后端引風機的出口通過氣體管路連通大氣環境；其中，紫外線激發-鎳鈀合金催化高壓分解反應器采用不銹鋼材質，其左側下部設有進氣閥門，右側上部設有超細濾網和排氣閥門，反應器底部并排安裝有5支紫外線發生器，紫外線發生器上方設有1道箔片防護網，箔片防護網上方左、右兩側分別安裝有1個活塞限位器，反應器內部均勻漂浮著若干鎳鈀合金箔片，反應器頂部安裝有1套氣體壓縮活塞，氣體壓縮活塞由伸縮式傳動桿連接至位于反應器頂端的液壓壓縮裝置。

其中，含有芳香烴化合物的石化工業廢氣通過位于紫外線激發-鎳鈀合金催化高壓分解反應器左側下部的進氣閥門進入反應器內部，位于反應器頂端的液壓壓縮裝置首先開始工作，通過伸縮式傳動桿驅動氣體壓縮活塞做下壓運動，使廢氣體積被壓縮，除了使其內能逐漸升高外，還可以使廢氣與反應器內部的鎳鈀合金箔片充分混合，當氣體壓縮活塞到達活塞限位器處時將停止壓縮運動并在該位置停留一定時間，此時，位于反應器底部的5支紫外線發生器啟動，向被壓縮的廢氣發射紫外線，在紫外線持續照射激發的條件下，高內能的廢氣中所含的芳香烴分子中的苯環共軛化學鍵會在鎳鈀合金箔片表面發生斷裂，芳香烴分子會逐步裂解生成H₂O和CO₂等無機分子，其后，氣體壓縮活塞開始上升并返回反應器頂部，經過分解處理后的廢氣通過位于反應器右側上部的超細濾網濾除鎳鈀合金箔片后，通過超細濾網后端的排氣閥門排出反應器，并進入下一處理工序；其中，箔片防護網的作用是阻截鎳鈀合金箔片的下落，防止其與紫外線發生器發生接觸，從而避免紫外線發生器的損壞。

其中，紫外線激發-鎳鈀合金催化高壓分解反應器的有效容積為375m³，工作壓力范圍為7.0~29.0MPa，其氣體壓縮活塞可將反應器中的廢氣壓縮至125m³，氣體壓縮比為3:1。

其中，紫外線激發-鎳鈀合金催化高壓分解反應器，其紫外線發生器的工作電壓為65V，能夠產生波長為295nm的紫外線輻射，其使用壽命一般為6500h。

其中，紫外線激發-鎳鈀合金催化高壓分解反應器，其液壓壓縮裝置的液壓油為精致礦油，油缸內徑為140mm，其工作壓力范圍為12.0~18.0MPa，液壓油最大流量為165L/min。

通過本系統處理后的廢氣，其芳香烴化合物的去除效率可達99.3%。

本發明的優點在于：

（1）本方法擺脫了現有的石化工業廢氣中芳香烴化合物的治理模式，創造性的利用了芳香烴分子中的苯環在其體內能較高的狀態下易受金屬表面催化而分解的特性，對廢氣進行體積壓縮使其內能升高，并使其在紫外線持續照射激發的條件下與鎳鈀合金發生表面接觸，芳香烴分子中苯環的共軛化學鍵會在鎳鈀合金表面發生斷裂，并逐步裂解為H₂O和CO₂等無機分子。該方法對芳香烴化合物有較好的催化分解效果，是一種非常有針對性的處理方法，其處理效率可達99.3%。

（2）本方法不使用任何化學藥劑作為處理物料，一方面大大減少了購置處理物料所產生的成本，另一方面還杜絕了引入危害更大的污染物的風險。

（3）本方法使用鎳鈀合金箔片作為金屬表面催化材料，其創造性的采用了箔片式外形設計，大大增加了接觸面積，提高了催化反應效率。

（4）本方法技術路線先進，設備占地面積較小，并且處理效果良好，運行維護成本很低，有利于大范圍推廣應用。

附圖說明

圖1是本發明的設備示意圖。

圖中：1-氣體過熱保護器、2-智能孔板流量計、3-前端引風機、4-旋風式除塵器、5-氣體穩壓裝置、6-紫外線激發-鎳鈀合金催化高壓分解反應器、7-氣體余熱回收裝置、8-濕式氣體凈化器、9-后端引風機

圖2是紫外線激發-鎳鈀合金催化高壓分解反應器的示意圖。

61-進氣閥門、62-紫外線發生器、63-箔片防護網、64-活塞限位器、65-鎳鈀合金箔片、66-氣體壓縮活塞、67-伸縮式傳動桿、68-液壓壓縮裝置、69-超細濾網、610-排氣閥門。

具體實施方式

如圖1所示，一種凈化工業廢氣的處理方法，含有芳香烴化合物的石化工業廢氣通過氣體管路進入氣體過熱保護器1，其作用是當廢氣溫度過高時，可暫時切斷氣路，起到保護后端處理裝置的作用，氣體過熱保護器1的出口通過氣體管路連接智能孔板流量計2，可對廢氣流量、流速等信息進行實時監控記錄，智能孔板流量計2的出口通過氣體管路連接前端引風機3，其作用是提供廢氣流動所需要的動力，前端引風機3的出口通過氣體管路連接旋風式除塵器4，在此除去廢氣中的顆粒污染物，防止磨損或阻塞后端處理裝置，旋風式除塵器4的出口通過氣體管路連接氣體穩壓裝置5，其作用是穩定廢氣的壓力和流速，防止其對后端處理裝置產生沖擊，氣體穩壓裝置5的出口通過氣體管路連接紫外線激發-鎳鈀合金催化高壓分解反應器6，紫外線激發-鎳鈀合金催化高壓分解反應器6的出口通過氣體管路連接氣體余熱回收裝置7，在此經過熱交換作用使過熱的廢氣得到降溫和穩定，并可回收利用剩余熱量，氣體余熱回收裝置7的出口通過氣體管路連接濕式氣體凈化器8，在此對處理后的廢氣進行進一步的水洗凈化和冷卻，濕式氣體凈化器8的出口通過氣體管路連接后端引風機9，后端引風機9的出口通過氣體管路連通大氣環境；其中，紫外線激發-鎳鈀合金催化高壓分解反應器6采用不銹鋼材質，其左側下部設有進氣閥門61，右側上部設有超細濾網69和排氣閥門610，反應器底部并排安裝有5支紫外線發生器62，紫外線發生器62上方設有1道箔片防護網63，箔片防護網63上方左、右兩側分別安裝有1個活塞限位器64，反應器內部均勻漂浮著若干鎳鈀合金箔片65，反應器頂部安裝有1套氣體壓縮活塞66，氣體壓縮活塞66由伸縮式傳動桿67連接至位于反應器頂端的液壓壓縮裝置68；其中，含有芳香烴化合物的石化工業廢氣通過位于紫外線激發-鎳鈀合金催化高壓分解反應器6左側下部的進氣閥門61進入反應器內部，位于反應器頂端的液壓壓縮裝置68首先開始工作，通過伸縮式傳動桿67驅動氣體壓縮活塞做下壓運動，使廢氣體積被壓縮，除了使其內能逐漸升高外，還可以使廢氣與反應器內部的鎳鈀合金箔片65充分混合，當氣體壓縮活塞66到達活塞限位器64處時將停止壓縮運動并在該位置停留一定時間，此時，位于反應器底部的5支紫外線發生器62啟動，向被壓縮的廢氣發射紫外線，在紫外線持續照射激發的條件下，高內能的廢氣中所含的芳香烴分子中的苯環共軛化學鍵會在鎳鈀合金箔片65表面發生斷裂，芳香烴分子會逐步裂解生成H₂O和CO₂等無機分子，其后，氣體壓縮活塞66開始上升并返回反應器頂部，經過分解處理后的廢氣通過位于反應器右側上部的超細濾網69濾除鎳鈀合金箔片65后，通過超細濾網69后端的排氣閥門610排出反應器，并進入下一處理工序；其中，箔片防護網63的作用是阻截鎳鈀合金箔片65的下落，防止其與紫外線發生器62發生接觸，從而避免紫外線發生器62的損壞；其中，紫外線激發-鎳鈀合金催化高壓分解反應器6的有效容積為375m³，工作壓力范圍為7.0~29.0MPa，其氣體壓縮活塞66可將反應器中的廢氣壓縮至125m³，氣體壓縮比為3:1；其中，紫外線激發-鎳鈀合金催化高壓分解反應器6，其紫外線發生器62的工作電壓為65V，能夠產生波長為295nm的紫外線輻射，其使用壽命一般為6500h；其中，紫外線激發-鎳鈀合金催化高壓分解反應器6，其液壓壓縮裝置68的液壓油為精致礦油，油缸內徑為140mm，其工作壓力范圍為12.0~18.0MPa，液壓油最大流量為165L/min。

通過本方法處理后的廢氣，其芳香烴化合物的去除效率可達99.3%。