[发明专利]微波等离子体分解氟利昂无害化处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及有毒有害废气处理技术领域，尤其涉及一种微波等离子体分解氟利昂无害化处理方法。

背景技术

氟利昂(CFCs)是一种工业化生产的含有氟、氯、碳、氢的化合物，曾被广泛用作致冷剂、泡沫塑料发泡剂、电子元件清洗剂、气溶胶喷射剂及灭火剂。然而，氟利昂会破坏大气臭氧层，同时也是导致全球气候变暖的温室气体之一。解决氟利昂导致的环境问题有三条途径：(1)实现氟利昂的零排放；(2)开展氟利昂替代品合成的研究；(3)将氟利昂分解转化为无害物质。现在世界上还有225万吨氟利昂存在于废旧设备中，一旦这些氟利昂未经任何处理而直接排入大气，必将使臭氧层危机更趋严重，因此，开发分解现存氟利昂的技术成了当务之急。

对于氟利昂的分解技术目前主要有焚烧法和高频等离子体分解法。焚烧法是利用燃烧热产生的高温使氟利昂分解，其在焚烧过程中可能导致出现特别危险的二次化合物。如二喔星、二氟光气、氯光气、八氟异丁烯、苯芘等等。高频等离子体分解法是利用8000～10000℃超高温下的热等离子体使氟利昂得到快速分解，其条件较为苛刻，设备成本高。由于上述原因，氟利昂的分解技术还未形成足够规模的工业化应用。

等离子体是由分别带有正、负电荷的两种粒子所组成的电中性的粒子体系。利用微波激发可电离气体放电可产生微波等离子体，保持微波持续作用于等离子体，则微波能量可维持等离子体稳定运行。

随着微波等离子体技术的发展，目前已出现微波等离子体反应器，主要包括微波发生器，内设短路活塞的矩形波导管，微波调控装置及等离子体反应器，等离子体反应器主要由石英反应管，点火电极，空气冷却装置构成。等离子体反应器的石英反应管被矩形波导管包拢部分形成谐振腔，通过调节短路活塞使谐振腔频率与微波发生器的发生频率一致，使微波能量耦合于谐振腔，点火电极激发等离子体反应器内的载气形成持续的高密度等离子体。微波等离子体的电离度高，气体具有更高的活化程度，因而能在1000-1200℃相对低的温度下获得和维持具有更高能量的等离子体。在同等能量下，微波等离子体比高频等离子体更能有效激发气体分子的电离和离解过程，激发的亚稳态活性粒子多，反应性强，不会生成新的难降解的污染物质。微波等离子体中自由电子的温度高于离子的温度，其中的化学反应具有更高的反应平衡常数，反应效率更高，因此如能将微波等离子体反应器应用于氟利昂的分解，将为氟利昂的无害化处理提供一种反应条件温和，高速高效，易于实现工业化应用的新途径。

发明内容

本发明的主要目的在于针对上述问题，提供一种分解条件温和、反应完全充分、无次生污染、节能、成本低且易于实现工业化应用的微波等离子体分解氟利昂无害化处理方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种微波等离子体分解氟利昂无害化处理方法，其特征在于将氟利昂、水蒸汽及载气的混合气在微波等离子体反应器中进行反应分解，并对分解产物进行吸收、转化，使氟利昂分解为二氧化碳和卤化氢并转化为碳酸盐和卤盐；具体工艺步骤如下：

(1)将氟利昂、水蒸汽和载气分别通入混气室进行混合，氟利昂与水蒸汽的摩尔比为1∶1-4，氟利昂的体积流量占混合气总体积流量的0.1％-10％；

(2)将混合气由混气室出气口经由微波等离子体反应器的石英反应管的进气口通入管内，开启微波发生器，微波由矩型波导管传输至谐振腔，调节短路活塞使谐振腔的谐振频率与微波发生器的频率一致，点火激发载气形成等离子体，等离子体、水蒸汽和氟利昂进行反应分解，产生反应生成气；

(3)反应生成气由石英反应管出气口通入冷却洗涤吸收装置，由氢氧化钠溶液进行洗涤吸收形成吸收液；吸收液中再加入氯化钙得到分离回收的氟化钙、碳酸钙。

所述微波发生器的输出功率为0.5～5kW连续可调，微波的频率为2.45GHz。

所述载气为氩气或氮气。