[发明专利]一种二氧化碳气体中苯的脱除方法

说明书

技术领域

本发明涉及二氧化碳气体的净化领域，具体涉及一种二氧化碳气体中苯的脱除方法。

背景技术

二氧化碳属于环境大气温室气体,世界各国对二氧化碳排放都有限制,我国鼓励二氧化碳排放企业实现二氧化碳排放回收循环利用。食品级CO₂是食品行业的重要的添加剂。然而，有些二氧化碳气源中会含有一些微量苯等有毒杂质，限制了它的回收再利用。苯的毒性较大，对中枢神经系统有严重的危害作用，特别是用作碳酸饮料的二氧化碳，对苯的含量要求极高。

目前，含苯废气的治理方法主要有催化燃烧法和吸附法等。催化燃烧法是有机物在气流中被加热，在催化床层作用下，加快有机物化学反应或破坏效率的方法。催化剂的存在使有机物在热破坏时，比直接燃烧法需要更少的保留时间和更低的温度。由于催化氧化过程只基于特定类型化合物反应，且能耗高，所以催化燃烧的应用在一定程度上受到限制。并且，采用热破坏法有时不能实现食品级CO₂高纯度的净化要求。

吸附法是利用对各种杂质有选择性吸附作用而对二氧化碳弱吸附或不吸附的吸附剂脱除气源中含有的不易挥发组分；吸附法的特点是全部吸附除杂过程为常温下操作，回收二氧化碳工艺过程简单、能耗低，设备简单易操作，受到广泛的青睐。吸附剂对于低浓度的有毒杂质可以实现高纯度的净化，但是对于高浓度有毒杂质的气源，吸附剂容量易达到饱和，需要经过频繁的解吸附才能再投入使用，提高了使用成本，也限制了该方法的广泛应用。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明人提出一种二氧化碳气体中苯的脱除方法，通过催化燃烧和吸附脱除相结合的方式，脱除二氧化碳中的苯，能够降低反应能耗，降低净化成本；同时，能够节约吸附剂的用量，从而高效、环保地实现高纯度的净化要求。

本发明的目的在于提供一种二氧化碳气体中苯的脱除方法，包括：

将含苯的二氧化碳气体与背景气体相混合，形成待处理混合气体；

将所述待处理混合气体通入催化反应装置，在催化剂的存在下进行反应脱除处理，得到中间气体；以及

将所述中间气体通入吸附装置，进行吸附脱除处理。

根据本发明，将含苯的二氧化碳气体与背景气体的混合形成待处理混合气体后，通入催化反应装置中，在催化剂的存在下，该待处理混合气体燃烧并氧化，其中绝大部分的苯被氧化为二氧化碳，从而通过反应脱除处理将待处理混合气体转化为苯浓度大幅降低的中间气体，接着，对该中间气体进行吸附脱除处理，以吸附脱除中间气体中未反应而残留的苯，从而实现二氧化碳气体的进一步净化。

在本发明的一个优选的实施方式中，所述背景气体中，氧气的体积含量为20-30％，优选为25％-30％，余量为二氧化碳。通过将含苯的二氧化碳气体与含有一定体积的氧气的背景气体相混合，一方面能够调控待处理混合气体中苯的浓度，另一方面，能够保障待处理混合气体具有可燃性，可以充分地进行催化氧化反应。

在本发明的另一个优选的实施方式中，所述待处理混合气体中，苯的气体质量浓度为50-5000mg/m³，优选为500-3000mg/L。

在本发明的另一个优选的实施方式中，所述中间气体中苯的浓度为300mg/L以下，优选为200mg/L以下。本发明人经研究发现，通过将中间气体中苯的浓度限定在上述范围内，能够充分利用催化燃烧反应消除待处理混合气体中的苯，从而在保障了脱除效率的同时，节约了吸附剂的用量，降低了解吸频率，有利于降低净化成本。

在本发明的另一个优选的实施方式中，所述反应脱除处理中，所述待处理混合气体的气体空速为1000-20000h^-1；反应温度为250℃-300℃。

在本发明的另一个优选的实施方式中，所述吸附脱除处理的温度为25-30℃，时间为30-60min。

在本发明的另一个优选的实施方式中，所述反应脱除处理的催化剂以选自氧化铝、氧化硅、氧化钛、氧化锌、氧化钙中的至少一种作为载体，并负载有贵金属或非贵金属。根据本发明，可通过将氧化铝等载体浸渍于含贵金属或非贵金属的浸渍液中来制备上述催化剂。

在本发明的一个更优选的实施方式中，所述载体为氧化铝，所述贵金属为铂或钯，所述非贵金属为铜和选自锰、铈、锆中的至少一种。