自称是王院士：关于RTO中二噁英控制技术探讨（2）

文章转自公众号：自称是王院士

念念不忘必有回响。今天这篇文章一直在脑子里已经转了很久。（本篇文字有点多，需要耐心看）

关于二噁英的产生及控制——纯个人看法

上面的文章链接是我在2018年写的，所以今天的文章就作为第二篇来写吧。当时由于已有多年的处理含氯废气经验与思考研究。表达了一下看法，现如今时过境迁，新的想法不断地更新迭代，也发现有很多需要补充的地方。感兴趣的可以去看看。

首先，纠正一下曾经文章的问题：

一、

三、二噁英产生于温度在300-400度，而在RTO中VOC不可避免的要经历两个400度区间。众所周知，RTO进气出气都会经历陶瓷蓄热层。那么有人就担心了，二噁英在300-400度生成，就算在炉膛里分解掉，出气的时候又会再经过出气的300-400度区间，会再生成吧。（每次听到这样的说法我也是有些醉了）所以我在想，你都一夫两妻了，还会把两个老婆不要给别人？是不是傻啊！出现这种担心，不是自己知识面不够广就是自己对炉子本身处理存在质疑。在炉膛上燃烧充分的话都成二氧化碳了还怎么反应成二噁英呢？就算切换过程中残留的有机物没有氧化分解，在回风过程中又会进一步进入炉膛再一次高温焚烧。

自称是王院士，公众号：我姓王名八蛋关于二噁英的产生及控制——纯个人看法

现在我的想法：可能存在进气过程中，有机物粘附在低温区陶瓷上，但是温度又很合适，气氛都烘托到这了，等着出气阶段又来了氯化氢或者氯气，这不就更是火上浇油吗？所以这里是可能存在产生二噁英的。

二、氧含量问题

我在那篇文章中提到，出口需要保持一定的含氧量，来保证减少一氧化碳产生，营造出RTO内部富氧环境增加有机物的分解。但是很多同行说要求氧含量控制得很低，有的甚至于要控制在3%以下，才能减少二噁英的产生。这里面的问题就顺应了固废燃烧里面二噁英产生的条件之一缺氧环境了。当然这里面还有一些问题，我下文再讲。

三、利用其他物质在炉膛上争夺氯元素的构想问题

原文提到利用金属氧化物或催化剂失活原理在炉膛上夺取氯原子，抑制二噁英产生的方案，可行性有些问题，一方面这种是损耗式解决方案，需要定期维护更换，会很麻烦成本也较高，二来形成的氯化物或残留的金属成分稳定性需要考究，并且其中的金属元素对陶瓷本体产生侵蚀或堵塞影响陶瓷寿命。

纠偏就到这儿吧。今天的主题开始。

纵观各大媒体文献资料讲解二噁英的控制技术，关键点就在于卤素的控制技术。其实本篇文章也可以直接改成RTO中卤素的治理技术。

为什么这么说？关键点是从控制化学键形成上就杜绝掉了。

RTO的结构导致了始终是无法避免前面问题一的发生。就像我始终认为市面上说RTO出来的100-200℃废气直接进急冷塔就可以减少二噁英产生的方案也是扯淡的。300-400℃的区间没有规避掉，还有一个是这个能耗甲方是真受得了的吗？

RTO里面控制二噁英生成，关键就是控制取代基的产生，而更具体的就是控制C-Cl的取代反应。在炉膛如此高的温度下，个人认为RTO里面的反应其实是所有的元素在有限的条件发生的一次重排反应。从产物角度上看，永远是形成最稳定存在的物质。那么最稳定状态的产物有哪些？

比如烟气中，普遍存在的CO2，H2O，HCl，HBr，N2，NO2，NH3，SO2，SO3，HF这些我们更希望或者更方便后处理的低毒性的物质。也同样会存在CO，NO，Cl2，CH4这类麻烦的物质产生。当产生氯气时，对其他有机物的取代反应会变得更容易。

那么要达到这个稳定的化合物，我们又需要准备什么呢？现在市面上RTO基本只会根据产线来的废气配点稀释的新风而已基本没有别的什么操作。但是有机物的分解从来就不是单一的反应。

我们从产物去倒推反应物：

1.只含CHO元素的有机物最终生成H2O，CO2这里基本确实只需要补充氧气（空气）即可。

2.含有CHS元素的有机物则生成H2O，CO2，SO2 ，一样只需要补充氧气。

3.含F，Cl，Br元素的，就不同了，生成更稳定的是物质是HCl，空气中只有水蒸气中含有H，所以这一类物质偏多时补充空气并不能起到太大的作用。

4.含N元素的则更厉害了，可盐可甜了都，你给它氧多，它可能成 NOX ，氢多，有可能成NH3

所以看到这里，就不得不涉入化工领域了。种瓜得瓜种豆得豆了。

举个栗子：一股吸附脱附回收工艺的尾气中主要成分为氮气，剩下部分是二氯甲烷，二氯乙烷这些含氯废气，这股废气到RTO这边来处理。你当如何是好？如果你补充的是新风氧气的话（你不补，助燃风也会补），根据化学反应：

CH2Cl2+O2→CO2+2HCl

2C2H4Cl2+5O2→4CO2+4HCl+2H2O

从上面两个过程来看，完全反应后产物中氯化氢的体积比占比较高。相比HCl，CO2，H2O那是相当的稳定了。因为二氧化碳和水都是共价化合物。那么在炉膛气体氛围中，氧气的浓度含量比较高的时候再加上HCL在高温条件下不稳定性，他们会分解成H ·和Cl·自由基，而氢自由基就会更大概率与氧结合生成更稳定的水，从而导致氯自由基只能与氯自由基结合产生氯气。氯气作为一种可以合理单质存在的气体，出现在RTO出气过程中是很常见的。早期在还不很深入研究的时候盲目通入超标准的有机氯废气时就见过从RTO排出的氯气。

当废气中含有四氯化碳CCl4或者更多氯的时候，这种情况更明显。所以个人认为控制二噁英的倒推工艺要求线路应该是这样的：

1.在工业VOC治理设备的工况里面，VOC中一般很少同时带有苯环又含有氯杂原子的物质，而在RTO中关键点温度是不可避免的，那就要从控制苯环的链加长反应以及苯环上面的氯原子取代反应开始。

2.苯环的链加长反应中，这个其实是偶发性的东西，链的延长从一个苯环变成两个苯环，氧气在高温下形成氧自由基，中间搭桥连接是概率问题也是无法杜绝可能发生的，但是不能没有氧气，这个也是无法避免的。而氯的取代反应因为二噁英里面取代基比较多，它的综合形成条件同时达到阻力更大一些，另外一点就是氯气发生取代反应产物是氯化氢，所以反应气氛里面氯化氢与所谓的苯环发生了交换原子的反应，这就是取代反应的逆反应，这个反应发生的条件是很苛刻的，而且可能还需要催化剂，产物又是氢气，我个人认为几乎是不可能的。而当反应物里面是氯气的话，由于氯气本身氧化性很强，它在里面形成很多的话就会干坏事了，这种取代反应一般是自发进行的。比如甲烷和氯气发声取代反应条件只需要光照就可以进行，如果条件合适，会一直进行下去直到都变成四氯化碳。

3.那么减少氯气的形成就成了首要任务。当废气中氯仿二氯甲烷这类含氯物质过多时，进入RTO处理时，从前面的内容里我们得出结论就是要提供氢源。用第一篇文章的意思就是，给他配媳妇儿，一群男的在一块儿准干不成好事。

4.从RTO运行的环境里来看，氢源主要来自废气中的湿度，以及反应物本身的氢原子。而湿度又有原本的废气夹杂的水以及RTO前处理设备提供的水。

5.当可产生的氢源小于氯源时，过量的氯原子就会形成氯气或更高阶的氯化物。所以额外补充氢源是必须的。注意：这里提到的是可产生氢源。

6.氢源的选择，烷烃类，水，氨气，氢气等。这里面还涉及到很多化学知识，暂时无法给出比较参数，还不能给出定论，这几种物质反应路径，对氢自由基贡献量，以及形成条件等还无法给出解释（这里面就包括烷烃和氢气的氢是先与氧气反应还是，直接与氯原子反应，在700-800℃范围内水蒸气和氨气能否断键形成氢氧自由基或氨基，氢自由基，是否需要催化剂）。这些问题还需要研究一下。但是已有相关资料表明水蒸气的加入一定程度上能够对减少二噁英形成起到积极作用。（这里的问题以后有机会再补充吧）

7.抛开条件说优缺点的话，这几种物质无论是从成本以及后处理来看，水是最完美的反应物，一方面成本最低，反应后形成的产物一定程度上还能提供氧气。即使没有断键成功直接排放也不能形成二次污染。

8.RTO炉膛直接通蒸汽对处理含氯废气的可行性，还需要验证一下。整个系统的反应温度时间压力，甚至于设计标准要求都是要考虑的。以及反应条件下的硬件要求存在差异。那么之后的问题就是如何解决腐蚀问题了。

9.得出的结论需要提供水蒸汽这一说，不完全依赖于水能提供氢源，而更在于高温下蒸汽提高了更大的氢自由基的分压，提高了碰撞几率，提高了反应效率，降低了氯原子的分压减少了碰撞几率。

好了，先写到这儿吧！具体如何实现则由各位自己去尝试吧。如果有大佬赞助，本人倒是可以将设计实验试一试。哈哈哈哈！还有哦！我的好多文章的鬼点子，你们不要在没有我授权指导下去乱搞哈！炉子炸了，环保局安监局查你了，不要怪我哈！因为我是个没有头衔的院士，没有证的赤脚医生，哈哈哈，还是那句话创新要胆子大心要细。祝好！

另外朋友们目前本公众号还没有设置任何广告，同志们且看且珍惜哈！不久将来可能也会为了恰饭引入广告哦！到时候也不要不爱了哈！现在纯粹是用爱发电。

好了，结束！