CN100344378C - 燃煤、燃油锅炉烟气的脱硫脱氮催化剂及其脱硫脱氮方法 - Google Patents
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Abstract
燃煤燃油锅炉烟气的脱硫脱氮催化剂及其脱硫脱氮方法,属于脱硫脱氮技术领域。是由如下重量百分比的原料组成:氢氧化钠16~20%,尿素34~50%,一乙醇胺5~8%,二乙醇胺29~45%。方法是将催化剂各原料组分加入到原料总重量400%~500%的水中混合得到催化剂的溶液,向燃煤或燃油锅炉的烟道内喷洒该催化剂溶液,喷洒量为催化剂溶液重量∶燃料重量=6~8∶1。该催化剂原料成本低,配制简单,能在同一操作中同时进行脱硫脱氮,并有效脱除烟气中的有机硫。使用该催化剂进行燃煤、燃油锅炉烟气的脱硫脱氮方法简单易行,同时不需要对燃烧器进行改动,现有的烟气净化装置即可操作,脱硫率95%以上,脱氮率50%以上。
Description
技术领域
本发明属于燃煤、燃油锅炉烟气的脱硫脱氮技术领域,尤其涉及一种化学法燃煤、燃油锅炉烟气脱硫脱氮的催化剂,以及使用该催化剂进行烟气脱硫脱氮的方法。
背景技术
燃煤或燃油锅炉排放出大量二氧化硫和氮氧化物,如果利用传统的喷钙脱硫技术,很难脱除。目前国内多数发电厂的脱硫装置全部是花巨资从国外引进的,烟气脱硫脱氮成本较高。发电厂每年要消耗大量的煤炭和燃料油,同时排放出的大量二氧化硫和氮氧化物对环境造成严重破坏,该污染问题一直是国家重点关注的问题。
目前,国内外大多采用炉内喷碳酸钙即石灰石粉末的方法,将烟气中的二氧化硫除掉。该方法需要庞大的设备,投资巨大又增加运行成本,且脱硫效率低,关键是还不能脱除产生的氮氧化物,目前还没有投资少、运行成本低、同时解决脱硫和脱氮氧化物且效率高的技术。
2003年公开的中国专利申请03113768.7提供了一种尿素催化剂处理烟气同时脱硫脱氮的方法,该方法以尿素作吸收剂,烟气从吸收塔进口连续进入,在吸收塔中与吸收液充分混合反应,去除SO2和NOX,其特征是,采用二氧化钛或硅藻土作催化剂配制吸收液,并回收硫酸铵和硝酸铵作肥料。该方法中的尿素只能作为无机硫的脱除剂,并不能将烟气中的有机硫脱除或将有机硫转化为无机硫,单纯的尿素也不能有效降低烟气的酸度,因此其脱硫和脱氮效果并不理想,工业应用的价值低。
发明内容
本发明的目的是提供一种脱硫脱氮效率高、能有效脱除烟气中的有机硫,同时固硫残渣稳定性高的燃煤、燃油锅炉烟气脱硫脱氮的催化剂,以及使用该催化剂进行烟气脱硫脱氮的方法。
本发明采用的技术方案如下;
一种燃煤、燃油锅炉烟气的脱硫脱氮催化剂,其特征在于该催化剂是由如下重量百分比的原料组成:氢氧化钠16~20%,尿素34~50%,一乙醇胺5~8%,二乙醇胺29~45%。
该催化剂是由如下重量百分比的原料组成:氢氧化钠19%,尿素42%,一乙醇胺7%,二乙醇胺32%。
所述的氢氧化钠为纯度97%的工业级氢氧化钠,所述的尿素为总氮含量46%的工业级尿素,所属的一乙醇胺为总胺量99%的工业级一乙醇胺,所述的二乙醇胺为总胺量96%的工业级二乙醇胺。
使用上述催化剂进行燃煤、燃油锅炉烟气的脱硫脱氮方法,其特征在于将催化剂各原料组分加入到原料总重量400~500%的水中混合得到催化剂的溶液,向燃煤或燃油锅炉的烟道内喷洒该催化剂溶液,喷洒量为催化剂溶液重量∶燃料重量=6~8∶1,所述的催化剂各原料的重量百分比组成为:氢氧化钠16~20%,尿素34~50%,一乙醇胺5~8%,二乙醇胺29~45%。
催化剂原料中所述的氢氧化钠为纯度97%的工业级氢氧化钠,所述的尿素为总氮含量46%的工业级尿素,所属的一乙醇胺为总胺量99%的工业级一乙醇胺,所述的二乙醇胺为总胺量96%的工业级二乙醇胺。
上述的氢氧化钠、尿素、一乙醇胺和二乙醇胺原料均为市售工业产品。所述的氢氧化钠的生产厂家有齐鲁石油化工公司氯碱厂、巴陵石油化工公司环氧树脂厂、天津市化工有限公司;所述的尿素的生产厂家有兰州化学工业公司化肥厂、齐鲁石化公司化肥厂、大庆石化化肥厂;所述的一乙醇胺的生产厂家有上海高桥石化公司化工三厂、沈阳庆丰化工厂;所述的二乙醇胺的生产厂家有上海高桥石化公司化工三厂、沈阳庆丰化工二厂。
催化剂中的氢氧化钠在催化脱硫脱氮反应时可降低烟气的酸度、缩短反应时间、提高脱硫脱氮效率;尿素为无机硫脱出反应剂,可以提高其烟气中脱硫效果及固硫残渣硫酸盐的长期贮存稳定性,以便使固硫残渣可以应用到建筑材料上。所述的一乙醇胺为烟气中有机硫的脱出剂,能提高脱硫脱氮效率。所述的二乙醇胺为有机硫转化成无机硫的转化催化剂,它先将烟气中的有机硫催化转变成无机硫后,再配合氢氧化钠、尿素、一乙醇胺将已转换成的无机硫固化到残渣中,使残渣中的硫长期稳定不反弹,可以做建筑材料使用。该催化剂的各原料组合使用能够保证处理后的燃煤或燃油锅炉烟气排放达到国家环保标准。
该燃煤、燃油锅炉烟气的脱硫脱氮催化剂的制备方法比较简单,将上述氢氧化钠、尿素、一乙醇胺和二乙醇胺原料按重量配比混合即可得到。也可在脱硫脱氮时将原料直接加入到水中配制成催化剂溶液。该催化剂进行燃煤、燃油锅炉烟气的脱硫脱氮时,可以根据烟气中二氧化硫的浓度调节喷撒的催化剂溶液的量。一般烟气中二氧化硫浓度为1200mg/m3~8000mg/m3,脱硫脱氮催化剂和烟气充分接触后,通过固液分离装置将脱硫脱氮反应后的催化剂溶液中的硫酸盐和硝酸盐固渣分离出去,部分未参与脱硫脱氮反应的催化剂可以继续循环使用。分离出的硫酸盐和硝酸盐可以作为建筑原料使用。
本发明的有益效果在于,该燃煤、燃油锅炉烟气的脱硫脱氮催化剂原料成本低,配制简单,能在同一操作中同时进行脱硫脱氮反应,并能有效脱除烟气中的有机硫。使用该催化剂进行燃煤、燃油锅炉烟气的脱硫脱氮方法简单易行,同时不需要对燃烧器进行改动,通过现有的烟气净化装置即可操作,脱硫率能够达到95%以上,脱氮率达到50%以上。该燃煤、燃油锅炉烟气的脱硫脱氮催化剂,和使用该催化剂进行燃煤、燃油锅炉烟气的脱硫脱氮方法可用于各种燃烧含硫、含氮化物的燃煤、渣油和沥青等锅炉的烟气净化。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明,下述实施例中的百分比除特殊说明外均为重量百分比浓度。
实施例1 按下列组分和配比取原料:18kg氢氧化钠,36kg尿素、6kg一乙醇胺、40kg二乙醇胺,混合得到燃煤、燃油锅炉烟气的脱硫脱氮催化剂。
实施例2 以某发电厂燃煤锅炉为实验设备,以太原燃煤为燃料,该燃煤硫含量为2.4%,烟气中二氧化硫含量为3800mg/Nm3~4000mg/Nm3左右。在排烟出增加一烟气净化塔。将实施例1制备的100kg催化剂与500kg的水混合配制成催化剂的水溶液,将该水溶液由净化塔顶部喷撒使其与烟气充分接触,喷撒量按催化剂溶液重量与燃煤重量比为6∶1,消耗的催化剂与煤中硫的剂硫比为3∶1。经脱硫脱氮处理后的烟气完全达到排放标准,该处理前后烟气的含硫和含氮量对比数据见表1。
表1 实施例2处理前后烟气的含硫和含氮量对比数据
项目名称 | 处理前烟气排放浓度(mg/Nm3) | 处理后烟气排放浓度(mg/Nm3) |
二氧化硫 | 3860 | 166 |
氮氧化物 | 846 | 4.8 |
由上表可以看出,采用本发明实施例提供的催化剂和脱硫脱氮方法处理后的烟气能够达到排放标准,以二氧化硫计算的脱硫率达到95.7%,脱氮率达到51.8%。
实施例3 按下列组分和配比取原料:20kg氢氧化钠,34kg尿素、8kg一乙醇胺、38kg二乙醇胺,得到燃煤、燃油锅炉烟气的脱硫脱氮催化剂,将该催化剂各原料加入到400kg水中配成催化剂溶液。该催化剂的技术指标见表2。
表2 燃煤燃油锅炉烟气的脱硫脱氮催化剂溶液的各项技术指标
项目 | 指标 |
密度,g/cm3 | 1.27 |
运动粘度,mm2/s(20℃) | 4.00 |
颜色 | 无色透明 |
机械杂质,% | 0.03 |
水溶性酸碱pH值 | 14 |
实施例4 按下列组分和配比取原料:16kg氢氧化钠,50kg尿素、5kg一乙醇胺、29kg二乙醇胺,得到燃煤、燃油锅炉烟气的脱硫脱氮催化剂,将该催化剂各原料依次加入到500kg水中配成催化剂溶液。
实施例5 以燃油锅炉为实验设备,以广东高硫渣油为燃料,该高硫渣油的硫含量为3.2%,烟气中二氧化硫含量为6000mg/Nm3左右。在排烟出增加一烟气净化装置,烟气该装置中通过,将实施例4制备的催化剂水溶液由净化装置顶部迎烟气流动方向喷撒使其与烟气充分接触,喷撒量按催化剂溶液重量与燃煤重量比为8∶1,消耗的催化剂与渣油中硫的剂硫比为3∶1。经脱硫脱氮处理后的烟气完全达到排放标准,该处理前后烟气的含硫和含氮量对比数据见表3。
表3 实施例5处理前后烟气的含硫和含氮量对比数据
项目名称 | 处理前烟气排放浓度(mg/Nm3) | 处理后烟气排放浓度(mg/Nm3) |
二氧化硫 | 6100 | 244 |
氮氧化物 | 480 | 184 |
Claims (5)
1.一种燃煤、燃油锅炉烟气的脱硫脱氮催化剂,其特征在于该催化剂是由如下重量百分比的组分组成:氢氧化钠16~20%,尿素34~50%,一乙醇胺5~8%,二乙醇胺29~45%。
2.根据权利要求1所述的燃煤、燃油锅炉烟气脱硫脱氮的催化剂,其特征在于该催化剂是由如下重量百分比的组分组成:氢氧化钠19%,尿素42%,一乙醇胺7%,二乙醇胺32%。
3.根据权利要求1所述的燃煤、燃油锅炉烟气的脱硫脱氮催化剂,其特征在于所述的氢氧化钠为纯度97%的工业级氢氧化钠,所述的尿素为总氮含量46%的工业级尿素,所述的一乙醇胺为总胺量99%的工业级一乙醇胺,所述的二乙醇胺为总胺量96%的工业级二乙醇胺。
4.权利要求1所述的催化剂用于燃煤、燃油锅炉烟气的脱硫脱氮方法,其特征在于将催化剂各原料组分加入到原料总重量400%~500%的水中混合得到催化剂的溶液,向燃煤或燃油锅炉的烟道内喷洒该催化剂溶液,喷洒量为催化剂溶液重量∶燃料重量=6~8∶1。
5.根据权利要求4所述的催化剂用于燃煤、燃油锅炉烟气的脱硫脱氮方法,其特征在于催化剂组分中所述的氢氧化钠为纯度97%的工业级氢氧化钠,所述的尿素为总氮含量46%的工业级尿素,所属的一乙醇胺为总胺量99%的工业级一乙醇胺,所述的二乙醇胺为总胺量96%的工业级二乙醇胺。
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