CN105642250B - 一种烟气脱汞除湿吸附剂的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种烟气脱汞除湿吸附剂的制备方法，属于燃煤烟气处理领域。更进一步地说，是以丙烯酰胺类或丙烯酸类单体，作为聚合反应的单体，以常温催化合成的方式制备吸水性树脂后参混粘土，造粒烘干得到一种具备一定强度，能从烟气中吸湿和吸附汞的脱汞除湿吸附剂。本申请的有益效果：(1)采用催化聚合反应，反应条件温和，反应速度快，吸水性聚合物分子链长均匀；(2)参混膨润土，经济实用；(3)同时脱汞与除湿，效率高；(4)实现脱汞除湿吸附剂循环使用，过程本身不消耗能源。

Description

一种烟气脱汞除湿吸附剂的制备方法
技术领域
本发明属于燃煤烟气处理领域。本发明涉及一种烟气脱汞除湿吸附剂的制备方法，更进一步地说，是以丙烯酰胺类或丙烯酸类单体，作为聚合反应的单体，以常温催化合成的方式制备吸水性树脂后参混粘土，造粒烘干得到一种具备一定强度，能从烟气中吸湿和吸附汞的脱汞除湿吸附剂。
背景技术
燃煤烟气汞排放是大气环境有害气体的重要来源。煤燃烧后汞分配到粉煤灰、炉渣和大气中，其中排入大气中的汞占67.8％～82.2％。我国煤炭产量和消费量居世界第一，煤炭产量占世界的37％，占能源消耗比例达75％。由于目前煤炭资源的主要利用方式仍为直接燃烧，以及燃煤烟气是大气汞污染的最大来源这一事实，对于汞污染控制的研究主要集中于燃煤烟气的脱汞。
燃煤烟气中汞的存在形式有3种，氧化态汞、单质汞和颗粒汞。其中氧化态汞可与多种物质结合形成化合物，一般可溶于水脱除；颗粒态汞可通过静电除尘器或者布袋除尘器除掉；然而由于单质汞具有熔点低(-38.9℃)、蒸汽压高(25℃时0.25Pa)、水溶性差(25℃时600μg/L)等特点，导致输送过程中停留时间长，因此单质汞的脱除成为汞污染控制中最具挑战性也是急需解决的技术。
当前对汞污染的排放控制主要分燃烧前控制、燃烧中控制和尾部烟气控制。尾部烟气控制技术是目前研究最为广泛的脱汞方法。主要包括：装置脱汞法、吸附脱汞法、等离子脱汞法和电催化氧化脱汞法。由于技术的成熟性和应用的合理性，应用最为广泛的是装置脱汞法和吸附脱汞法。
目前的装置脱汞存在多设备中进行，但设备脱汞能力不足，脱汞废弃物难以处理的难题。目前的吸附脱汞存在功能单一，需单独设置吸附系统，吸附剂应用效率低等问题。
另一方面，随着对雾霾成因的认识，烟气排放提出控制湿含量的要求。如何把吸湿与对汞的吸附有机结合在一起，将具有很现实的意义。
发明内容
针对现有装置脱汞与吸附脱汞存在的问题，本申请提供一种烟气脱汞除湿吸附剂的制备方法，以达到同时脱汞与除湿，并达成高效、节能的目的。
一种烟气脱汞除湿吸附剂的制备方法，是以丙烯酰胺类或丙烯酸类单体，作为聚合反应的单体，以常温催化合成的方式制备吸水性树脂后参混粘土，造粒烘干得到一种具备吸湿不 变形，能从烟气中吸湿和吸附汞的脱汞除湿吸附剂；
单体以2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)为例，粘土以膨润土为例，引发剂以过硫酸钾为例，交联剂以N,N-亚甲基双丙烯酰胺为例，包括以下步骤：
a、聚合原料的配制
称量质量分数10～30％的2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)单体置于烧杯中，然后加入适量去离子水溶解，边搅拌边冷却至室温，加入NaOH调pH＝6～8后，再加入单体量的0.1～0.3％的引发剂过硫酸钾和0.1～0.3％的交联剂N,N-亚甲基双丙烯酰胺，将混合均匀的溶液倒入锥形瓶中，然后放入数显恒温水浴锅中搅拌反应；
b、聚合催化剂的配制
配制0.01～0.02mol/L浓度的硫酸亚铁/EDTA配合溶液；
c、催化聚合反应
将步骤a中聚合原料与步骤b中聚合催化剂混合，在常温下搅拌反应5～10分钟，得到低链吸水性聚合物；
d、参混膨润土
将步骤c得到的低链吸水性聚合物与质量分数70～90％的膨润土参混，搅拌均匀，得到膨润土参混树脂；
e、造粒与干燥
对步骤d得到的湿的膨润土参混树脂进行造粒并送干燥箱干燥，干燥物料即脱汞除湿吸附剂。
本发明具体体现在以下几点：
(1)采用催化聚合反应，反应条件温和，反应速度快，得到的吸水性聚合物分子链长均匀；
(2)参混膨润土，得到一定强度的参混树脂，在吸湿过程中不变形，从而可以再生循环使用；
(3)在一个设备中同时脱汞与除湿，脱汞与除湿效率高；
(4)利用高温烟气余热干燥脱汞除湿吸附剂，实现脱汞除湿吸附剂循环使用，过程本身不消耗能源。
附图说明
附图1是本发明实施例2的工艺流程示意图
具体实施方式
实施例1
脱汞除湿吸附剂的制备，包括以下步骤：
a、聚合原料的配制
称量10g的2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)单体置于100mL烧杯中，然后加入50mL去离子水溶解，边搅拌边冷却至室温，称取1.5g NaOH加入单体溶液达一定中和度后，再加入0.02g的引发剂过硫酸钾和0.015g交联剂N,N-亚甲基双丙烯酰胺，将混合均匀的溶液倒入锥形瓶中，然后放入数显恒温水浴锅中搅拌反应；
b、聚合催化剂的配制
配制0.01mol/L的硫酸亚铁/EDTA配合溶液；
c、催化聚合反应
将步骤a中聚合原料与2mL步骤b中聚合催化剂混合，在常温下搅拌反应5～10分钟，得到低链吸水性聚合物；
d、参混膨润土
将步骤c得到的低链吸水性聚合物与50g的膨润土参混，搅拌均匀，得到膨润土参混树脂；
e、造粒与干燥
对步骤d得到的湿的膨润土参混树脂进行造粒并送干燥箱干燥，干燥物料即脱汞除湿吸附剂。
实施效果：脱汞除湿吸附剂吸收水的性能：12g水/g脱汞除湿吸附剂；
吸附剂在吸收1倍水的情况下吸附单质汞的能力：10mg/g脱汞除湿吸附剂。
实施例2
脱汞除湿吸附剂的应用
图1中烟气再热器1，循环除湿器2，脱硫岛3；高温烟气A，再热净化烟气B，脱汞除湿吸附剂C。
在脱硫岛3与烟气再热器1间增设一循环除湿器2，循环除湿器2分上下两段，上段与烟气再热器1上层相连，下段与烟气再热器1下层相连；脱汞除湿吸附剂C在连通上下两段的多个锥形漏斗中流动，在循环除湿器2上段，脱硫湿烟气在上下锥环隙中流过与干脱汞除湿吸附剂接触，烟气中水分被吸收，干脱汞除湿吸附剂成湿脱汞除湿吸附剂后进入循环除湿器2下段；在循环除湿器2下段，高温烟气在上下锥环隙中流过与湿脱汞除湿吸附剂接触，湿脱汞除湿吸附剂被高温烟气干燥得到干脱汞除湿吸附剂，用提斗把干脱汞除湿吸附剂送至 循环除湿器2上段；从而完成脱汞除湿吸附剂C的循环，使排放的脱硫烟气中水分减少，脱硫烟气再经烟气再热器1换热得到再热净化烟气B排放。
进入吸收塔1的流量为1200000Nm3/h，温度为140℃的高温烟气A首先进入烟气再热器1与净化烟气换热后降温至110℃，进入循环除湿器2下层空间，在循环除湿器2下段，高温烟气A在上下锥环隙中流过与湿脱汞除湿吸附剂接触，湿脱汞除湿吸附剂被高温烟气A干燥得到干脱汞除湿吸附剂，用提斗把干脱汞除湿吸附剂送至循环除湿器2上段，烟气温度进一步降低至90℃进入脱硫岛3；在脱硫岛3中采取湿法脱硫，脱硫烟气温度约50℃，湿含量为130g/Nm3，进入循环除湿器2上层空间，在循环除湿器2上段，脱硫湿烟气在上下锥环隙中流过与干脱汞除湿吸附剂接触，烟气中水分被部分吸收，排气湿含量设计为40g/Nm3，干脱汞除湿吸附剂成湿脱汞除湿吸附剂后进入循环除湿器2下段，除湿后的净化烟气进入烟气再热器1与高温烟气交换热量，温度升至80℃，再热净化烟气B排放。
本例2能达到的效果：(1)除湿率≧60％；(2)脱雾率≧98％；(3)脱汞率≧90％；(4)消除烟气再热器堵塞隐患；(5)脱汞除湿吸附剂消耗率≦1.0％。
本申请的有益效果：(1)采用催化聚合反应，反应条件温和，反应速度快，吸水性聚合物分子链长均匀；(2)参混膨润土，经济实用；(3)同时脱汞与除湿，效率高；(4)实现脱汞除湿吸附剂循环使用，过程本身不消耗能源。

Claims (1)

1.一种烟气脱汞除湿吸附剂的制备方法，是以丙烯酰胺类或丙烯酸类单体，作为聚合反应的单体，以常温催化合成的方式制备吸水性树脂后掺混粘土，造粒烘干得到一种具备吸湿不变形，能从烟气中吸湿和吸附汞的脱汞除湿吸附剂；
单体为2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)，粘土为膨润土，引发剂为过硫酸钾，交联剂为N,N-亚甲基双丙烯酰胺，包括以下步骤：
a、聚合原料的配制
称量10g质量分数10～30％的2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)单体置于烧杯中，然后加入适量去离子水溶解，边搅拌边冷却至室温，加入NaOH调pH＝6～8后，再加入单体量的0.1～0.3％的引发剂过硫酸钾和0.1～0.3％的交联剂N,N-亚甲基双丙烯酰胺，将混合均匀的溶液倒入锥形瓶中，然后放入数显恒温水浴锅中搅拌反应；
b、聚合催化剂的配制
配制0.01～0.02mol/L浓度的硫酸亚铁/EDTA配合溶液；
c、催化聚合反应
将步骤a中聚合原料与步骤b中聚合催化剂混合，在常温下搅拌反应5～10分钟，得到低链吸水性聚合物；
d、掺混膨润土
将步骤c得到的低链吸水性聚合物与50g质量分数70～90％的膨润土掺混，搅拌均匀，得到膨润土掺混树脂；
e、造粒与干燥
对步骤d得到的湿的膨润土掺混树脂进行造粒并送干燥箱干燥，干燥物料即脱汞除湿吸附剂。
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