CN105984870A - 一种烟气净化用蜂窝状活性焦及其生产方法 - Google Patents
一种烟气净化用蜂窝状活性焦及其生产方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种烟气净化用蜂窝状活性焦及其生产方法。所述蜂窝状活性焦有效成分为活性焦/炭，同时加入其它辅助添加剂，所述添加剂包括粘结剂、润滑剂、助挤剂和纤维骨架。本发明还公开了上述烟气净化用蜂窝状活性焦的制备方法，经混料、捏合后得到具有良好塑性的泥料，再经挤出成型得到活性焦蜂窝体，最后经干燥、烘烤后得到蜂窝状活性焦，可用于锅炉烟气脱硫和脱硝等净化过程，能大幅降低现有活性焦烟气工艺中存在的高风阻、高电耗的问题，同时在基本保留宏观比表面的基础上，提高活性焦堆积高度，降低该工艺的占地面积，本发明制备工艺简单，不涉及高温过程，增加蜂窝活性焦强度的同时降低能耗。
Description
技术领域
本发明涉及一种烟气净化用活性焦及其生产方法，尤其涉及烟气脱硫、脱硝用活性焦及其制备方法。
背景技术
在经济飞速发展的同时，各国对环境保护的要求也日益提高，节能减排成为当今世界最关注的环保目标。近年来脱硫、脱硝等烟气净化手段成为国家环保方面的重要举措，而随着火电行业强制锅炉烟气净化处理接近尾声，越来越多的非火电高温过程烟气需要进行脱硫、脱硝等处理，而原有的传统脱硫、脱硝工艺已不能满足这类市场的需求，而活性焦脱硫、脱硝工艺逐渐显现出对这类市场的适应性。
活性焦脱硫，是以活性焦作为催化剂，使烟气中的二氧化硫和水蒸汽在其表面反应，生成硫酸并在其表面吸附，从而实现烟气脱硫的过程，通过对表面吸附饱和硫酸的活性焦进行绝氧再生，实现活性焦催化剂的重复利用；活性焦脱硝，是指以活性焦最为催化剂，使烟气中的氮氧化物与投加相应量的氨气反应，生成氮气和水，从而实现低温烟气脱硝的目的。目前这类工艺中，所使用的活性焦均为颗粒状（球状或圆柱状），采取密堆积的方式，活性焦反应床层不能堆积太高，使其占地极大，且密堆积风阻大，为克服大风阻而引入的风机电耗极高，不利于这类工艺的推广。
发明内容
本发明的目的一是提供一种生产蜂窝状活性焦，其技术方案是：一种烟气净化用蜂窝状活性焦，其特征在于：所述蜂窝状活性焦为柱状体，所述柱状体的横截面内部呈蜂窝状，其内部具有若干条贯通柱状体轴向的烟气通道。
为了更好的技术效果，本发明目的一技术方案的技术特点还可以具体为以下技术特征：
1. 所述柱状体横截面为长方形、圆形、正方形或正六边形。
2.
所述若干条烟气通道的形状和大小相同。
3.
所述烟气通道的横截面形状为正六边形或正八边形。
4.
所述烟气通道的横截面形状为正方形。
5.
所述烟气通道的横截面形状为圆形。
6.
进一步地，所述烟气净化用蜂窝状活性焦由具有脱硫脱硝活性的活性焦粉末、提高强度并促进粘结作用的添加剂和促进成型和润滑作用的辅助材料分制成，活性焦粉末和添加剂的质量总和为100%计，所述蜂窝状活性焦包括以下质量分数组成：其中活性焦粉末为50~80%；添加剂粉末为20~50%。
7.
进一步地，所述添加剂由玻璃纤维和粘土构成，所述蜂窝状活性焦包括以下质量分数组成：其中具有脱硫脱硝活性的活性焦粉末为50~80%；玻璃纤维为1~10%；粘土为10~50%。
8.
更进一步地，所述烟气净化用蜂窝状活性焦还包含水和润滑剂，所述水的质量分数为10~20ml/100g活性焦；所述润滑剂的质量分数为0~10 ml/100 g活性焦。
9.
进一步地，所述玻璃纤维长度优选为3~6mm。
10.
进一步地，所述润滑剂优选为单乙醇胺。
11.
进一步地，所述粘土为陶土。
本发明的目的二是提供一种烟气净化用蜂窝状活性焦的生产方法，包括如下4个步骤：
步骤（1）：配料及混料：按活性焦粉末和添加剂的质量总和为100%计，按以下质量分数配置固体粉末原料，活性焦粉末为50~80%；添加剂粉末为20~50%。剂固体粉末原料，将其混合均匀，至混合后的粉末料颜色均一。
步骤（2）：捏合：不断搅拌以上粉末料的同时，加入水、单乙醇胺，对所得泥料进行捏合，使所加液态辅料和粉末料充分接触混合，在捏合过程中均匀加入玻璃纤维，使其均匀分散于泥料中，最终得到具有良好塑性的泥料，其含水率控制在20~40%。
步骤（3）：挤出成型：将以上具有良好塑性的泥料经模具挤出成型得到蜂窝状活性焦湿体。
步骤（4）：干燥：将以上蜂窝状活性焦湿体进行干燥，得到最终烟气净化用蜂窝状活性焦产品。
为了更好的技术效果，本发明目的二的技术方案的技术特点还可以具体为以下技术特征：
1. 所述步骤（4）的干燥过程包括4个步骤：步骤（a）：室温，阴干5~48小时；步骤（b）：温度50℃，干燥1~24小时；步骤（c）：75℃，干燥1~24小时；步骤（d）：105℃，干燥1~24小时，前述4个步骤按步骤（a）-步骤（b）-步骤（c）-步骤（d）的顺序进行。
2. 所述步骤（4）的干燥过程包括4个步骤：步骤（a1）：室温，阴干5~48小时；步骤（b1）：温度45℃~60℃，干燥1~24小时；步骤（c1）：70℃~90℃，干燥1~24小时；步骤（d1）：95℃~120℃，干燥1~24小时，前述4个步骤按步骤（a1）-步骤（b1）-步骤（c1）-步骤（d1）的顺序进行。
采用本发明技术方案的蜂窝状活性焦具有以下优点：
1. 所述烟气净化用蜂窝状活性焦为柱状体，所述柱状体的横截面内部呈蜂窝状，其内部具有若干条贯通柱状体轴向的烟气通道，使活性焦能保证宏观的比表面。
2.
蜂窝状活性焦柱体内部具有若干条贯通柱状体轴向的烟气通道，能显著提高烟气的通过性，显著降低活性焦反应床层的风阻，提高净化效率。
3.
采用柱状体结构，将活性焦粉末固化，提高活性焦堆积高度，减少活性焦烟气净化工艺的占地面积，较小建设成本。
4.
采用柱状体结构，将活性焦粉末固化，能制成固定床，易于再生，减少净化过程中的活性焦的碰撞损耗和粉末流动再生损耗，降低运行成本。
5.
所述烟气净化用蜂窝状活性焦为柱状体，所述柱状体的横截面内部呈蜂窝状，其内部具有若干条贯通柱状体轴向的烟气通道，显著降低活性焦反应床层的风阻，使烟气流动通畅，使净化系统中不需要在活性焦前端设置大功率风机，减少系统设备，使烟气净化系统结构简单，降低设备成本和能耗，并能提高系统的稳定性和可靠性。
6.
减少大功率风机，能降低烟气净化系统运行时的扬尘，减小环境污染，并能减少活性焦粉末损耗，降低系统损耗，降低运行成本。
7.
本发明制备工艺简单，蜂窝状活性焦的制备、再生及在烟气处理的应用过程中的不涉及高温过程，增加蜂窝活性焦强度的同时降低能耗。
附图说明：
图1为本发明目的一技术方案的一个实施例示意图
图2为图1的横截面示意图
图中，1为蜂窝状活活性焦，2为烟气通道。
具体实施方式：
实施例一：
以下结合附图1-2对本发明目的一所述烟气净化用蜂窝状活性焦的技术方案的一个实施例进行详细描述。
如图1所示，本发明技术方案所述的烟气净化用蜂窝状活性焦为柱状体1，如图2所示，所述柱状体1的横截面成正方形，内部呈蜂窝状，其内部具有若干条贯通柱状体1轴向的烟气通道2，本实施例中所述烟气通道的横截面形状为正方形。
实际应用中，所述柱状体横截面为长方形、圆形、正六边形或其他形状。优选地，所述柱状体内部的若干条烟气通道的形状和大小相同。所述烟气通道的横截面形状优选为正六边形或正八边形。所述烟气通道的横截面形状也可以为圆形。
本实施例中的烟气净化用蜂窝状活性焦主要活性成分为具有脱硫脱硝活性的活性焦粉末，同时包含提高强度并促进粘结作用的添加剂和促进成型和润滑作用的辅助材料。以活性焦和添加剂的质量总和为100%计，所述蜂窝状活性焦包括以下质量分数组成：其中性焦粉末为50~80%，玻璃纤维为1~10%，粘土为10~50%。所述玻璃纤维长度优选为3~6mm。
本发明目的一的技术方案所述的烟气净化用蜂窝状活性焦可以应用在脱硫和脱硝处理系统中的烟气净化，具体应用时，可以将多个本发明目的一的技术方案所述的烟气净化用蜂窝状活性焦组合有序堆积构成烟气通道使用。
实施例二：
实施例二为本发明目的二所述烟气净化用蜂窝状活性焦的制备方法的第一个实施例。
本实施例中，烟气净化用蜂窝状活性焦的生产方法，包括如下4个步骤：
步骤（1）：配料及混料：按活性焦粉末和添加剂的质量总和为100%计，按以下质量分数配置固体粉末原料，活性焦粉末为50~80%；添加剂粉末为20~50%。剂固体粉末原料，将其混合均匀，至混合后的粉末料颜色均一；
步骤（2）：捏合：不断搅拌以上粉末料的同时，加入水、单乙醇胺，对所得泥料进行捏合，使所加液态辅料和粉末料充分接触混合，在捏合过程中均匀加入玻璃纤维，使其均匀分散于泥料中，最终得到具有良好塑性的泥料，其含水率控制在20~40%；
步骤（3）：挤出成型：将以上具有良好塑性的泥料经模具挤出成型得到蜂窝状活性焦湿体；
步骤（4）：干燥：将以上蜂窝状活性焦湿体进行干燥，得到最终烟气净化用蜂窝状活性焦产品。
所述添加剂的作用是提高强度并促进粘结；所述辅助材料的作用是促进成型和润滑作用。
优选地，所述添加剂由玻璃纤维和粘土构成。所述蜂窝状活性焦包括以下质量分数组成：其中具有脱硫脱硝活性的活性焦粉末为50~80%；玻璃纤维为1~10%；粘土为10~50%。优选地，所述玻璃纤维长度优选为3~6mm；所述粘土为陶土。
本实施例中所述辅助材料为水和润滑剂，所述水的质量分数为10~20ml/100g活性焦；所述润滑剂的质量分数为0~10 ml/100 g活性焦。
优选地所述润滑剂为单乙醇胺。
优选地，上述步骤（4）的干燥过程包括4个步骤：步骤（a）室温，阴干5~48小时；（b）温度50℃，干燥1~24小时；（c）75℃，干燥1~24小时；（d）105℃，干燥1~24小时，前述4个步骤按步骤（a）-步骤（b）-步骤（c）-步骤（d）的顺序进行。
优选地，上述步骤（4）的干燥过程包括4个步骤：步骤（a1）：室温，阴干5~48小时；步骤（b1）：温度45℃~60℃，干燥1~24小时；步骤（c1）：70℃~90℃，干燥1~24小时；步骤（d1）：95℃~120℃，干燥1~24小时，前述4个步骤按步骤（a1）-步骤（b1）-步骤（c1）-步骤（d1）的顺序进行。
实施例三：
实施例三为本发明目的二所述烟气净化用蜂窝状活性焦的制备方法的第二个实施例。
本实施例中，烟气净化用蜂窝状活性焦的生产方法，包括如下4个步骤：
步骤（1）：配料及混料。取500g活性焦粉与500g陶土充分混合至颜色均一。
步骤（2）：捏合。将80 ml水缓慢加入以上原料中，并不断搅拌捏合，时间30min，缓慢加入10g玻璃纤维，继续捏合30min，得到待挤泥料。
步骤（3）：挤出成型。将待挤泥料投入挤出机，通过基础模具头成型得到蜂窝状活性焦湿体。
步骤（4）：干燥。以上蜂窝状活性焦湿体在室温条件下、避光的封闭空间中阴干48小时，然后通入热蒸汽和热空气，升温至50℃，干燥12小时，再升温至75℃，干燥12小时，最后升温至105℃，干燥24小时，得到蜂窝状活性焦产品。
依据上述方法制成的烟气处理用蜂窝状活性焦的脱硫性能测试试验及结果如下：
将长度为300mm的蜂窝状活性焦置于烟气模拟反应装置中，模拟烟气组成为二氧化硫1500ppm，水蒸汽体积百分比10%，氧气浓度5%。将烟气通入烟气模拟反应装置中，控制反应温度为150℃，空速为50h-1，在该条件下，测得二氧化硫脱除率为85%。
依据上述方法制成的烟气处理用蜂窝状活性焦的脱硝性能测试试验及结果如下：
将长度为300mm的蜂窝状活性焦置于烟气模拟反应装置中，模拟烟气组成为400ppm一氧化氮，400ppm氨气。将烟气通入烟气模拟反应装置中，控制反应温度为150℃，空速为50h-1，在该条件下，测得一氧化氮转化率为76%。
实施例四
实施例四为本发明目的二所述烟气净化用蜂窝状活性焦的制备方法的第三个实施例。
本实施例中，烟气净化用蜂窝状活性焦的生产方法，包括如下4个步骤：
步骤（1）：配料及混料。取500g活性焦粉与120g陶土充分混合至颜色均一。
步骤（2）：捏合。将50 ml水及50ml单乙醇胺缓慢加入以上原料中，并不断搅拌捏合，时间30min，缓慢加入50g玻璃纤维，继续捏合30min，得到待挤泥料。
步骤（3）：挤出成型。将待挤泥料投入挤出机，通过基础模具头成型得到蜂窝状活性焦湿体。
步骤（4）：干燥。以上蜂窝状活性焦湿体在室温条件下、避光的封闭空间中阴干5小时，然后通入热蒸汽和热空气，升温至50℃，干燥1小时，再升温至75℃，干燥24小时，最后升温至105℃，干燥1小时，得到蜂窝状活性焦产品。
依据上述方法制成的烟气处理用蜂窝状活性焦的脱硫性能测试试验及结果如下：
将长度为300mm的蜂窝状活性焦置于烟气模拟反应装置中，模拟烟气组成为二氧化硫1500ppm，水蒸汽体积百分比10%，氧气浓度5%。将烟气通入烟气模拟反应装置中，控制反应温度为150℃，空速为50h-1，在该条件下，测得二氧化硫脱除率为90%。
依据上述方法制成的烟气处理用蜂窝状活性焦的脱硝性能测试试验及结果如下：
将长度为300mm的蜂窝状活性焦置于烟气模拟反应装置中，模拟烟气组成为400ppm一氧化氮，400ppm氨气。将烟气通入烟气模拟反应装置中，控制反应温度为150℃，空速为50h-1，在该条件下，测得一氧化氮转化率为80%。
实施例五：
实施例五为本发明目的二所述烟气净化用蜂窝状活性焦的制备方法的第四个实施例。
本实施例中，烟气净化用蜂窝状活性焦的生产方法，包括如下4个步骤：
步骤（1）：配料及混料。取500g活性焦粉与250g陶土充分混合至颜色均一。
步骤（2）：捏合。将100 ml水缓慢加入以上原料中，并不断搅拌捏合，时间30min，缓慢加入50g玻璃纤维，继续捏合30min，得到待挤泥料。
步骤（3）：挤出成型。将待挤泥料投入挤出机，通过基础模具头成型得到蜂窝状活性焦湿体。
步骤（4）干燥。以上蜂窝状活性焦湿体在避光的封闭空间中阴干24小时，然后通入热蒸汽和热空气，升温至50℃，干燥24小时，再升温至75℃，干燥1小时，最后升温至105℃，干燥12小时，得到蜂窝状活性焦产品。
依据上述方法制成的烟气处理用蜂窝状活性焦的脱硫性能测试试验及结果如下:
将长度为300mm的蜂窝状活性焦置于烟气模拟反应装置中，模拟烟气组成为二氧化硫1500ppm，水蒸汽体积百分比10%，氧气浓度5%。将烟气通入烟气模拟反应装置中，控制反应温度为150℃，空速为50h-1，在该条件下，测得二氧化硫脱除率为88%。
依据上述方法制成的烟气处理用蜂窝状活性焦的脱硝性能测试试验及结果如下
将长度为300mm的蜂窝状活性焦置于烟气模拟反应装置中，模拟烟气组成为400ppm一氧化氮，400ppm氨气。将烟气通入烟气模拟反应装置中，控制反应温度为150℃，空速为50h-1，在该条件下，测得一氧化氮转化率为79%。
实施例六：
实施例六为本发明目的二所述烟气净化用蜂窝状活性焦的制备方法的第五个实施例。
本实施例中，烟气净化用蜂窝状活性焦的生产方法，包括如下4个步骤：
步骤（1）：配料及混料。取500g活性焦粉与300g陶土充分混合至颜色均一。
步骤（2）：捏合。将60 ml水和20ml单乙醇胺缓慢加入以上原料中，并不断搅拌捏合，时间30min，缓慢加入25g玻璃纤维，继续捏合30min，得到待挤泥料。
步骤（3）：挤出成型。将待挤泥料投入挤出机，通过基础模具头成型得到蜂窝状活性焦湿体。
步骤（4）：干燥。以上蜂窝状活性焦湿体在避光的封闭空间中阴干30小时，然后通入热蒸汽和热空气，升温至50℃，干燥24小时，再升温至75℃，干燥12小时，最后升温至105℃，干燥12小时，得到蜂窝状活性焦产品。
依据上述方法制成的烟气处理用蜂窝状活性焦的脱硫性能测试试验及结果如下：
将长度为300mm的蜂窝状活性焦置于烟气模拟反应装置中，模拟烟气组成为二氧化硫1500ppm，水蒸汽体积百分比10%，氧气浓度5%。将烟气通入烟气模拟反应装置中，控制反应温度为150℃，空速为50h-1，在该条件下，测得二氧化硫脱除率为88%。
依据上述方法制成的烟气处理用蜂窝状活性焦的脱硝性能测试试验及结果如下：
将长度为300mm的蜂窝状活性焦置于烟气模拟反应装置中，模拟烟气组成为400ppm一氧化氮，400ppm氨气。将烟气通入烟气模拟反应装置中，控制反应温度为150℃，空速为50h-1，在该条件下，测得一氧化氮转化率为79%。
本发明的烟气处理用蜂窝状活性焦可用于锅炉烟气脱硫和脱硝等净化过程，能大幅降低现有活性焦烟气工艺中存在的高风阻、高电耗的问题，同时在基本保留宏观比表面的基础上，提高活性焦堆积高度，降低该工艺的占地面积，本发明制备工艺简单，不涉及高温过程，增加蜂窝活性焦强度的同时降低能耗。
Claims (15)
1.一种烟气净化用蜂窝状活性焦，其特征在于：所述蜂窝状活性焦为柱状体，所述柱状体的横截面内部呈蜂窝状，其内部具有若干条贯通柱状体轴向的烟气通道。
2.如权利要求1所述的烟气净化用蜂窝状活性焦，其特征在于：所述柱状体横截面为长方形、圆形、正方形或正六边形。
3.如权利要求1所述的烟气净化用蜂窝状活性焦，其特征在于：所述若干条烟气通道的形状和大小相同。
4.如权利要求1所述的烟气净化用蜂窝状活性焦，其特征在于：所述烟气通道的横截面形状为正六边形或正八边形。
5.如权利要求1所述的烟气净化用蜂窝状活性焦，其特征在于：所述烟气通道的横截面形状为正方形。
6.如权利要求1所述的烟气净化用蜂窝状活性焦，其特征在于：所述烟气通道的横截面形状为圆形。
7.如权利要求1所述的烟气净化用蜂窝状活性焦，其特征在于：所述烟气净化用蜂窝状活性焦由具有脱硫脱硝活性的活性焦粉末、提高强度并促进粘结作用的添加剂和促进成型和润滑作用的辅助材料分制成，活性焦粉末和添加剂的质量总和为100%计，所述蜂窝状活性焦包括以下质量分数组成：其中活性焦粉末为50~80%；添加剂粉末为20~50%。
8.如权利要求7所述的烟气净化用蜂窝状活性焦，其特征在于：所述添加剂由玻璃纤维和粘土构成，所述蜂窝状活性焦包括以下质量分数组成：其中具有脱硫脱硝活性的活性焦粉末为50~80%；玻璃纤维为1~10%；粘土为10~50%。
9.如权利要求7或8所述的烟气净化用蜂窝状活性焦，其特征在于：所述烟气净化用蜂窝状活性焦还包含水和润滑剂，所述水的质量分数为10~20ml/100g活性焦；所述润滑剂的质量分数为0~10 ml/100 g活性焦。
10.如权利要求8所述的烟气净化用蜂窝状活性焦，其特征在于：所述玻璃纤维长度优选为3~6mm。
11.如权利要求9所述的烟气净化用蜂窝状活性焦，其特征在于：所述润滑剂优选为单乙醇胺。
12.如权利要求8所述的烟气净化用蜂窝状活性焦，其特征在于：所述粘土为陶土。
13.一种烟气净化用蜂窝状活性焦的生产方法，包括如下4个步骤：
步骤（1）：配料及混料：按活性焦粉末和添加剂的质量总和为100%计，按以下质量分数配置固体粉末原料，活性焦粉末为50~80%；添加剂粉末为20~50%。剂固体粉末原料，将其混合均匀，至混合后的粉末料颜色均一；
步骤（2）：捏合：不断搅拌以上粉末料的同时，加入水、单乙醇胺，对所得泥料进行捏合，使所加液态辅料和粉末料充分接触混合，在捏合过程中均匀加入玻璃纤维，使其均匀分散于泥料中，最终得到具有良好塑性的泥料，其含水率控制在20~40%；
步骤（3）：挤出成型：将以上具有良好塑性的泥料经模具挤出成型得到蜂窝状活性焦湿体；
步骤（4）：干燥：将以上蜂窝状活性焦湿体进行干燥，得到最终烟气净化用蜂窝状活性焦产品。
14.如权利要求13所述烟气净化用蜂窝状活性焦的生产方法，其特征在于：优选干燥过程包括4个步骤：步骤（a）：室温，阴干5~48小时；步骤（b）：温度50℃，干燥1~24小时；步骤（c）：75℃，干燥1~24小时；步骤（d）：105℃，干燥1~24小时，前述4个步骤按步骤（a）-步骤（b）-步骤（c）-步骤（d）的顺序进行。
15.如权利要求13所述烟气净化用蜂窝状活性焦的生产方法，其特征在于：优选干燥过程包括4个步骤：步骤（a1）：室温，阴干5~48小时；步骤（b1）：温度45℃~60℃，干燥1~24小时；步骤（c1）：70℃~90℃，干燥1~24小时；步骤（d1）：95℃~120℃，干燥1~24小时，前述4个步骤按步骤（a）-步骤（b）-步骤（c）-步骤（d）的顺序进行。
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