CN106731795A - 一种磷酸脲用于湿法脱除含汞、含硫烟气中硫、汞成分的方法 - Google Patents

一种磷酸脲用于湿法脱除含汞、含硫烟气中硫、汞成分的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及烟气净化处理技术领域，尤其是一种磷酸脲用于湿法脱除含汞、含硫烟气中硫、汞成分的方法，对含硫、含汞烟气中硫、汞成分的脱除研究，采用磷酸脲加入脱除，并经过活性炭先吸附，再采用磷酸脲与软锰矿配制的脱硫脱汞剂进行喷淋处理，使得在脱硫、脱汞后的液体能够用于肥料生产，不仅提高了对含硫、含汞烟气脱硫、脱汞的效率，而且还提高脱硫、脱汞的附加值，降低了对烟气脱硫、脱汞的成本。

Description

一种磷酸脲用于湿法脱除含汞、含硫烟气中硫、汞成分的方法
技术领域
本发明涉及烟气净化处理技术领域，尤其是一种磷酸脲用于湿法脱除含汞、含硫烟气中硫、汞成分的方法。
背景技术
目前，我国二氧化硫的排量已经位居世界前列，成为了全球第三大酸雨区，每年受到酸雨危害程度逐渐增大，达到了千亿元以上，对于二氧化硫的来源，主要是烧结烟气，而且在大部分的烧结烟气中，还含有汞成分，使得二氧化硫在进入空气中，形成酸雨的过程，汞成分也进入到环境中，而汞是具有毒性的重金属成分，其随着雨水进入环境中后，容易进入生物体，在生物体内转化成甲基汞，而甲基汞能够大幅度的影响生物体的新陈代谢，导致生物体的健康受到的威胁。
因此，对于烧结烟气进行脱硫、脱汞处理成为了必要；对于脱硫，国内外大多数还是以湿法脱硫为主，湿法脱硫占据了85％以上，普遍都是采用石灰石-石膏法和钠碱法等，这些方法不仅投资和运行费用高，脱硫过程中，容易结垢堵塞设备，而且脱硫后的副产品价格低下，废渣应用价值不大，容易造成二次污染；为此，对于脱硫技术逐渐出现了半干法和干法脱硫工艺。对于脱汞，主要涉及有燃烧前脱汞、燃烧中脱汞和燃烧后脱汞，在这三个阶段的脱汞主要涉及的技术未除尘设备脱汞、吸附剂脱汞、催化氧化脱汞、湿法烟气脱硫装置脱汞、溶液吸收法脱汞，但是，对于烟气中脱汞，其技术都还处于不理想的状态，并且在工业上，大多都是采用活性炭吸附脱汞，使得汞的排放得到有效的控制，但由于活性炭的价格昂贵，使得大量的使用活性炭脱汞成本较高。
基于此，本研究者经过对含硫、含汞烟气中硫、汞成分的脱除研究，采用磷酸脲加入脱除，并经过活性炭先吸附，再采用磷酸脲与软锰矿配制的脱硫脱汞剂进行喷淋处理，使得在脱硫、脱汞后的液体能够用于肥料生产，不仅提高了对含硫、含汞烟气脱硫、脱汞的的效率，而且还提高脱硫、脱汞的附加值，降低了对烟气脱硫、脱汞的成本，为烟气脱硫、脱汞提供了一种新思路。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供一种磷酸脲用于湿法脱除含汞、含硫烟气中硫、汞成分的方法。
具体是通过以下技术方案得以实现的：
一种磷酸脲用于湿法脱除含汞、含硫烟气中硫、汞成分的方法，包括以下步骤：
(1)将磷酸脲置于加入磷酸中，按照质量比为1:0.1-0.7混合，并调整温度为80-180℃处理20-30min，再加水冷却至常温，加水量为磷酸脲质量的3-8倍，得到磷脲液；
(2)将软锰矿粉碎，过40-100目筛，得到软锰矿粉末；
(3)将磷脲液加入软锰矿粉末，搅拌均匀，使得液固比为3-7:1，得到脱硫脱汞剂；
(4)将含汞、含硫烟气先经过活性炭吸附处理，再将其按照10-15L/min通入喷淋吸收塔中，将脱硫脱汞剂采用喷头喷淋吸收，烟气从喷淋吸收塔的顶部排放；回收喷淋吸收塔底部的浆料，并将其过滤，滤液送入锰肥生产车间，即可。
所述的步骤(1)，磷酸采用磷矿粉代替。
所述的磷矿粉，其颗粒度为40-60目。
所述的软锰矿粉，其中还加入有碳酸锰粉末，碳酸锰粉末的加入量占软锰矿粉质量的1-3％。
所述的软锰矿粉是采用微波辐射处理过的。
所述的微波辐射，其辐射功率为100-300W，辐射时间为10-20min。
所述的步骤，还包括对步骤(4)过滤后得到的滤渣进行煅烧，冷凝回收汞处理。
与现有技术相比，本发明的技术效果体现在：
通过将磷酸脲与磷酸混合后，将其在80-180℃下处理，使得磷酸脲的结构在磷酸的作用下，使得其发生异构化，形成部分具有螯合功能的离子，并在加水冷却至常温的过程中，能够使得该离子的的量逐渐增多，获得磷脲液；并将该磷脲液用于配制矿浆，将该矿浆作为脱硫脱汞剂，使得对烟气中的硫、汞脱除率达到了99％以上。
本发明创造通过在处理过程中，将烟气先经过活性炭吸附处理，使得烟气中的汞含量大幅度的降低，再将活性炭吸附后的烟气进入喷淋吸收塔中，通过将磷脲液配制的软锰矿浆喷淋，使得软锰矿浆中的二氧化锰催化氧化烟气中的二氧化硫，同时氧化单质汞形成离子汞，并在磷酸脲形成的具有螯合功能的离子进行作用，使得汞离子被螯合沉淀，提高了对烟气中的硫、汞成分的脱除。
而且在采用磷酸脲形成的具有螯合功能的离子加入软锰矿料浆中，其能够随着汞离子的置换处理，使得铵根离子在溶液中不断的增多，实现对硫酸中和，避免在氧化吸收二氧化硫过程中，脱汞脱硫剂pH快速降低的趋势，提高了对二氧化硫的催化氧化，促进反应的进行，降低烟气中二氧化硫的含量。
具体磷酸脲在磷酸存在的环境下，其在80-180℃之间将会发生磷酸脲之间的配位键断离而形成两种离子状物质，即就是和当离子处于磷酸环境中，将会与磷酸接近，进而在磷酸脲配位键断离时的温度环境下进行离子聚合反应，使得离子与磷酸生成中间离子，其中，碳原子与氧原子之间的虚线表示C原子与O原子之间存在配位键。
上述该离子在进入溶液中后，其能够螯合汞离子、锰离子，实现烟气中硫成分与汞成分的脱除，达到净化烟气的目的。
具体实施方式
下面结合具体的实施方式来对本发明的技术方案做进一步的限定，但要求保护的范围不仅局限于所作的描述。
一种磷酸脲用于湿法脱除含汞、含硫烟气中硫、汞成分的方法，包括以下步骤：
(1)将磷酸脲置于加入磷酸中，按照质量比为1:0.1-0.7混合，并调整温度为80-180℃处理20-30min，再加水冷却至常温，加水量为磷酸脲质量的3-8倍，得到磷脲液；
(2)将软锰矿粉碎，过40-100目筛，得到软锰矿粉末；
(3)将磷脲液加入软锰矿粉末，搅拌均匀，使得液固比为3-7:1，得到脱硫脱汞剂；
(4)将含汞、含硫烟气先经过活性炭吸附处理，再将其按照10-15L/min通入喷淋吸收塔中，将脱硫脱汞剂采用喷头喷淋吸收，烟气从喷淋吸收塔的顶部排放；回收喷淋吸收塔底部的浆料，并将其过滤，滤液送入锰肥生产车间，即可。
在某些实施例中，所述的步骤(1)，磷酸采用磷矿粉代替。
在某些实施例中，所述的磷矿粉，其颗粒度为40-60目。
在某些实施例中，所述的软锰矿粉，其中还加入有碳酸锰粉末，碳酸锰粉末的加入量占软锰矿粉质量的1-3％。
在某些实施例中，所述的软锰矿粉是采用微波辐射处理过的。
在某些实施例中，所述的微波辐射，其辐射功率为100-300W，辐射时间为10-20min。
在某些实施例中，所述的步骤，还包括对步骤(4)过滤后得到的滤渣进行煅烧，冷凝回收汞处理。
实施例1
一种磷酸脲用于湿法脱除含汞、含硫烟气中硫、汞成分的方法，包括以下步骤：
(1)将磷酸脲置于加入磷酸中，按照质量比为1:0.1混合，并调整温度为80℃处理20min，再加水冷却至常温，加水量为磷酸脲质量的3倍，得到磷脲液；
(2)将软锰矿粉碎，过40目筛，得到软锰矿粉末；
(3)将磷脲液加入软锰矿粉末，搅拌均匀，使得液固比为3:1，得到脱硫脱汞剂；
(4)将含汞、含硫烟气先经过活性炭吸附处理，再将其按照10L/min通入喷淋吸收塔中，将脱硫脱汞剂采用喷头喷淋吸收，烟气从喷淋吸收塔的顶部排放；回收喷淋吸收塔底部的浆料，并将其过滤，滤液送入锰肥生产车间，即可。
检测进入喷淋吸收塔中的烟气的硫成分、汞成分含量；再检测喷淋吸收塔顶部排放的烟气中硫成分、汞成分的含量，喷淋吸收塔排放的烟气中的硫成分含量占进入喷淋吸收塔中的硫成分含量的0.7％，喷淋吸收塔排放的烟气中的汞成分含量占进入喷淋吸收塔中的汞成分含量的1.5％。
实施例2
一种磷酸脲用于湿法脱除含汞、含硫烟气中硫、汞成分的方法，包括以下步骤：
(1)将磷酸脲置于加入磷酸中，按照质量比为1:0.7混合，并调整温度为180℃处理30min，再加水冷却至常温，加水量为磷酸脲质量的8倍，得到磷脲液；
(2)将软锰矿粉碎，过100目筛，得到软锰矿粉末，采用微波辐射，辐射功率为100W，辐射时间为10min；
(3)将磷脲液加入软锰矿粉末，搅拌均匀，使得液固比为7:1，得到脱硫脱汞剂；
(4)将含汞、含硫烟气先经过活性炭吸附处理，再将其按照15L/min通入喷淋吸收塔中，将脱硫脱汞剂采用喷头喷淋吸收，烟气从喷淋吸收塔的顶部排放；回收喷淋吸收塔底部的浆料，并将其过滤，滤液送入锰肥生产车间，即可。
检测进入喷淋吸收塔中的烟气的硫成分、汞成分含量；再检测喷淋吸收塔顶部排放的烟气中硫成分、汞成分的含量，喷淋吸收塔排放的烟气中的硫成分含量占进入喷淋吸收塔中的硫成分含量的1.7％，喷淋吸收塔排放的烟气中的汞成分含量占进入喷淋吸收塔中的汞成分含量的0.6％。
实施例3
一种磷酸脲用于湿法脱除含汞、含硫烟气中硫、汞成分的方法，包括以下步骤：
(1)将磷酸脲置于加入磷酸中，按照质量比为1:0.5混合，并调整温度为100℃处理25min，再加水冷却至常温，加水量为磷酸脲质量的5倍，得到磷脲液；
(2)将软锰矿粉碎，过40-100目筛，得到软锰矿粉末，采用微波辐射，辐射功率为300W，辐射时间为20min；
(3)将磷脲液加入软锰矿粉末，搅拌均匀，使得液固比为5:1，得到脱硫脱汞剂；
(4)将含汞、含硫烟气先经过活性炭吸附处理，再将其按照13L/min通入喷淋吸收塔中，将脱硫脱汞剂采用喷头喷淋吸收，烟气从喷淋吸收塔的顶部排放；回收喷淋吸收塔底部的浆料，并将其过滤，滤液送入锰肥生产车间，即可。
检测进入喷淋吸收塔中的烟气的硫成分、汞成分含量；再检测喷淋吸收塔顶部排放的烟气中硫成分、汞成分的含量，喷淋吸收塔排放的烟气中的硫成分含量占进入喷淋吸收塔中的硫成分含量的0.9％，喷淋吸收塔排放的烟气中的汞成分含量占进入喷淋吸收塔中的汞成分含量的1.1％。
实施例4
一种磷酸脲用于湿法脱除含汞、含硫烟气中硫、汞成分的方法，包括以下步骤：
(1)将磷酸脲置于加入磷酸中，按照质量比为1:0.1混合，并调整温度为180℃处理20min，再加水冷却至常温，加水量为磷酸脲质量的8倍，得到磷脲液；
(2)将软锰矿粉碎，过80目筛，得到软锰矿粉末，采用微波辐射，辐射功率为200W，辐射时间为15min；
(3)将磷脲液加入软锰矿粉末，搅拌均匀，使得液固比为3:1，得到脱硫脱汞剂；
(4)将含汞、含硫烟气先经过活性炭吸附处理，再将其按照15L/min通入喷淋吸收塔中，将脱硫脱汞剂采用喷头喷淋吸收，烟气从喷淋吸收塔的顶部排放；回收喷淋吸收塔底部的浆料，并将其过滤，滤液送入锰肥生产车间，即可。
检测进入喷淋吸收塔中的烟气的硫成分、汞成分含量；再检测喷淋吸收塔顶部排放的烟气中硫成分、汞成分的含量，喷淋吸收塔排放的烟气中的硫成分含量占进入喷淋吸收塔中的硫成分含量的1.3％，喷淋吸收塔排放的烟气中的汞成分含量占进入喷淋吸收塔中的汞成分含量的0.5％。
实施例5
一种磷酸脲用于湿法脱除含汞、含硫烟气中硫、汞成分的方法，包括以下步骤：
(1)将磷酸脲置于加入磷酸中，按照质量比为1:0.6混合，并调整温度为180℃处理20min，再加水冷却至常温，加水量为磷酸脲质量的7倍，得到磷脲液；
(2)将软锰矿粉碎，过60目筛，得到软锰矿粉末，采用微波辐射，辐射功率为150W，辐射时间为10min；
(3)将磷脲液加入软锰矿粉末，搅拌均匀，使得液固比为7:1，得到脱硫脱汞剂；
(4)将含汞、含硫烟气先经过活性炭吸附处理，再将其按照11L/min通入喷淋吸收塔中，将脱硫脱汞剂采用喷头喷淋吸收，烟气从喷淋吸收塔的顶部排放；回收喷淋吸收塔底部的浆料，并将其过滤，滤液送入锰肥生产车间，即可。
检测进入喷淋吸收塔中的烟气的硫成分、汞成分含量；再检测喷淋吸收塔顶部排放的烟气中硫成分、汞成分的含量，喷淋吸收塔排放的烟气中的硫成分含量占进入喷淋吸收塔中的硫成分含量的1.5％，喷淋吸收塔排放的烟气中的汞成分含量占进入喷淋吸收塔中的汞成分含量的1.7％。
实施例6
在实施例4的基础上，所述的步骤(1)，磷酸采用磷矿粉代替。所述的磷矿粉，其颗粒度为40目。所述的软锰矿粉，其中还加入有碳酸锰粉末，碳酸锰粉末的加入量占软锰矿粉质量的1％。
检测进入喷淋吸收塔中的烟气的硫成分、汞成分含量；再检测喷淋吸收塔顶部排放的烟气中硫成分、汞成分的含量，喷淋吸收塔排放的烟气中的硫成分含量占进入喷淋吸收塔中的硫成分含量的2.9％，喷淋吸收塔排放的烟气中的汞成分含量占进入喷淋吸收塔中的汞成分含量的3.5％。
实施例7
在实施例2的基础上，所述的步骤(1)，磷酸采用磷矿粉代替。所述的磷矿粉，其颗粒度为60目。所述的软锰矿粉，其中还加入有碳酸锰粉末，碳酸锰粉末的加入量占软锰矿粉质量的3％。
检测进入喷淋吸收塔中的烟气的硫成分、汞成分含量；再检测喷淋吸收塔顶部排放的烟气中硫成分、汞成分的含量，喷淋吸收塔排放的烟气中的硫成分含量占进入喷淋吸收塔中的硫成分含量的1.7％，喷淋吸收塔排放的烟气中的汞成分含量占进入喷淋吸收塔中的汞成分含量的2.1％。
实施例8
在实施例1的基础上，所述的步骤(1)，磷酸采用磷矿粉代替。所述的磷矿粉，其颗粒度为50目。所述的软锰矿粉，其中还加入有碳酸锰粉末，碳酸锰粉末的加入量占软锰矿粉质量的2％。
检测进入喷淋吸收塔中的烟气的硫成分、汞成分含量；再检测喷淋吸收塔顶部排放的烟气中硫成分、汞成分的含量，喷淋吸收塔排放的烟气中的硫成分含量占进入喷淋吸收塔中的硫成分含量的1.4％，喷淋吸收塔排放的烟气中的汞成分含量占进入喷淋吸收塔中的汞成分含量的0.9％。

Claims (7)

1.一种磷酸脲用于湿法脱除含汞、含硫烟气中硫、汞成分的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将磷酸脲置于加入磷酸中，按照质量比为1:0.1-0.7混合，并调整温度为80-180℃处理20-30min，再加水冷却至常温，加水量为磷酸脲质量的3-8倍，得到磷脲液；
(2)将软锰矿粉碎，过40-100目筛，得到软锰矿粉末；
(3)将磷脲液加入软锰矿粉末，搅拌均匀，使得液固比为3-7:1，得到脱硫脱汞剂；
(4)将含汞、含硫烟气先经过活性炭吸附处理，再将其按照10-15L/min通入喷淋吸收塔中，将脱硫脱汞剂采用喷头喷淋吸收，烟气从喷淋吸收塔的顶部排放；回收喷淋吸收塔底部的浆料，并将其过滤，滤液送入锰肥生产车间，即可。
2.如权利要求1所述的磷酸脲用于湿法脱除含汞、含硫烟气中硫、汞成分的方法，其特征在于，所述的步骤(1)，磷酸采用磷矿粉代替。
3.如权利要求2所述的磷酸脲用于湿法脱除含汞、含硫烟气中硫、汞成分的方法，其特征在于，所述的磷矿粉，其颗粒度为40-60目。
4.如权利要求1所述的磷酸脲用于湿法脱除含汞、含硫烟气中硫、汞成分的方法，其特征在于，所述的软锰矿粉，其中还加入有碳酸锰粉末，碳酸锰粉末的加入量占软锰矿粉质量的1-3％。
5.如权利要求1或4所述的磷酸脲用于湿法脱除含汞、含硫烟气中硫、汞成分的方法，其特征在于，所述的软锰矿粉是采用微波辐射处理过的。
6.如权利要求5所述的磷酸脲用于湿法脱除含汞、含硫烟气中硫、汞成分的方法，其特征在于，所述的微波辐射，其辐射功率为100-300W，辐射时间为10-20min。
7.如权利要求1所述的磷酸脲用于湿法脱除含汞、含硫烟气中硫、汞成分的方法，其特征在于，所述的步骤，还包括对步骤(4)过滤后得到的滤渣进行煅烧，冷凝回收汞处理。
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