CN107648990A - 烟气脱硫脱硝剂及其制备方法和应用 - Google Patents

烟气脱硫脱硝剂及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种烟气脱硫脱硝剂及其制备方法和应用。该烟气脱硫脱硝剂包括如下组分：70～93重量份电石渣，5～25重量份氧化镁，1～5重量份催化剂；其中，所述的催化剂选自TiO2、Al(OH)3、V2O5、WO3、K2O、双核酞菁钴铁(II)或CaSiO3中的一种或多种，所述的烟气脱硫脱硝剂不含有氧化钙。本发明的烟气脱硫脱硝剂可以同时将烟气中的SO2和NOX脱除。此外，使用本发明的烟气脱硫脱硝剂，在满足较高的脱硫脱硝效率的前提下，单位脱除量需要的电石渣用量显著降低。

Description

烟气脱硫脱硝剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及一种烟气脱硫脱硝剂及其制备方法和应用，尤其是一种基于电石渣的烟气脱硫脱硝剂及其制备方法和应用。
背景技术
从大气污染来说，SO2和NOX是主要污染物。在国家实施颁布的《大气污染物综合排放标准GB16297-1996》等系列标准和法规中，均对其排放含量进行了明确限定。由于其二者同时存在于烟气中，若采取分别脱除的方法将带来设备繁多、占地面积大、操作复杂、前期投资大的问题。SO2和NOX都是酸性氧化物，同时脱除完全可行，目前也存在一些工业示范和商业运行装置。当前烟气脱硫脱硝一体化的方法主要分为湿法脱硫脱硝、干法脱硫脱硝和半干法脱硫脱硝三种。总的来说，湿法脱除效果好，但废液污染严重；干法脱除效果好，但操作费用高；半干法兼具干法与湿法的优点，但也存在操作不稳定的问题。在配制一体化脱硫脱硝剂的过程中，多数配方采用各种纯净的有效组分进行混合配制的方法，由此造成脱硫脱硝剂成本较高。如何利用工业废料生产脱硫脱硝剂成为目前的研究热点。
电石渣是电石与水反应生成乙炔气体的过程中产生的工业废弃物。电石渣的主要成分是Ca(OH)2，同时还含有多种杂质，例如硫化物、氰化物，铁镁铝钙的氧化物等。电石渣中的Ca(OH)2溶出速率大于CaCO3，因而其可以用于烟气脱硫。例如，CN101642674B公开了一种电石渣预处理的湿法烟气脱硫工艺，以电石渣浆液作为脱硫剂对烟气进行湿法脱硫处理，在电石渣浆液中加入催化剂，并鼓入空气进行氧化反应，氧化反应后的电石渣浆液再作为脱硫剂进行烟气湿法脱硫处理。CN101816891A公开了一种电石渣预处理的臭氧法湿法烟气脱硫工艺，以电石渣作为脱硫剂对烟气进行湿法脱硫，在电石渣化渣过程中通入臭氧和氧气的混合气，进行氧化反应，氧化后的电石渣浆液作为脱硫剂进行烟气脱硫。
一方面，上述工艺均将电石渣单独的脱硫剂使用，并没有考虑将其作为脱硝剂使用。同时，上述工艺均为湿法脱硫工艺，容易产生大量工业废液。另一方面，从电石渣脱硫脱硝的有效成分含量为25～30wt％，如果采用单一的电石渣进行脱硫脱硝，在满足较高脱硫脱硝效率的前提下，单位脱除量需要大量的电石渣，从而导致设备庞大和操作费用高昂。
因此，目前仍然需要开发基于电石渣的烟气处理剂，其可以同时将烟气中的SO2和NOX脱除。此外，仍然需要一种脱硫脱硝剂，在满足较高的脱硫脱硝效率的前提下，单位脱除量需要的电石渣用量显著降低。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种烟气脱硫脱硝剂，其可以同时将烟气中的SO2和NOX脱除。根据本发明进一步的目的，在满足较高的脱硫脱硝效率的前提下，单位脱除量需要的电石渣用量显著降低。
本发明的另一个目的在于提供一种烟气脱硫脱硝剂的制备方法，其制备工艺简单。
本发明的再一个目的在于提供一种烟气脱硫脱硝剂的应用，其可以有效脱除烟气中的SO2和NOX，并且可以降低单位脱除量下的电石渣用量。
本发明提供一种烟气脱硫脱硝剂，其包括如下组分：
电石渣 70～93重量份，
氧化镁 5～25重量份，和
催化剂 1～5重量份；
其中，所述的催化剂选自TiO2、Al(OH)3、V2O5、WO3、K2O、双核酞菁钴铁(II)或CaSiO3中的一种或多种；
其中，所述的烟气脱硫脱硝剂不含有氧化钙。
根据本发明的烟气脱硫脱硝剂，优选地，其包括如下组分：
电石渣 80～92重量份，
氧化镁 5～15重量份，和
催化剂 2～3重量份。
根据本发明的烟气脱硫脱硝剂，优选地，所述的催化剂选自TiO2、Al(OH)3、V2O5中的一种或多种。
根据本发明的烟气脱硫脱硝剂，优选地，所述的电石渣为干法乙炔工艺产生的电石渣产物经研磨后得到的粒度小于200目的成品；所述的氧化镁为粒度小于100目的粉体，其活性氧化镁含量大于70wt％。
根据本发明的烟气脱硫脱硝剂，优选地，所述氧化镁中的活性氧化镁含量为80wt％～85wt％。
根据本发明的烟气脱硫脱硝剂，优选地，所述烟气脱硫脱硝剂由以下组分组成：
(1)92重量份电石渣，5重量份氧化镁和3重量份二氧化钛；或者
(2)87.6重量份电石渣，10重量份氧化镁和2.4重量份氢氧化铝；或者
(3)83重量份电石渣，15重量份氧化镁和2重量份五氧化二钒。
根据本发明的烟气脱硫脱硝剂，优选地，所述的烟气脱硫脱硝剂为干粉状。
本发明还提供上述烟气脱硫脱硝剂的制备方法，包括将电石渣、氧化镁和催化剂混合的步骤。
本发明也提供上述烟气脱硫脱硝剂的应用，其用于干法烟气脱硫脱硝。
根据本发明的应用，优选地，所述干法烟气脱硫脱硝在包括烟气进口和烟气出口的烟气脱硫脱硝设备中进行，烟气进口的烟气流量为1000000～1250000m3/h、温度为110～130℃、二氧化硫浓度为350mg/m3以上、且氮氧化物浓度为350mg/m3以上；烟气出口的烟气流量为800000～900000m3/h、温度为50～70℃、二氧化硫浓度为35mg/m3以下、且氮氧化物浓度为70mg/m3以下。
与现有技术相比，本发明实现了电石渣的二次利用，达到了以废治废的目的。本发明的脱硫脱硝剂可以同时将烟气中的SO2和NOX脱除。根据本发明优选的技术方案，在满足较高脱硫脱硝效率的前提下，单位脱除量需要的电石渣用量显著降低。此外，脱硫脱硝剂成本低廉、配制方法简单。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
<烟气脱硫脱硝剂及其制备方法>
本发明的烟气脱硫脱硝剂为一种烟气处理剂，兼具脱硫和脱硝功能。本发明的烟气脱硫脱硝剂以电石渣为主料，氧化镁为辅料，并添加合适的催化剂。这样可以使得电石渣的功能得以充分发挥，兼具脱硫和脱硝功能，并且可以降低单位脱除量下的电石渣用量。本发明的烟气脱硫脱硝剂不含有氧化钙。所谓单位脱除量下的电石渣用量表示脱除相同量的烟气所需要的电石渣的重量。本发明发现，氧化钙并不能显著降低单位脱除量下的电石渣用量。
本发明的烟气脱硫脱硝剂包括如下组分：电石渣、氧化镁和催化剂。电石渣的用量为70～93重量份，优选为80～92重量份，更优选为83～86重量份。氧化镁的用量为5～25重量份，优选为5～15重量份，更优选为10～15重量份。催化剂的用量为1～5重量份，优选为2～3重量份，更优选为2～2.5重量份。将上述组分的用量控制在上述范围，可以改善在相同用量的烟气脱硫脱硝剂下的脱硫效果和脱硝效果。
在本发明中，电石渣为工业废物，从而实现了以废治废的目的。本发明的电石渣优选为干法乙炔工艺产生的电石渣产物经研磨后得到的粒度小于200目的成品。电石渣的粒度可以小于200目，优选小于300目，更优选小于350目。采用上述电石渣，有利于改善脱硫脱硝效果。
在本发明中，氧化镁可以为粒度小于100目的粉体，优选小于200目的粉体。本发明的氧化镁中，活性氧化镁含量可以大于70wt％，优选为70wt％～85wt％，更优选为80wt％～85wt％。采用上述氧化镁，有利于改善脱硫脱硝效果。
在本发明中，催化剂可以选自TiO2、Al(OH)3、V2O5、WO3、K2O、双核酞菁钴铁(II)或CaSiO3中的一种或多种。优选地，所述的催化剂选自TiO2、Al(OH)3、V2O5中的一种或多种。更优选地，所述的催化剂为TiO2、Al(OH)3或V2O5。根据本发明的一个实施方式，所述的催化剂为Al(OH)3或V2O5。V2O5是最优选的。
根据本发明的一个具体实施方式，所述烟气脱硫脱硝剂由以下组分组成：92重量份电石渣，5重量份氧化镁和3重量份二氧化钛。根据本发明的另一个具体实施方式，所述烟气脱硫脱硝剂由以下组分组成87.6重量份电石渣，10重量份氧化镁和2.4重量份氢氧化铝。根据本发明的再一个具体实施方式，所述烟气脱硫脱硝剂由以下组分组成：83重量份电石渣，15重量份氧化镁和2重量份五氧化二钒。本发明发现，上述组分和用量的所述烟气脱硫脱硝剂可以更好地改善脱硫脱硝效果，并且降低单位脱除量下的电石渣用量。
在本发明中，所述的烟气脱硫脱硝剂可以为干粉状。这样可以直接将烟气脱硫脱硝剂与烟气混合，进而对烟气进行SO2和NOX的脱除。例如，将脱硫脱硝剂干粉与预除尘后的烟气在烟气管道充分混合，然后进入吸收塔进行脱硫脱硝处理，脱硫脱硝后的烟气由烟囱排出。
本发明的烟气脱硫脱硝剂可以采用常规的方法制备。例如将电石渣、氧化镁和催化剂混合均匀得到产品。此外，本发明的制备方法还包括电石渣的处理步骤：将电石渣产物经过烘干、破碎和筛分步骤获得粒度小于200目的电石渣。
<烟气脱硫脱硝剂的应用>
本发明的烟气脱硫脱硝剂用于干法烟气脱硫脱硝。根据本发明的一个实施方式，将脱硫脱硝剂干粉与预除尘后的烟气在烟气管道充分混合，然后进入吸收塔进行脱硫脱硝处理，脱硫脱硝后的烟气由烟囱排出。本发明的干法烟气脱硫脱硝在包括烟气进口和烟气出口的烟气脱硫脱硝设备中进行。烟气进口的烟气流量为1000000～1250000m3/h、温度为110～130℃、二氧化硫浓度为350mg/m3以上、且氮氧化物浓度为350mg/m3以上。优选地，烟气进口的烟气流量为1050000～1100000m3/h、温度为120～130℃、二氧化硫浓度为500mg/m3以上、且氮氧化物浓度为400mg/m3以上。烟气出口的烟气流量为800000～900000m3/h、温度为50～70℃、二氧化硫浓度为35mg/m3以下、且氮氧化物浓度为70mg/m3以下。优选地，烟气出口的烟气流量为850000～900000m3/h、温度为55～65℃、二氧化硫浓度为28mg/m3以下、且氮氧化物浓度为65mg/m3以下。这样，更有利于降低单位脱除量下的电石渣用量。
以下实施例和对比例中的“份”表示重量份，除非特别声明。
以下实施例和对比例的烟气进口的参数如下表所示。
对比例1
本对比例的脱硫剂由100重量份电石渣组成。采用该脱硫剂脱硫脱硝后，检测出口处的烟气数据，如下表所示。
由表可知，该脱硫剂的脱硫效率可达95wt％，脱硝效率仅为65wt％。
对比例2
本对比例的脱硫剂由5重量份氧化钙、3重量份催化剂和92重量份电石渣组成。催化剂为TiO2，电石渣为干法乙炔工艺产生的电石渣产物经研磨后得到的粒度小于200目的成品。
采用该脱硫剂脱硝后，检测出口处的烟气数据，如下表所示。
由表可知，该脱硫剂的脱硫效率可达95wt％，脱硝效率仅为70wt％。对比例1和2中，单位脱除量的电石渣用量相当。
实施例1
本实施例的脱硫脱硝剂由5重量份氧化镁、3重量份催化剂和92重量份电石渣组成。氧化镁的活性氧化镁大于70wt％、粒度小于100目的粉体，催化剂为TiO2，电石渣为干法乙炔工艺产生的电石渣产物经研磨后得到的粒度小于200目的成品。电石渣、氧化镁和催化剂混合均匀后得到脱硫脱硝剂A1。
采用脱硫脱硝剂A1脱硫脱硝后，检测出口处的烟气数据，如下表所示。
由表可知，该脱硫脱硝剂的脱硫效率可达95wt％，脱硝效率可达85wt％。与对比例1、2相比，单位脱除量的电石渣用量减少了30％。
实施例2
本实施例的脱硫脱硝剂由10重量份氧化镁、2.4重量份催化剂和87.6重量份电石渣组成。氧化镁的活性氧化镁大于75wt％、粒度小于100目的粉体，催化剂为Al(OH)3，电石渣为干法乙炔工艺产生的电石渣产物经研磨后得到的粒度小于200目的成品。电石渣、氧化镁和催化剂混合均匀后得到脱硫脱硝剂A2。
采用脱硫脱硝剂A2脱硫脱硝后，检测出口处的烟气数据，如下表所示。
由表可知，该脱硫脱硝剂的脱硫效率可达96wt％，脱硝效率可达86wt％。与对比例1、2相比，单位脱除量的电石渣用量减少了35％。
实施例3
本实施例的脱硫脱硝剂由15重量份氧化镁、2重量份催化剂和83重量份电石渣组成。氧化镁的活性氧化镁大于80wt％、粒度小于100目的粉体，催化剂为V2O5，电石渣为干法乙炔工艺产生的电石渣产物经研磨后得到的粒度小于200目的成品。电石渣、氧化镁和催化剂混合均匀后得到脱硫脱硝剂A3。
采用脱硫脱硝剂A3脱硫脱硝后，检测出口处的烟气数据，如下表所示。
由表可知，脱硫脱硝剂A3的脱硫效率可达98wt％，脱硝效率可达90wt％。与对比例1、2相比，单位脱除量的电石渣用量减少了37％。
本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员可以想到的任何变形、改进、替换均落入本发明的范围。

Claims (10)

1.一种烟气脱硫脱硝剂，其特征在于，其包括如下组分：
电石渣 70～93重量份，
氧化镁 5～25重量份，和
催化剂 1～5重量份；
其中，所述的催化剂选自TiO2、Al(OH)3、V2O5、WO3、K2O、双核酞菁钴铁(II)或CaSiO3中的一种或多种；
其中，所述的烟气脱硫脱硝剂不含有氧化钙。
2.根据权利要求1所述的烟气脱硫脱硝剂，其特征在于，其包括如下组分：
电石渣 80～92重量份，
氧化镁 5～15重量份，和
催化剂 2～3重量份。
3.根据权利要求1所述的烟气脱硫脱硝剂，其特征在于，所述的催化剂选自TiO2、Al(OH)3、V2O5中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的烟气脱硫脱硝剂，其特征在于，所述的电石渣为干法乙炔工艺产生的电石渣产物经研磨后得到的粒度小于200目的成品；所述的氧化镁为粒度小于100目的粉体，其活性氧化镁含量大于70wt％。
5.根据权利要求1所述的烟气脱硫脱硝剂，其特征在于，所述氧化镁中的活性氧化镁含量为80wt％～85wt％。
6.根据权利要求1所述的烟气脱硫脱硝剂，其特征在于，所述烟气脱硫脱硝剂由以下组分组成：
(1)92重量份电石渣，5重量份氧化镁和3重量份二氧化钛；或者
(2)87.6重量份电石渣，10重量份氧化镁和2.4重量份氢氧化铝；或者
(3)83重量份电石渣，15重量份氧化镁和2重量份五氧化二钒。
7.根据权利要求1～6任一项所述的烟气脱硫脱硝剂，其特征在于，所述的烟气脱硫脱硝剂为干粉状。
8.根据权利要求1～7任一项所述的烟气脱硫脱硝剂的制备方法，其特征在于，包括将电石渣、氧化镁和催化剂混合的步骤。
9.根据权利要求1～7任一项所述的烟气脱硫脱硝剂的应用，其特征在于，其用于干法烟气脱硫脱硝。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述干法烟气脱硫脱硝在包括烟气进口和烟气出口的烟气脱硫脱硝设备中进行，烟气进口的烟气流量为1000000～1250000m3/h、温度为110～130℃、二氧化硫浓度为350mg/m3以上、且氮氧化物浓度为350mg/m3以上；烟气出口的烟气流量为800000～900000m3/h、温度为50～70℃、二氧化硫浓度为35mg/m3以下、且氮氧化物浓度为70mg/m3以下。
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