CN108654311A - 一种高效脱硫脱硝吸收剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高效脱硫脱硝吸收剂及其制备方法。制备所述高效脱硫脱硝吸收剂的原料由以下重量份组成：硫酸铵5份～15份，尿素2份～6份，明矾2份～10份，氢氧化镁1.2份～2.6份，络合剂3.0份～4.5份，硼砂1.0份～2.0份，成型溶液4.5份～6.5份：本发明公开的高效脱硫脱硝吸收剂及其制备方法，由分散在成型溶液中的下层沉淀混合物粉末和硼砂组成，其中下层沉淀混合物粉末由硫酸铵、尿素、明矾和氢氧化镁的多种原料，通过络合剂络合，经烘干粉碎制备，形状均一，性质稳定，可以快速脱硫脱硝，高效彻底，不污染环境。

Description

一种高效脱硫脱硝吸收剂及其制备方法
技术领域
本发明属于化工生产技术领域，具体涉及一种高效脱硫脱硝吸收剂及其制备方法。
背景技术
燃煤烟气中的SO2和NOx是大气污染物的主要来源。当下，烟气同时脱硫脱硝是大气污染治理的主要发展趋势。
烟气脱硝技术分为选择性催化还原(SCR)脱硝、选择性非催化还原(SNCR)脱硝和同步脱硫脱硝等类型。选择性催化还原脱硝工艺是国外应用较为广泛的脱硝工艺。SCR的脱硝效率较高，可达90％以上并能充分利用烟气的热量。但缺点是催化剂容易中毒，反应器受飞灰磨损和初期投资成本高。选择性非催化还原技术(SNCR)是指将氨喷入炉膛温度为1000-1150℃的区域，氨在此区域与O2和NOx直接反应生成N2和H2O，NOx去除率可达30-50％。鉴于SNCR需要对锅炉进行改造和脱硝率不高，SNCR离工业化应用尚有差距。同步脱硫脱硝技术可以在低温下进行，初期投资和运行成本低并且脱硝率较高。因此，脱硫脱硝一体化技术成为近年来研究的热点。
中国专利CN103721550A公开了一种烟气同时脱硫脱硝VOCs吸收剂及其制备和应用。所述吸收剂由以下按质量百分比计的组分组成：铵盐5～10％、表面活性剂0.01～0.50％、络合剂1～2％和水量。本发明吸收剂能实现在一套设备中同时高效净化烟气中粉尘、SO2、和VOCs等多种污染物，具有污染物去除效率高、工艺设备简单、占地面积少、投资和运行成本低、系统易控制管理等优点；此发明中吸收剂原料成本较高，制备方法读咋，脱硫脱硝效率低，不适合大批量工业生产使用。
中国专利CN102698599A公开了一种以尿素为吸收剂的烟气同时脱硫脱硝的方法，其特征在于：包括如下步骤：(1)配制脱硝催化剂和吸收剂的洗脱液，其中吸收剂为尿素，浓度为6-20wt％，脱硝催化剂为沸石负载的NiO-CeO2，浓度为0.06-0.1wt％；(2)烟气在脱硝预洗塔内用洗脱液进行脱硝后再送往脱硫塔脱硫；(3)经步骤(2)脱硝后的洗脱液在回收罐中经滤布过滤后收集NiO-CeO2/沸石，然后用烧炭再生方法进行催化剂再生。本发明采用尿素作为添加剂并辅以NiO-CeO2/沸石为低温脱硝催化剂，使脱硝在小于150℃的低温下也能稳定高效地进，具有低温液相脱硫脱硝、催化剂回收再生和处理吸收液副产物回收硫铵的功能；主要用于钙法、镁法和双碱法脱硫工艺的脱硫脱硝一体化技术及其改造工程；此发明中吸收剂与催化剂配合使用才可高效脱硫脱硝，成本投入过高，工艺复杂，操作复杂。
中国专利CN106890544A公开了一种钠基脱硫脱硝吸收剂，所述钠基脱硫脱硝吸收剂包括质量浓度为2-5％的氨水及溶于所述氨水中的钠基复合溶液，其中所述钠基复合溶液包括如下组分：摩尔浓度为2～4mol/L的Na2CO3，摩尔浓度为3～6mol/L的NaClO，摩尔浓度为1～3mol/L的NaClO2，所述钠基脱硫脱硝吸收剂，脱硫脱硝效率高，且投资成本低，本发明还提供一种钠基脱硫脱硝吸收剂的制备方法，此发明中采用氨水和钠基复合溶液配合作为吸收剂，组成单一，脱硫脱硝效果不佳，不能去除大部分污染物，产率地下。
因此，本发明针对以上问题，发明一种高效脱硫脱硝吸收剂及其制备方法，可以克服以上问题，具有低成本，工艺简单，脱硫脱硝效率高的特点。
发明内容
本发明的目的在于克服现有的不足而提供一种高效脱硫脱硝吸收剂及其制备方法，改善目前烟气脱硫脱硝工艺过程中，能耗大，成本高，脱硫脱硝效率低下的问题以及脱硫脱硝吸收剂制备工艺复杂，工艺消耗高的问题。
为了解决上述技术问题，本发明采取如下的技术方案：
一种高效脱硫脱硝吸收剂，制备高效脱硫脱硝吸收剂的原料由以下重量份组成：硫酸铵5份～15份，尿素2份～6份，明矾2份～10份，氢氧化镁1.2份～2.6份，络合剂3.0份～4.5份，硼砂1.0份～2.0份，成型溶液4.5份～6.5份。
进一步的，制备高效脱硫脱硝吸收剂的原料由以下重量份组成：硫酸铵8份～12份，尿素3份～4份，明矾3份～8份，氢氧化镁1.6份～2.2份，络合剂3.6份～4.2份，硼砂1.2份～1.6份，成型溶液5.5份～6.0份。
进一步的，络合剂为二巯基丙醇、聚丙烯酸、乙二胺四甲叉磷酸钠、磺基水杨酸、三乙醇胺中的一种或者组合。
更进一步的，成型溶液为质量分数为3％～5％的四甲基氢氧化铵溶液。
更进一步的，成型溶液中还包括质量分数为1.0％～1.2％的磷酸氢二钠溶液。
根据本发明的另一发明目的，在于提供一种上述高效脱硫脱硝吸收剂的制备方法，包括以下步骤：
S10，将所述重量份的络合剂与去离子水混合均匀，在温度为75℃～85℃条件下，加入所述重量份的硫酸铵、尿素、明矾和氢氧化镁，搅拌均匀后静置沉淀，去掉上层清液，得到下层沉淀混合物；
S20，S10中得到的下层沉淀混合物烘干4h～5h后，粉碎至100目～120目，得到下层沉淀混合物粉末；
S30，将所述重量份的成型溶液保温至80℃～90℃，加入S20中得到的下层沉淀混合物粉末，搅拌10s～20s均匀后加入所述重量份的硼砂，分散均匀得到所述高效脱硫脱硝吸收剂。
进一步的，S10中，络合剂与去离子水的质量比为5：1～1.5。
更进一步的，S10中，静置时间为24h～30h。
进一步的，S20中，烘干温度为105℃～135℃。
进一步的，S30中，所述搅拌速率为800r/min～1500r/min。
本发明的优点和有益效果是：
1.本发明公开的高效脱硫脱硝吸收剂及其制备方法，由分散在成型溶液中的下层沉淀混合物粉末和硼砂组成，其中下层沉淀混合物粉末由硫酸铵、尿素、明矾和氢氧化镁的多种原料，通过络合剂络合，经烘干粉碎制备，形状均一，性质稳定，可以快速脱硫脱硝，高效彻底，不污染环境；
2.本发明高效脱硫脱硝吸收剂，成型溶液中均匀分散下层沉淀混合物和硼砂，可以提高烟气中污染物与本发明高效脱硫脱硝吸收剂的接触机会，同时粉末颗粒表面积较大，增加接触反应机会，提高脱硫脱硝效率；
3.本发明高效脱硫脱硝吸收剂，性质稳定，保存方便，应用范围广，用于烟气脱硫脱硝工艺中，环保无污染，可降低成本和减少环境污染，保证脱硫脱硝效率，使用在烟气脱硫脱硝工艺中时，受温度影响小，可以快速与烟气中污染物作用，并可吸附部分杂质，提高脱硫脱硝效率；
4.本发明结合现代先进工艺，工艺成熟简单、生产成本低、所制备的高效脱硫脱硝吸收剂脱硫脱硝效果明显，适合工业推广。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
实施例1
一种高效脱硫脱硝吸收剂
原料以及配料组成：(单位：g)
制备高效脱硫脱硝吸收剂的原料由以下重量份组成：硫酸铵50g，尿素20g，明矾20g，氢氧化镁12g，络合剂30g，硼砂10g，成型溶液45g。
上述原料中，络合剂为二巯基丙醇和聚丙烯酸的组合，质量比为2：3；成型溶液为质量分数为3％的四甲基氢氧化铵溶液，还包括质量分数为1.0％的磷酸氢二钠溶液，两者质量比为5：1。
上述高效脱硫脱硝吸收剂的制备方法，包括以下步骤：
S10，将所述重量份的络合剂与去离子水按质量比为5：1混合均匀，在温度为75℃条件下，加入所述重量份的硫酸铵、尿素、明矾和氢氧化镁，搅拌均匀后静置沉淀24h，去掉上层清液，得到下层沉淀混合物；
S20，S10中得到的下层沉淀混合物在温度为105℃条件下，烘干4h后，粉碎至100目，得到下层沉淀混合物粉末；
S30，将所述重量份的成型溶液保温至80℃，加入S20中得到的下层沉淀混合物粉末，以800r/min的速率搅拌10s均匀后加入所述重量份的硼砂，分散均匀得到所述高效脱硫脱硝吸收剂。
实施例2
一种高效脱硫脱硝吸收剂
原料以及配料组成：(单位：g)
制备高效脱硫脱硝吸收剂的原料由以下重量份组成：硫酸铵150g，尿素60g，明矾100g，氢氧化镁26g，络合剂45g，硼砂20g，成型溶液65g。
上述原料中，络合剂为乙二胺四甲叉磷酸钠和磺基水杨酸的组合，质量比为1：5；成型溶液为质量分数为5％的四甲基氢氧化铵溶液，还包括质量分数为1.2％的磷酸氢二钠溶液，两者质量比为5：1。
上述高效脱硫脱硝吸收剂的制备方法，包括以下步骤：
S10，将所述重量份的络合剂与去离子水按质量比为5：1.5混合均匀，在温度为85℃条件下，加入所述重量份的硫酸铵、尿素、明矾和氢氧化镁，搅拌均匀后静置沉淀30h，去掉上层清液，得到下层沉淀混合物；
S20，S10中得到的下层沉淀混合物在温度为135℃条件下，烘干5h后，粉碎至120目，得到下层沉淀混合物粉末；
S30，将所述重量份的成型溶液保温至90℃，加入S20中得到的下层沉淀混合物粉末，以1500r/min的速率搅拌20s均匀后加入所述重量份的硼砂，分散均匀得到所述高效脱硫脱硝吸收剂。
实施例3
一种高效脱硫脱硝吸收剂
原料以及配料组成：(单位：g)
制备高效脱硫脱硝吸收剂的原料由以下重量份组成：硫酸铵80g，尿素30g，明矾30g，氢氧化镁16g，络合剂36g，硼砂12g，成型溶液55g。
上述原料中，络合剂为三乙醇胺；成型溶液为质量分数为3％的四甲基氢氧化铵溶液，还包括质量分数为1.0％的磷酸氢二钠溶液，两者质量比为5：1。
上述高效脱硫脱硝吸收剂的制备方法，包括以下步骤：
S10，将所述重量份的络合剂与去离子水按质量比为5：1.2混合均匀，在温度为78℃条件下，加入所述重量份的硫酸铵、尿素、明矾和氢氧化镁，搅拌均匀后静置沉淀26h，去掉上层清液，得到下层沉淀混合物；
S20，S10中得到的下层沉淀混合物在温度为115℃条件下，烘干4h后，粉碎至100目，得到下层沉淀混合物粉末；
S30，将所述重量份的成型溶液保温至82℃，加入S20中得到的下层沉淀混合物粉末，以1000r/min的速率搅拌12s均匀后加入所述重量份的硼砂，分散均匀得到所述高效脱硫脱硝吸收剂。
实施例4
一种高效脱硫脱硝吸收剂
原料以及配料组成：(单位：g)
制备高效脱硫脱硝吸收剂的原料由以下重量份组成：硫酸铵120g，尿素40g，明矾80g，氢氧化镁22g，络合剂42g，硼砂16g，成型溶液60g。
上述原料中，络合剂为磺基水杨酸；成型溶液为质量分数为5％的四甲基氢氧化铵溶液，还包括质量分数为1.2％的磷酸氢二钠溶液，两者质量比为5：1。
上述高效脱硫脱硝吸收剂的制备方法，包括以下步骤：
S10，将所述重量份的络合剂与去离子水按质量比为5：1.4混合均匀，在温度为82℃条件下，加入所述重量份的硫酸铵、尿素、明矾和氢氧化镁，搅拌均匀后静置沉淀28h，去掉上层清液，得到下层沉淀混合物；
S20，S10中得到的下层沉淀混合物在温度为125℃条件下，烘干5h后，粉碎至120目，得到下层沉淀混合物粉末；
S30，将所述重量份的成型溶液保温至88℃，加入S20中得到的下层沉淀混合物粉末，以1200r/min的速率搅拌18s均匀后加入所述重量份的硼砂，分散均匀得到所述高效脱硫脱硝吸收剂。
实施例5
一种高效脱硫脱硝吸收剂
原料以及配料组成：(单位：g)
制备高效脱硫脱硝吸收剂的原料由以下重量份组成：硫酸铵100g，尿素34g，明矾56g，氢氧化镁18g，络合剂28g，硼砂15g，成型溶液58g。
上述原料中，络合剂为二巯基丙醇；成型溶液为质量分数为3％的四甲基氢氧化铵溶液，还包括质量分数为1.0％的磷酸氢二钠溶液，两者质量比为5：1。
上述高效脱硫脱硝吸收剂的制备方法，包括以下步骤：
S10，将所述重量份的络合剂与去离子水按质量比为5：1混合均匀，在温度为80℃条件下，加入所述重量份的硫酸铵、尿素、明矾和氢氧化镁，搅拌均匀后静置沉淀26h，去掉上层清液，得到下层沉淀混合物；
S20，S10中得到的下层沉淀混合物在温度为110℃条件下，烘干5h后，粉碎至100目，得到下层沉淀混合物粉末；
S30，将所述重量份的成型溶液保温至85℃，加入S20中得到的下层沉淀混合物粉末，以1200r/min的速率搅拌20s均匀后加入所述重量份的硼砂，分散均匀得到所述高效脱硫脱硝吸收剂。
实验例
利用本发明制备的高效脱硫脱硝吸收剂用于烟气脱硫脱硝工艺，经过对添加实施例1～5的高效脱硫脱硝吸收剂对烟气脱硫脱硝工艺过程数据的采集与分析，进一步证实本发明高效脱硫脱硝吸收剂的良好效果，具体脱硫脱硝率统计见表1：
表1实施例1～5高效脱硫脱硝吸收剂用于烟气脱硫脱硝工艺的数据统计
从表1中可看出，实施例1～5制得的高效脱硫脱硝吸收剂用于烟气脱硫脱硝工艺的脱硫脱硝效果好，处理后的烟气中SO2浓度低于58mg/m3，，NOx浓度低于108mg/m3，TVOCs浓度低于32mg/m3，，脱硫率可达93.82％。脱硝率可达85.02％，TVOCs去除率可达90.12％，可见脱硫脱硝效果显著，去污染物能力极强。另外，本发明高效脱硫脱硝吸收剂环保无污染，适合广泛使用。
以上仅为本发明的优选实施例及实验例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高效脱硫脱硝吸收剂，其特征在于，制备所述高效脱硫脱硝吸收剂的原料由以下重量份组成：硫酸铵5份～15份，尿素2份～6份，明矾2份～10份，氢氧化镁1.2份～2.6份，络合剂3.0份～4.5份，硼砂1.0份～2.0份，成型溶液4.5份～6.5份。
2.根据权利要求1所述的高效脱硫脱硝吸收剂，其特征在于，制备所述高效脱硫脱硝吸收剂的原料由以下重量份组成：硫酸铵8份～12份，尿素3份～4份，明矾3份～8份，氢氧化镁1.6份～2.2份，络合剂3.6份～4.2份，硼砂1.2份～1.6份，成型溶液5.5份～6.0份。
3.根据权利要求1所述的高效脱硫脱硝吸收剂，其特征在于，所述络合剂为二巯基丙醇、聚丙烯酸、乙二胺四甲叉磷酸钠、磺基水杨酸、三乙醇胺中的一种或者组合。
4.根据权利要求1所述的高效脱硫脱硝吸收剂，其特征在于，所述成型溶液为质量分数为3％～5％的四甲基氢氧化铵溶液。
5.根据权利要求4所述的高效脱硫脱硝吸收剂，其特征在于，所述成型溶液中还包括质量分数为1.0％～1.2％的磷酸氢二钠溶液。
6.一种如权利要求1～5中任一项所述的高效脱硫脱硝吸收剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
S10，将所述重量份的络合剂与去离子水混合均匀，在温度为75℃～85℃条件下，加入所述重量份的硫酸铵、尿素、明矾和氢氧化镁，搅拌均匀后静置沉淀，去掉上层清液，得到下层沉淀混合物；
S20，S10中得到的下层沉淀混合物烘干4h～5h后，粉碎至100目～120目，得到下层沉淀混合物粉末；
S30，将所述重量份的成型溶液保温至80℃～90℃，加入S20中得到的下层沉淀混合物粉末，搅拌10s～20s均匀后加入所述重量份的硼砂，分散均匀得到所述高效脱硫脱硝吸收剂。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，S10中，所述络合剂与去离子水的质量比为5：1～1.5。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，S10中，所述静置时间为24h～30h。
9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，S20中，所述烘干温度为105℃～135℃。
10.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，S30中，所述搅拌速率为800r/min～1500r/min。
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