CN109200813A - 一种用于烧结烟气催化还原脱硝的脱硝剂及制备方法 - Google Patents

一种用于烧结烟气催化还原脱硝的脱硝剂及制备方法 Download PDF

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张千峰
陆伟星
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Abstract

本发明公开一种用于烧结烟气催化还原脱硝的脱硝剂及制备方法，属于烧结烟气脱硝技术领域。该脱硝剂由脱硝催化A液和脱硝催化B液按照质量比1:1混合而成，脱硝催化A液的组分及重量百分数为：七水硫酸亚铁0.8％，二水乙二胺四乙酸二钠1.07％，2wt％的亚硫酸钠1.92％，聚乙烯醇‑200：0.096％，余量为水；脱硝催化B液的组分及重量百分数为：七水硫酸亚钴0.55％，半胱氨酸盐酸盐0.35％，1wt％的葡萄糖0.98％，0.1wt％的聚乙烯醇‑200：0.098％，工业乙醇3.92％，余量为水。本发明脱硝剂用于烧结烟气催化还原脱硝工艺简单、绿色循环无污染，且对烧结烟气脱硝效率较高；制备原料来源广泛，价格便宜，脱硝剂可循环使用，无二次污染。

Description

一种用于烧结烟气催化还原脱硝的脱硝剂及制备方法
技术领域：
本发明属于烧结烟气脱硝技术领域，具体涉及一种用于烧结烟气催化还原脱硝的脱硝剂及制备方法。
背景技术：
近年来，随着国内工业技术的迅猛发展，我国SO2和NOX(主要以NO计)排放量日益增加，而SO2、NOX等气体是大气污染的主要源头，并且SO2、NOX等气体的排放会给环境造成极大的破坏，从而严重影响了人民的生活环境和国民经济的发展，因而控制SO2、NOX等气体的排放已迫在眉睫。
目前控制NOX排放的方法主要有催化还原脱硝法和氧化吸收脱硝法，催化还原脱硝法主要是利用还原性催化剂将NOX还原为N2，氧化吸收法主要是利用各种强氧化剂或者活性自由基将不溶于水的NO氧化成可溶于水的高价态氮氧化合物，再用吸收剂将高价态的氮氧化合物进行溶液吸收。
随着环保要求的日益严格，传统的烟气脱硝技术已经不能满足严格的减排要求，并且传统的工艺技术一般都存在投资费用过高、占地面积大以及系统复杂等诸多缺点。目前催化还原脱硝法使用的还原性脱硝剂主要包括液氨、尿素、一氧化碳等，由于烧结烟气中的氮氧化合物90％以上是NO，而NO是难溶于水的，若让NO与催化还原脱硝剂在气液两相中发生反应，所产生的还原效率是很低的，最终的脱硝效率也相应较低。为此，通过一种金属螯合物来捕捉到NO使之进入液相再进一步通过有机还原剂，从而使NO进一步地被还原为N2得以排放。
发明内容：
本发明针对现有技术存在的问题，提供一种用于烧结烟气催化还原脱硝的脱硝剂及制备方法。本发明脱硝剂用于烧结烟气催化还原脱硝所需工艺设备简单、投资小，并且脱硝效率高、无污染，为解决目前催化还原脱硝剂的脱硝效率低的问题，提供了一种清洁高效且可循环使用的催化还原脱硝剂及制备方法。
本发明所提供的一种用于烧结烟气催化还原脱硝的脱硝剂由脱硝催化A液和脱硝催化B液按照质量比1:1混合而成；所述脱硝催化A液的组分及重量百分数为：七水硫酸亚铁(FeSO4·7H2O)0.8％，二水乙二胺四乙酸二钠(Na2EDTA·2H2O)1.07％，2wt％的亚硫酸钠1.92％，聚乙烯醇-200(PEG200)0.096％，余量为水；所述脱硝催化B液的组分及重量百分数为：七水硫酸亚钴(CoSO4·7H2O)0.55％，半胱氨酸盐酸盐(H-Cys-OH·HCl)0.35％，1wt％的葡萄糖0.98％，0.1wt％的聚乙烯醇-200(PEG200)0.098％，工业乙醇3.92％，余量为水。
所述脱硝催化A液的制备方法如下：
按照重量配比称取七水硫酸亚铁(FeSO4·7H2O)、二水乙二胺四乙酸二钠(Na2EDTA·2H2O)，再加入适量的水，在氮气保护下，充分搅拌至固体全部溶解，溶液呈现淡绿色；然后用浓度1N的氢氧化钠水溶液调节溶液的pH值，在不断搅拌下使溶液pH在7～8之间，以pH＝8为最佳；再在溶液中分别加入2wt％的亚硫酸钠和0.1wt％的聚乙烯醇-200(PEG200)，搅拌均匀制得所述脱硝催化A液。为防止二价铁离子在空气中易于被氧化，确保催化剂为二价铁离子，所配置的脱硝催化A液在使用前最好在氮气保护下或者把脱硝催化A液处于密封的状态，并加入一定量的铁屑或铁粉作为还原补充填料。
所述脱硝催化B液的制备方法如下：
按照重量配比称取七水硫酸亚钴(CoSO4·7H2O)和半胱氨酸盐酸盐(H-Cys-OH·HCl)，加入适量的水，充分搅拌至固体全部溶解，溶液呈现浅粉红色；然后用浓度1N的氢氧化钠水溶液调节溶液的pH值，在不断搅拌下使溶液pH在8～9之间，以pH＝9为最佳；再在溶液中分别加入1wt％的葡萄糖和0.1wt％的聚乙烯醇-200(PEG200)，然后加入工业乙醇搅拌均匀制得所述脱硝催化B液。另外，可在所述脱硝催化B液中加入4～40目的活性炭作为还原补充填料。
本发明提供的脱硝剂用于烧结烟气催化还原脱硝的具体步骤如下：
(1)在加热炉体与脱硝塔间的烟道里，喷加已预先配制好的混合催化还原脱硝剂，让催化还原脱硝剂与烧结烟气直接雾化接触，催化还原脱硝剂会将烟气中的NO进行螯合捕捉，形成络合物[Fe2+/Co2+(螯合剂)–(NO)]2--。
(2)在烟道里与催化还原脱硝剂接触的烟气会以雾状形式继续进入到脱硝塔内，脱硝塔内装有高压喷枪，利用高压喷枪向脱硝塔内喷加催化还原脱硝剂，让催化还原脱硝剂与从烟道里进入到脱硝塔内的烟气进行汽液相接触反应。
(3)经过反应后所形成的络合物[Fe2+/Co2+(螯合剂)–(NO)]2--在通过脱硝塔底部装有活性炭还原棒的管道时，活性炭还原棒会将络合物中的NO还原形成N2，且所有经过反应形成的中间物质会进入到封闭循环池内，还原形成的N2通过封闭循环池的孔道排放到空气中。
本发明具有以下技术特点：
(1)脱硝方法工艺简单、绿色循环无污染，且对烧结烟气脱硝效率较高。
(2)催化还原脱硝剂的制备原料来源广泛，价格便宜，制得的催化还原脱硝剂可循环使用，无二次污染。
(3)该脱硝方法的适用温度为40～110℃，最佳使用温度为40～80℃，属于低温脱硝，所需的能耗相对较低。
附图说明：
图1为本发明脱硝剂用于烧结烟气催化还原脱硝的工艺流程示意图。
图中：1：引风机，2：第一高压喷枪，3：第二高压喷枪，4：脱硝A液储存罐，5：脱硝B液储存罐，6：混合脱硝液储存罐，7：第一循环泵，8：脱硝塔，9：活性炭还原棒，10：封闭式循环池，11：第二循环泵，12：电机，13：加热炉体。
具体实施方式：
为了对本发明的目的、技术方案以及优点做出更加明确的阐述，结合以下具体实例，对本发明进一步进行详细说明。以下具体实例均为最优实例。
实施例1：先配制催化还原脱硝剂，具体配制方法如下：
脱硝催化A液的配制：准确称取七水硫酸亚铁(FeSO4·7H2O)8.34公斤和二水乙二胺四乙酸二钠(Na2EDTA·2H2O)11.17公斤，加水1立方米，在氮气保护下，充分搅拌至固体全部溶解，溶液呈现淡绿色；然后用氢氧化钠水溶液(1N浓度)调节溶液的pH值，在不断搅拌下使溶液pH在7～8之间，以pH＝8为最佳；再在上述溶液中分别加入2wt％的亚硫酸钠20公斤和0.1wt％的聚乙烯醇-200(PEG200)0.8～1.0公斤，搅拌均匀即可备用。为了防止二价铁离子在空气中易于被氧化，确保催化剂为二价铁离子，所配置的脱硝催化A液在使用前最好在氮气保护下或者把脱硝催化A液处于密封的状态，并加入一定量的铁屑或铁粉作为还原补充填料。
脱硝催化B液的配制：准确称取七水硫酸亚钴(CoSO4·7H2O)5.62公斤和半胱氨酸盐酸盐(H-Cys-OH·HCl)3.52公斤，加水0.96立方米，充分搅拌至固体全部溶解，溶液呈现浅粉红色；然后用氢氧化钠水溶液(1N浓度)调节溶液的pH值，在不断搅拌下使溶液pH在8～9之间，以pH＝9为最佳；再在上述溶液中分别加入1wt％的葡萄糖10公斤和0.1wt％的聚乙烯醇-200(PEG200)0.8～1.0公斤，补加约40～50公斤工业乙醇至脱硝B液为1立方米，搅拌均匀即可备用。可加入4～40目的活性炭作为还原补充填料。
再将脱硝催化A液和脱硝催化B液输送到同一储存罐进行混合，制得催化还原脱硝剂。
加热炉体排出的烟气量为4～5万Nm3/h，其中NO含量为300～350mg/Nm3，含氧量为13～14％，含水量为5～7％，当烟气从加热炉体排出时将配制好的催化还原脱硝剂利用第一高压喷枪2及第二高压喷枪3喷到烟道里，与烟气充分雾化接触，以雾状形式进入脱硝塔，消耗混合脱硝液15～20Kg/h，经过反应后所形成的络合物[Fe2+/Co2+(螯合剂)–(NO)]2--在通过脱硝塔底部装有活性炭还原棒的管道时，活性炭还原棒会将络合物中的NO还原形成N2，且所有经过反应形成的中间物质会进入到封闭循环池内，还原形成的N2通过封闭循环池的孔道排放到空气中。经过连续60天的运行，脱硝效率平均可达91％。
实施例2：先配制催化还原脱硝剂，具体配制方法如下：
脱硝催化A液的配制：准确称取七水硫酸亚铁(FeSO4·7H2O)12.51公斤和二水乙二胺四乙酸二钠(Na2EDTA·2H2O)16.76公斤，加水1.5立方米，在氮气保护下，充分搅拌至固体全部溶解，溶液呈现淡绿色；然后用氢氧化钠水溶液(1N浓度)调节溶液的pH值，在不断搅拌下使溶液pH在7～8之间，以pH＝8为最佳；再在上述溶液中分别加入2wt％的亚硫酸钠30公斤和0.1wt％的聚乙烯醇-200(PEG200)1.2～1.5公斤，搅拌均匀即可备用。为了防止二价铁离子在空气中易于被氧化，确保催化剂为二价铁离子，所配置的脱硝催化A液在使用前最好在氮气保护下或者把脱硝催化A液处于密封的状态，并加入一定量的铁屑或铁粉作为还原补充填料。
脱硝催化B液的配制：准确称取七水硫酸亚钴(CoSO4·7H2O)8.43公斤和半胱氨酸盐酸盐(H-Cys-OH·HCl)5.28公斤，加水1.44立方米，充分搅拌至固体全部溶解，溶液呈现浅粉红色；然后用氢氧化钠水溶液(1N浓度)调节溶液的pH值，在不断搅拌下使溶液pH在8～9之间，以pH＝9为最佳；再在上述溶液中分别加入1wt％的葡萄糖15公斤和0.1wt％的聚乙烯醇-200(PEG200)1.2～1.5公斤，补加80～100公斤工业乙醇至脱硝B液为1.5立方米，搅拌均匀即可备用。可加入4～40目的活性炭作为还原补充填料。
再将脱硝催化A液和脱硝催化B液输送到同一储存罐进行混合制得催化还原脱硝剂。
加热炉体排出的烟气量为4～5万Nm3/h，其中NO含量为300～350mg/Nm3，含氧量为13～14％，含水量为5～7％，当烟气从加热炉体排出时将配制好的催化还原脱硝剂利用第一高压喷枪2及第二高压喷枪3喷到烟道里，与烟气充分雾化接触，以雾状形式进入脱硝塔，消耗混合脱硝液10～15Kg/h，经过反应后所形成的络合物[Fe2+/Co2+(螯合剂)–(NO)]2--在通过脱硝塔底部装有活性炭还原棒的管道时，活性炭还原棒会将络合物中的NO还原形成N2，且所有经过反应形成的中间物质会进入到封闭循环池内，还原形成的N2通过封闭循环池的孔道排放到空气中。经过连续60天的运行，脱硝效率平均可达89％。

Claims (3)

1.一种用于烧结烟气催化还原脱硝的脱硝剂，所述脱硝剂由脱硝催化A液和脱硝催化B液按照质量比1:1混合而成；所述脱硝催化A液的组分及重量百分数为：七水硫酸亚铁0.8％，二水乙二胺四乙酸二钠1.07％，2wt％的亚硫酸钠1.92％，聚乙烯醇-200：0.096％，余量为水；所述脱硝催化B液的组分及重量百分数为：七水硫酸亚钴)0.55％，半胱氨酸盐酸盐0.35％，1wt％的葡萄糖0.98％，0.1wt％的聚乙烯醇-200：0.098％，工业乙醇3.92％，余量为水。
2.根据权利要求1所述一种用于烧结烟气催化还原脱硝的脱硝剂，其特征在于所述脱硝催化A液的制备方法如下：
按照重量配比称取七水硫酸亚铁、二水乙二胺四乙酸二钠，再加入适量的水，在氮气保护下，充分搅拌至固体全部溶解，溶液呈现淡绿色；然后用浓度1N的氢氧化钠水溶液调节溶液的pH值，在不断搅拌下使溶液pH在7～8之间；再在溶液中分别加入2wt％的亚硫酸钠和0.1wt％的聚乙烯醇-200，搅拌均匀制得所述脱硝催化A液。
3.根据权利要求1所述一种用于烧结烟气催化还原脱硝的脱硝剂，其特征在于所述脱硝催化B液的制备方法如下：
按照重量配比称取七水硫酸亚钴和半胱氨酸盐酸盐，加入适量的水，充分搅拌至固体全部溶解，溶液呈现浅粉红色；然后用浓度1N的氢氧化钠水溶液调节溶液的pH值，在不断搅拌下使溶液pH在8～9之间；再在溶液中分别加入1wt％的葡萄糖和0.1wt％的聚乙烯醇-200，然后加入工业乙醇搅拌均匀制得所述脱硝催化B液。
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