CN110227428A - 工业烟气干法脱硫用半焦的活化再生处理工艺 - Google Patents

工业烟气干法脱硫用半焦的活化再生处理工艺 Download PDF

Info

Publication number
CN110227428A
CN110227428A CN201910473425.7A CN201910473425A CN110227428A CN 110227428 A CN110227428 A CN 110227428A CN 201910473425 A CN201910473425 A CN 201910473425A CN 110227428 A CN110227428 A CN 110227428A
Authority
CN
China
Prior art keywords
semicoke
activation
nitric acid
activating
steam
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201910473425.7A
Other languages
English (en)
Inventor
李波
侯建国
李凯
王学谦
王郎郎
李婵
宋亚波
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Pingxiang Huaxing Environmental Protection Engineering Technology Co Ltd
Original Assignee
Pingxiang Huaxing Environmental Protection Engineering Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Pingxiang Huaxing Environmental Protection Engineering Technology Co Ltd filed Critical Pingxiang Huaxing Environmental Protection Engineering Technology Co Ltd
Priority to CN201910473425.7A priority Critical patent/CN110227428A/zh
Publication of CN110227428A publication Critical patent/CN110227428A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/30—Processes for preparing, regenerating, or reactivating
    • B01J20/34—Regenerating or reactivating
    • B01J20/3416—Regenerating or reactivating of sorbents or filter aids comprising free carbon, e.g. activated carbon
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/30—Processes for preparing, regenerating, or reactivating
    • B01J20/34—Regenerating or reactivating
    • B01J20/345—Regenerating or reactivating using a particular desorbing compound or mixture
    • B01J20/3458—Regenerating or reactivating using a particular desorbing compound or mixture in the gas phase
    • B01J20/3466—Regenerating or reactivating using a particular desorbing compound or mixture in the gas phase with steam
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/30—Processes for preparing, regenerating, or reactivating
    • B01J20/34—Regenerating or reactivating
    • B01J20/345—Regenerating or reactivating using a particular desorbing compound or mixture
    • B01J20/3475—Regenerating or reactivating using a particular desorbing compound or mixture in the liquid phase
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/30—Sulfur compounds
    • B01D2257/302—Sulfur oxides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2258/00—Sources of waste gases
    • B01D2258/02—Other waste gases
    • B01D2258/0283—Flue gases

Abstract

本发明提供了一种工业烟气干法脱硫用半焦的活化再生处理工艺，包括半焦，该半焦依次经过水蒸气活化、硝酸活化和氢氧化钾活化后，得到二氧化硫吸附性能较好的半焦活化成品，使半焦活化成品达到烟气吸附标准，且价格低廉，适用大范围烟气处理，具有较高的环保性与经济效益。

Description

工业烟气干法脱硫用半焦的活化再生处理工艺
技术领域
本发明涉及环保领域，具体是工业烟气干法脱硫用半焦的活化再生处理工艺。
背景技术
燃煤烟气中的二氧化硫和一氧化氮是主要的大气污染物，是酸雨形成的主要原因，因此对其排放的控制成为我国环保工作的重点。在众多烟气脱硫脱硝技术中，湿法脱硫脱硝由于其脱硫脱硝效率较低，还存在二次污染的问题；干法脱硫脱硝技术由于其无二次污染，资源可回收利用、催化剂可循环等优点，逐渐成为烟气净化技术发展的趋势。干法脱硫脱硝中的电子束法和脉冲点晕法，其消耗的电能较大，从而增加了脱硫脱硝的资金消耗。虽然，活性炭、活性炭纤维作为一种优良的吸附剂和催化剂，常用于废气处理，随着工业的大规模发展，能源需求量也日益攀升，随之而来的就是无尽的工业废气，因此对活性炭类吸附材料的消耗日益增多，但活性炭、活性炭纤维价格昂贵不适用大范围的烟气吸附材料，因此，需要寻求一种廉价高效的吸附材料代替活性炭、活性炭纤维。
半焦其性质与活性炭相似，又因其低廉的价格，成为最有前途替代活性炭的吸附材料，而且在我国资源丰富，在山西、陕西等地半焦一度成为工业废料，严重污染环境，如果将其进行有效利用，既避免了资源浪费，又减轻了环境的压力。但半焦在形成过程中，生成的比表面积，仍然不足，处理烟气的效果不好，因此，需要对半焦进行处理，以成为大范围烟气吸附标准的半焦材料。
发明内容
本发明为了解决目前活性炭、活性炭纤维价格昂贵不适用大范围的烟气吸附材料及半焦烟气处理效果不好的现状，提供了工业烟气干法脱硫用半焦的活化再生处理工艺，使半焦达到烟气吸附标准，且价格低廉，适用大范围烟气处理，具有较高的环保性与经济效益。
工业烟气干法脱硫用半焦的活化再生处理工艺，包括半焦，其特征在于，所述半焦依次经过水蒸气活化、硝酸活化和氢氧化钾活化后，得到二氧化硫吸附性能较好的半焦，其步骤如下：
(1)水蒸气活化：把一定量的半焦样品装入管式炉中，加热保温至350℃～450℃，使半焦内部封闭孔开放完全，然后将管式炉内的温度升至750℃～850℃，再将水蒸气发生器产生的水蒸气以一定流量通入到加热样品的床层中，水蒸气与半焦内部的炭发生活化反应，活化1h～2h，待活化结束后，将样品用蒸馏水漂洗干净、干燥，放入样品袋中备用；
(2)硝酸活化：称取水蒸气活化后的一定量半焦和30％浓度的一定量硝酸溶液，放入烧杯中进行恒温水浴加热，搅拌处理5h～7h进行活化，将活化后的半焦抽滤，洗涤至pH＝7为止，然后烘干放入样品袋内备用；
(3)氢氧化钾活化：称取一定量水蒸气活化及硝酸活化后的半焦，和一定量氢氧化钾，混合均匀，放入管式炉中，用控温仪控制管式炉的温度以5℃/min的升温速度升温至800℃后，煅烧2h～4h，空冷后用蒸馏水洗涤干净并干燥，既得活化完成的半焦活化成品。
优选地，水蒸气活化过程中，所述管式炉升温至750℃～850℃后，水蒸气以0.4L/min～0.5L/min的流量通入到加热样品的床层中。
优选地，所述水蒸气活化过程中，半焦样品在350℃～450℃的管式炉中保温1h～2h，进行初级半焦活化；保温炉中的初级半焦活化可为之后水蒸气活化创造良好的条件。
优选地，水蒸气活化后的半焦与30％浓度的硝酸溶液体积比(1-3)：1。
优选地，恒温水浴加热的温度为85℃～95℃。
优选地，水蒸气活化及硝酸活化后的半焦与氢氧化钾的质量比为(1-3)：1。
本发明技术方案中，高温水蒸气活化可以使富炭的多孔热解物开孔、扩孔，并制造新孔，从而使半焦形成类似活性炭发达的孔隙结构，同时高温的水蒸气还可以使表面羧酸类化学基团分解，使离域π-电子官能团增加，从而提高其表面碱性；硝酸作为一种常见的强氧化剂，具有较强的电化学倾向，硝酸剧烈的腐蚀性可以脱除表面的灰分，提高孔容和增大比表面积，同时，硝酸强烈的氧化性使半焦表面的含氧基团增多，尤其是酚羟类基团、氮氧化物和羧酸基团；半焦在净化烟气过程中，吸附过程发挥着至关重要的作用，吸附量的大小直接影响催化剂的催化性能，氢氧化钾活化可以与半焦中的碳反应，刻蚀半焦上的部分碳，形成新的孔隙，制得比表面积大的半焦，还可使半焦表面pH值明显增大，此外，氢氧化钾可溶解半焦中焦油类物质。本发明技术方案通过增加半焦的孔隙、比表面积、提高表面碱性，使半焦的烟气吸附性能大大提高，达到了烟气吸附标准。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
实施例将分别通过水蒸气活化、硝酸活化、氢氧化钾活化与结合水蒸气活化、硝酸活化、氢氧化钾活化组合活化后的半焦脱硫影响进行对比，寻求最佳的半焦活化方式。
实施例一
把一定量的半焦样品装入管式炉中，加热保温至400℃，使半焦内部封闭孔开放完全，然后将管式炉内的温度升至800℃，再将水蒸气发生器产生的水蒸气以0.45L/min流量通入到加热样品的床层中，水蒸气与半焦内部的炭发生活化反应，活化一定时间5h，待活化结束后，将样品用蒸馏水漂洗干净、干燥，既得活化完成的半焦活化成品1。
实施例二
称取一定量半焦和30％浓度的一定量硝酸溶液，其中硝酸溶液与半焦体积比为2：1，放入烧杯中进行恒温水浴加热，搅拌处理6h进行活化，将活化后的半焦抽滤，洗涤至pH＝7为止，然后烘干、干燥，既得活化完成的半焦活化成品2。
实施例三
称取一定量半焦和一定量氢氧化钾，其中半焦与氢氧化钾的质量比例为2：1，混合均匀，放入管式炉中，用控温仪控制管工炉的温度以5℃/min的升温速度升温至800℃后，煅烧2h，空冷后用蒸馏水洗涤干净并干燥，既得活化完成的半焦活化成品3。
实施例四
(1)把一定量的半焦样品装入管式炉中，加热保温至400℃，使半焦内部封闭孔开放完全，然后将管式炉内的温度升至800℃，再将水蒸气发生器产生的水蒸气以0.45L/min流量通入到加热样品的床层中，水蒸气与半焦内部的炭发生活化反应，活化一定时间1h，待活化结束后，将样品用蒸馏水漂洗干净、干燥，放入样品袋中备用；
(2)称取水蒸气活化后的一定量半焦和30％浓度的一定量硝酸溶液，其中硝酸溶液与半焦体积比为2：1，放入烧杯中进行恒温水浴加热，搅拌处理6h进行活化，将活化后的半焦抽滤，洗涤至pH＝7为止，然后烘干放入样品袋内备用；
(3)氢氧化钾活化：称取一定量水蒸气活化及硝酸活化后的半焦，和一定量氢氧化钾，其中半焦与氢氧化钾的质量比例为2：1，混合均匀，放入管式炉中，用控温仪控制管工炉的温度以5℃/min的升温速度升温至800℃后，煅烧2h，空冷后用蒸馏水洗涤干净并干燥，既得活化完成的半焦活化成品4。
实施例五
将制成的半焦活化成品1、2、3、4通过BET测试，其测试结果如下：
(1)半焦活化成品1的测试结果中的BET分析显示，经水蒸气活化1h后，半焦的比表面积由原来83m2/g增加到了103m2/g，总孔容也由原来的0.06cm-3/g增加到0.1cm-3/g；活化3h后，比表面积增加到了223m2/g，总孔容增加到了0.2cm-3/g，而经5h活化的半焦比表面积下降到了50m2/g，总孔容也下降到了0.04cm-3/g；
(2)半焦活化成品2的测试结果显示，经硝酸活化后，半焦脱硫活性都有所提高，通过傅里叶红外分析，半焦表面含氧基团和含氮基团都有所增加；
(3)半焦活化成品3的测试结果显示，氢氧化钾活化对半焦微孔的改善效果良好，半焦中的微孔达到了0.04cm-3/g；
(4)半焦活化成品4的测试结果中的BET分析显示，经水蒸气+硝酸+氢氧化钾活化后的半焦有最大的比表面积和孔容，分别达到414m2/g和0.8cm-3/g，所以水蒸气、硝酸和氢氧化钾组合活化得到的半焦对二氧化硫吸附能力最好，脱硫效果最好。
以上四种活化方法都不同程度的改善了半焦的比表面积和孔结构，其中水蒸气活化和氢氧化钾活化后的半焦对二氧化硫的吸附效果最好，水蒸气活化主要是解放封闭孔，可创造新孔，为二氧化硫的吸附提供了更多的活性位；氢氧化钾活化一方面是脱除半焦上氢、氮元素，改善表面酸碱度，另一方面同样创造了新的孔隙结构；硝酸活化有利于半焦脱灰，半焦表面的不稳定结构在强氧化性的硝酸溶液中溶解氧化，同时硝酸还可以改善半焦表面的含氧基团的含量。单一的活化方法很难使半焦具有最佳的比表面积和孔容，通过不同活化方法的组合活化，尽可能的改善半焦的物理性质，水蒸气和氢氧化钾活化分解解放了半焦中堵塞的孔，并且也创造出新的孔结构，而硝酸活化不仅增大了比表面积，而且改善了半焦表面化学性质。

Claims (6)

1.工业烟气干法脱硫用半焦的活化再生处理工艺，包括半焦，其特征在于，所述半焦依次经过水蒸气活化、硝酸活化和氢氧化钾活化后，得到二氧化硫吸附性能较好的半焦，其步骤如下：
(1)水蒸气活化：把一定量的半焦样品装入管式炉中，加热保温至350℃～450℃，使半焦内部封闭孔开放完全，然后将管式炉内的温度升至750℃～850℃，再将水蒸气发生器产生的水蒸气以一定流量通入到加热样品的床层中，水蒸气与半焦内部的炭发生活化反应，活化一定时间1h～2h，待活化结束后，将样品用蒸馏水漂洗干净、干燥，放入样品袋中备用；
(2)硝酸活化：称取水蒸气活化后的一定量半焦和30％浓度的一定量硝酸溶液，放入烧杯中进行恒温水浴加热，搅拌处理5h～7h进行活化，将活化后的半焦抽滤，洗涤至pH＝7为止，然后烘干放入样品袋内备用；
(3)氢氧化钾活化：称取一定量水蒸气活化及硝酸活化后的半焦，和一定量氢氧化钾，混合均匀，放入管式炉中，用控温仪控制管工炉的温度以5℃/min的升温速度升温至800℃后，煅烧2h～4h，空冷后用蒸馏水洗涤干净并干燥，既得活化完成的半焦活化成品。
2.根据权利要求1所述的工业烟气干法脱硫用半焦的活化再生处理工艺，其特征在于，所述水蒸气活化过程中，所述管式炉升温至750℃～850℃后，水蒸气以0.4L/min～0.5L/min的流量通入到加热样品的床层中。
3.根据权利要求2所述的工业烟气干法脱硫用半焦的活化再生处理工艺，其特征在于，所述水蒸气活化过程中，半焦样品在350℃～450℃的管式炉中保温1h～2h，进行初级半焦活化。
4.根据权利要求1所述的工业烟气干法脱硫用半焦的活化再生处理工艺，其特征在于，所述硝酸活化过程中，所述水蒸气活化后的半焦与30％浓度的硝酸溶液体积比(1-3)：1。
5.根据权利要求4所述的工业烟气干法脱硫用半焦的活化再生处理工艺，其特征在于，所述硝酸活化过程中，恒温水浴加热的温度为85℃～95℃。
6.根据权利要求1所述的工业烟气干法脱硫用半焦的活化再生处理工艺，其特征在于，所述氢氧化钾活化过程中，所述水蒸气活化及硝酸活化后的半焦与氢氧化钾的质量比为(1-3)：1。
CN201910473425.7A 2019-05-31 2019-05-31 工业烟气干法脱硫用半焦的活化再生处理工艺 Pending CN110227428A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910473425.7A CN110227428A (zh) 2019-05-31 2019-05-31 工业烟气干法脱硫用半焦的活化再生处理工艺

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910473425.7A CN110227428A (zh) 2019-05-31 2019-05-31 工业烟气干法脱硫用半焦的活化再生处理工艺

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110227428A true CN110227428A (zh) 2019-09-13

Family

ID=67858981

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910473425.7A Pending CN110227428A (zh) 2019-05-31 2019-05-31 工业烟气干法脱硫用半焦的活化再生处理工艺

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110227428A (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111569833A (zh) * 2020-05-19 2020-08-25 陕西煤业化工新型能源有限公司神木分公司 一种柱状活性半焦的制备方法
CN111715187A (zh) * 2020-07-14 2020-09-29 陕西煤业化工技术研究院有限责任公司 一种煤热解半焦吸附材料及其制备方法和应用
CN113666389A (zh) * 2020-05-13 2021-11-19 南通新宙邦电子材料有限公司 一种脱色氯化钾溶液的制备方法
CN114029032A (zh) * 2021-09-26 2022-02-11 北京清新环境技术股份有限公司 用于脱除低浓度VOCs的煤质颗粒活性焦的制备方法及产品

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101791519A (zh) * 2010-04-08 2010-08-04 周琪 活性半焦法处理含h2s酸气的应用工艺
CN103801387A (zh) * 2012-11-15 2014-05-21 中国海洋大学 一种用于光催化氧化半焦基烟气脱硫、脱硝剂及其制备方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101791519A (zh) * 2010-04-08 2010-08-04 周琪 活性半焦法处理含h2s酸气的应用工艺
CN103801387A (zh) * 2012-11-15 2014-05-21 中国海洋大学 一种用于光催化氧化半焦基烟气脱硫、脱硝剂及其制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
赵跃武 等: "改性半焦处理技术分析与展望，赵跃武 等，科技论坛，第04期", 《科技论坛》 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113666389A (zh) * 2020-05-13 2021-11-19 南通新宙邦电子材料有限公司 一种脱色氯化钾溶液的制备方法
CN113666389B (zh) * 2020-05-13 2023-07-21 南通新宙邦电子材料有限公司 一种脱色氯化钾溶液的制备方法
CN111569833A (zh) * 2020-05-19 2020-08-25 陕西煤业化工新型能源有限公司神木分公司 一种柱状活性半焦的制备方法
CN111715187A (zh) * 2020-07-14 2020-09-29 陕西煤业化工技术研究院有限责任公司 一种煤热解半焦吸附材料及其制备方法和应用
CN111715187B (zh) * 2020-07-14 2023-09-22 陕西煤业化工技术研究院有限责任公司 一种煤热解半焦吸附材料及其制备方法和应用
CN114029032A (zh) * 2021-09-26 2022-02-11 北京清新环境技术股份有限公司 用于脱除低浓度VOCs的煤质颗粒活性焦的制备方法及产品

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110227428A (zh) 工业烟气干法脱硫用半焦的活化再生处理工艺
CN101279185B (zh) 气相氧化-液相还原吸收脱除废气中氮氧化物的方法
CN104888806B (zh) 一种失活钒钛基蜂窝状脱硝催化剂联合脱硝脱汞改性的再生方法
CN105327612A (zh) 一种烟气低温联合脱硫脱硝工艺方法
Atkinson et al. Evolution and impact of acidic oxygen functional groups on activated carbon fiber cloth during NO oxidation
CA2193638C (en) Exhaust gas treating systems
CN103877839A (zh) 烟气污染物控制一体化净化工艺
CN105921139B (zh) 一种汞吸附剂及其制备方法和应用
CN107649176B (zh) 一种用于氰化氢催化水解的催化剂及制备方法
JP4831295B2 (ja) 排ガス脱硫方法
TW200827014A (en) Improved wet gas scrubbing process
CN107282068A (zh) 铜氧化物柱撑层状氧化锰催化剂及其制备方法及应用
Li et al. Study on sulfur migration in activated carbon adsorption-desorption cycle: Effect of alkali/alkaline earth metals
CN109675436A (zh) 一种烟气污染物联合脱硫脱硝的系统及方法
CN108479744A (zh) 一种脱硫催化剂的制备方法及其应用
CN105457464B (zh) 一种烧结烟气脱硫脱硝的工艺
CN109675519A (zh) 一种改性粉煤灰-氧化石墨烯复合材料的制备方法及应用
CN111375273A (zh) 一种含二氧化硫废气的处理方法及装置
CN108704474A (zh) 焦炉烟气及克劳斯尾气组合处理工艺
CN111203220A (zh) 一种湿法烟气脱硝的催化剂及其应用
CN205412642U (zh) 铁球团烧结尾气净化装置
CN111375274A (zh) 一种含so2气体的处理方法及装置
CN112023693B (zh) 一种热风炉高效脱硝方法及热风炉装置
CN105498509B (zh) 一种满足烟气污染物深度脱除的钙-镁联合脱硫脱硝方法
CN211987967U (zh) 一种烧结烟气脱硫脱硝系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20190913

RJ01 Rejection of invention patent application after publication