CN110270325A - 一种高效节能燃煤锅炉烟气处理用脱硝剂的制作方法 - Google Patents

一种高效节能燃煤锅炉烟气处理用脱硝剂的制作方法 Download PDF

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王刚
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    • B01D2258/0283—Flue gases

Abstract

本发明涉及脱硝剂制作技术领域，且公开了一种高效节能燃煤锅炉烟气处理用脱硝剂的制作方法，包括以下步骤：以纳米二氧化钛与50%硝酸锰溶液为原料制备出粉末状的负载型增效剂Mn‑TiO2；将尿素与去离子水一起进行一次高能球磨；将增效剂Mn‑TiO2、聚乙二醇200分散剂与一次球磨产物一起进行二次球磨；将二次球磨产物与聚乙烯醇粘合剂在高速搅拌下进行充分混合，得到脱硝组分；将脱硝组分经过蒸发造粒处理，得到高效节能燃煤锅炉烟气处理用脱硝剂。本发明解决了现有技术中的尿素基脱硝剂，在制作的过程中，颗粒状的尿素与粉末状的增效剂在混合过程中会出现分层，材料中各组分无法实现均匀分布，导致脱硝效率无法保持稳定的技术问题。

Description

一种高效节能燃煤锅炉烟气处理用脱硝剂的制作方法
技术领域
本发明涉及脱硝剂制作技术领域，具体为一种高效节能燃煤锅炉烟气处理用脱硝剂的制作方法。
背景技术
目前，脱硝是我国大气环保技术的重点领域，从技术可靠性、脱硝效率、维护成本等因素，被大规模工业应用的是选择性催化还原法、选择性非催化还原法，这两种方法都须要大量的脱硝剂。从脱硝剂角度，如何即能保持高的脱硝率，又尽可能降低废脱硝剂的环境负担性则是开发高性能脱硝剂的热点。
文献报道的典型脱硝剂有：采用工业废碳可以实现脱硝率高达95%～99%（田乃秋，孟菊英，徐宁等人，利用工业废炭制成脱硝剂治理氮氧化物的试验研究，环境保护科学，1997，23（3）：4-5,14），但采用这种脱硝技术须要充足的碳源。采用共沉淀法制备的铁锰铈复合金属氧化物作为催化剂，能在较低温度条件下实现较高的脱硝率（>90%），虽然这种脱硝剂可以在较低的工作温度范围使用（250～450℃），但这种脱硝剂较为耗费资源。作为典型的选择性非催化还原法脱硝剂有液氨、氨水、尿素。然而，液氨在储藏方面须要高压设备，且毒性较高；对于氨水，其优点是运行费用低，但运输成本较高；尿素在安全性，储运方面具有明显优势，但是其成本较高，尤其是，颗粒状的尿素在与粉末状的增效剂混合过程中，会出现分层，各种成分不均匀后，脱硝剂的脱硝效率很难保持稳定。
本发明提供一种高效节能燃煤锅炉烟气处理用脱硝剂的制作方法，旨在解决现有技术中的尿素基脱硝剂，在制作的过程中，颗粒状的尿素与粉末状的增效剂在混合过程中会出现分层，材料中各组分无法实现均匀分布，导致脱硝效率无法保持稳定的技术问题。
发明内容
（一）解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种高效节能燃煤锅炉烟气处理用脱硝剂的制作方法，解决了现有技术中的尿素基脱硝剂，在制作的过程中，颗粒状的尿素与粉末状的增效剂在混合过程中会出现分层，材料中各组分无法实现均匀分布，导致脱硝效率无法保持稳定的技术问题。
（二）技术方案
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种高效节能燃煤锅炉烟气处理用脱硝剂的制作方法，包括以下步骤：
（1）以纳米二氧化钛与50%硝酸锰溶液为原料制备出粉末状的负载型增效剂Mn-TiO2；
（2）将尿素与去离子水一起进行一次高能球磨，得到一次球磨产物；
（3）将粉末状的负载型增效剂Mn-TiO2、聚乙二醇200分散剂与一次球磨产物一起进行二次球磨，得到二次球磨产物；
（4）将二次球磨产物与聚乙烯醇粘合剂在高速搅拌下进行充分混合，得到脱硝组分；
（5）将脱硝组分经过蒸发造粒处理，得到高效节能燃煤锅炉烟气处理用脱硝剂。
优选的，所述步骤（1）中粉末状的负载型增效剂Mn-TiO2的具体制备方法如下：
取80g纳米二氧化钛P25溶于100mL去离子水中，搅拌至充分溶解，形成稀粘稠状二氧化钛，将72～108g50%硝酸锰溶液加入上述稀粘稠状二氧化钛中，经搅拌、超声分散、静置陈化等一系列处理之后，先在烘箱内于110～130℃下干燥10～14h，再在管式炉内于450～550℃焙烧5～7h，研磨筛分至200目，得到粉末状的负载型增效剂Mn-TiO2。
优选的，所述步骤（2）中一次球磨产物的具体制备方法如下：
将80～100g平均粒径0.85～2.8mm的尿素与80～100mL去离子水中放置在不锈钢球磨容器内，容器内置有15个10mm的不锈钢小球，置于球磨仪上，调整球磨转速为300～400r/min，每球磨30min间歇5min，球磨时间为2～3h，得到一次球磨产物。
优选的，所述步骤（4）中脱硝组分的具体制备方法如下：
将二次球磨产物加入到装有搅拌装置和加热装置的反应器中，在转速为180～300rpm、温度为70～90℃下，将5～8g聚乙烯醇粘合剂加入到反应器中，之后，在转速为500～800rpm、温度为100℃下反应30～60min，得到脱硝组分。
（三）有益的技术效果
与现有技术相比，本发明具备以下有益的技术效果：
本发明以纳米二氧化钛与50%硝酸锰溶液为原料制备出粉末状的负载型增效剂Mn-TiO2；
先将颗粒状的尿素与去离子水一起进行一次高能球磨，得到一次球磨产物；再将粉末状的负载型增效剂Mn-TiO2、聚乙二醇200分散剂与一次球磨产物一起进行二次球磨，得到二次球磨产物；接着将二次球磨产物与聚乙烯醇（PVA）粘合剂在高速搅拌下进行充分混合，得到脱硝组分；最后将脱硝组分经过蒸发造粒处理，得到高效节能燃煤锅炉烟气处理用脱硝剂；
本发明采用两次高能球磨和一次高速搅拌的方法，使颗粒状的尿素与粉末状的负载型增效剂Mn-TiO2以浆料的形式进行充分均匀的混合，解决了颗粒状的尿素与粉末状的增效剂在混合过程中会出现分层，材料中各组分无法实现均匀分布的技术问题。
且将本发明制备的高效节能燃煤锅炉烟气处理用脱硝剂，在锅炉上选择合适的进料位置喷入，使脱硝剂与烟气充分混合，在750-950℃范围内与NOX进行反应，其氮氧化物的排放浓度：≤50 mg/m3，反应产物是H2O、N2、CO2及其它无毒气体，因此本发明制备的脱硝剂取得了实现超低排放的技术效果，从而实现了高效节能燃煤锅炉烟气处理的技术效果。
具体实施方式
以下实施例中所使用的原料如下：
二氧化钛P25，TiO2，纳米级，Degussa；
50%硝酸锰溶液，Mn(NO3)2，AR，国药集团化学试剂有限公司；
尿素，CO（NH2）2，工业用，平均粒径0.85～2.8mm，兖矿新疆煤化工有限公司；
聚乙烯醇（PVA），平均摩尔分子质量88000kg/moL，醇解度为87～89%，阿拉丁试剂有限公司；
聚乙二醇200，分析纯，上海阿拉丁生化科技股份有限公司。
实施例一：
（1）取80g纳米二氧化钛P25溶于100mL去离子水中，搅拌至充分溶解，形成稀粘稠状二氧化钛，将72g50%硝酸锰溶液加入上述稀粘稠状二氧化钛中，经搅拌、超声分散、静置陈化等一系列处理之后，先在烘箱内于110℃下干燥10h，再在管式炉内于450℃焙烧5h，研磨筛分至200目，得到粉末状的负载型增效剂Mn-TiO2；
（2）将80g平均粒径0.85～2.8mm的尿素与80mL去离子水中放置在不锈钢球磨容器内，容器内置有15个10mm的不锈钢小球，置于球磨仪上，调整球磨转速为300r/min，每球磨30min间歇5min，球磨时间为2h，得到一次球磨产物；
（3）将上述制备出的粉末状的负载型增效剂Mn-TiO2、1g聚乙二醇200分散剂与上述制备出的一次球磨产物一起以400r/min球磨2h，得到二次球磨产物；
（4）将上述制备出的二次球磨产物加入到装有搅拌装置和加热装置的反应器中，在转速为180rpm、温度为70℃下，将5g聚乙烯醇（PVA）粘合剂加入到反应中，之后，在转速为500rpm、温度为100℃下反应30min，得到脱硝组分；
（5）将上述制备出的脱硝催化混合组分经过蒸发造粒处理，即制备得到高效节能燃煤锅炉烟气处理用脱硝剂。
实施例二：
（1）取80g纳米二氧化钛P25溶于100mL去离子水中，搅拌至充分溶解，形成稀粘稠状二氧化钛，将108g50%硝酸锰溶液加入上述稀粘稠状二氧化钛中，经搅拌、超声分散、静置陈化等一系列处理之后，先在烘箱内于130℃下干燥14h，再在管式炉内于550℃焙烧7h，研磨筛分至200目，得到粉末状的负载型增效剂Mn-TiO2；
（2）将100g平均粒径0.85～2.8mm的尿素与100mL去离子水中放置在不锈钢球磨容器内，容器内置有15个10mm的不锈钢小球，置于球磨仪上，调整球磨转速为400r/min，每球磨30min间歇5min，球磨时间为3h，得到一次球磨产物；
（3）将上述制备出的粉末状的负载型增效剂Mn-TiO2、2g聚乙二醇200分散剂与上述制备出的一次球磨产物一起以500r/min球磨3h，得到二次球磨产物；
（4）将上述制备出的二次球磨产物加入到装有搅拌装置和加热装置的反应器中，在转速为300rpm、温度为90℃下，将8g聚乙烯醇（PVA）粘合剂加入到反应中，之后，在转速为800rpm、温度为100℃下反应60min，得到脱硝组分；
（5）将上述制备出的脱硝组分经过蒸发造粒处理，即制备得到高效节能燃煤锅炉烟气处理用脱硝剂。
实施例三：
（1）取80g纳米二氧化钛P25溶于100mL去离子水中，搅拌至充分溶解，形成稀粘稠状二氧化钛，将90g50%硝酸锰溶液加入上述稀粘稠状二氧化钛中，经搅拌、超声分散、静置陈化等一系列处理之后，先在烘箱内于120℃下干燥12h，再在管式炉内于500℃焙烧6h，研磨筛分至200目，得到粉末状的负载型增效剂Mn-TiO2；
（2）将90g平均粒径0.85～2.8mm的尿素与90mL去离子水中放置在不锈钢球磨容器内，容器内置有15个10mm的不锈钢小球，置于球磨仪上，调整球磨转速为350r/min，每球磨30min间歇5min，球磨时间为2.5h，得到一次球磨产物；
（3）将上述制备出的粉末状的负载型增效剂Mn-TiO2、1.5g聚乙二醇200分散剂与上述制备出的一次球磨产物一起以450r/min球磨2.5h，得到二次球磨产物；
（4）将上述制备出的二次球磨产物加入到装有搅拌装置和加热装置的反应器中，在转速为200rpm、温度为80℃下，将6g聚乙烯醇（PVA）粘合剂加入到反应中，之后，在转速为600rpm、温度为100℃下反应40min，得到脱硝组分；
（5）将上述制备出的脱硝组分经过蒸发造粒处理，即制备得到高效节能燃煤锅炉烟气处理用脱硝剂。
性能测试：
将上述实施例中制备出的高效节能燃煤锅炉烟气处理用脱硝剂，在锅炉上选择合适的进料位置喷入，使脱硝剂与烟气充分混合，在750-950℃范围内与NOX进行反应，其氮氧化物的排放浓度：≤50mg/m3，反应产物是H2O、N2、CO2及其它无毒气体，具体数据如下表1所示。
表1

Claims (4)

1.一种高效节能燃煤锅炉烟气处理用脱硝剂的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）以纳米二氧化钛与50%硝酸锰溶液为原料制备出粉末状的负载型增效剂Mn-TiO2；
（2）将尿素与去离子水一起进行一次高能球磨，得到一次球磨产物；
（3）将粉末状的负载型增效剂Mn-TiO2、聚乙二醇200分散剂与一次球磨产物一起进行二次球磨，得到二次球磨产物；
（4）将二次球磨产物与聚乙烯醇粘合剂在高速搅拌下进行充分混合，得到脱硝组分；
（5）将脱硝组分经过蒸发造粒处理，得到高效节能燃煤锅炉烟气处理用脱硝剂。
2.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述步骤（1）中粉末状的负载型增效剂Mn-TiO2的具体制备方法如下：
取80g纳米二氧化钛P25溶于100mL去离子水中，搅拌至充分溶解，形成稀粘稠状二氧化钛，将72～108g50%硝酸锰溶液加入上述稀粘稠状二氧化钛中，经搅拌、超声分散、静置陈化等一系列处理之后，先在烘箱内于110～130℃下干燥10～14h，再在管式炉内于450～550℃焙烧5～7h，研磨筛分至200目，得到粉末状的负载型增效剂Mn-TiO2。
3.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述步骤（2）中一次球磨产物的具体制备方法如下：
将80～100g平均粒径0.85～2.8mm的尿素与80～100mL去离子水中放置在不锈钢球磨容器内，容器内置有15个10mm的不锈钢小球，置于球磨仪上，调整球磨转速为300～400r/min，每球磨30min间歇5min，球磨时间为2～3h，得到一次球磨产物。
4.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述步骤（4）中脱硝组分的具体制备方法如下：
将二次球磨产物加入到装有搅拌装置和加热装置的反应器中，在转速为180～300rpm、温度为70～90℃下，将5～8g聚乙烯醇粘合剂加入到反应器中，之后，在转速为500～800rpm、温度为100℃下反应30～60min，得到脱硝组分。
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