CN110354640A - 一种用于大气脱硫的高效复合脱硫剂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于大气脱硫的高效复合脱硫剂，其由以下体积份数的组分组成：碱式硫酸铝溶液20～50份，甘露醇溶液10～15份，茶多酚溶液5～10份；所述碱式硫酸铝溶液的碱度为20～40%，所述甘露醇溶液的摩尔浓度为10～15mmol/L，所述茶多酚溶液的摩尔浓度为10～15mmol/L。该复合脱硫剂无毒环保，用于采用碱式硫酸铝解吸脱硫法的烟气脱硫工艺中，可以有效提高脱硫工艺效率。
Description
技术领域
本发明属于烟气脱硫技术领域，具体涉及一种用于大气脱硫的高效复合脱硫剂。
背景技术
目前烟气脱硫技术种类达几十种，按脱硫过程是否加水和脱硫产物的干湿形态，烟气脱硫分为：湿法、半干法、干法三大类脱硫工艺。湿法烟气脱硫工艺是采用液体吸收剂洗涤SO2烟气以脱除SO2。常用方法为石灰/石灰石吸收法、钠碱法、铝法、催化氧化还原法等，湿法烟气脱硫技术以其脱硫效率高、适应范围广、钙硫比低、技术成熟、副产物石膏可做商品出售等优点成为世界上占统治地位的烟气脱硫方法。但由于湿法烟气脱硫技术具有投资大、动力消耗大、占地面积大、设备复杂、运行费用和技术要求高等缺点，所以限制了它的发展速度；半干法烟气脱硫工艺是介于湿法和干法之间的一种脱硫方法，其脱硫效率和脱硫剂利用率等参数也介于两者之间，该方法主要适用于中小锅炉的烟气治理，其采用氧化钙和氢氧化钙作为吸收剂以浆液状态进入吸收塔，脱硫后所产生的脱硫副产品是干态的工艺流程；干法烟气脱硫工艺是指应用粉状或粒状吸收剂、吸附剂或催化剂来脱除烟气中含硫化物的气体，干法脱硫技术与湿法相比具有投资少、占地面积小、运行费用低、设备简单、维修方便、烟气无需再热等优点，但存在着钙硫比高、脱硫效率低、副产物不能商品化等缺点。
碱式硫酸铝解吸脱硫法也是一种常用的烟气脱硫技术，其是用碱式硫酸铝溶液作为脱硫剂吸收燃煤烟气中的二氧化硫，然后加热脱硫富液解吸二氧化硫用于制取硫酸、亚硫酸钠或硫磺等高价值副产品，同时再生碱式硫酸铝并循环使用的一种脱硫方法，它可以克服石灰石-石膏湿法烟气脱硫存在的运行费用高，副产品利用率低，设备易结垢和腐蚀的问题，但是在烟气脱硫工艺中，需要在碱式硫酸铝脱硫剂中添加阻氧剂对苯二酚抑制亚硫酸根氧化成硫酸根，从而提高二氧化硫的解析率，而对苯二酚具有一定的毒性，所以现需要研究开发无毒环保的碱式硫酸铝脱硫剂。
发明内容
针对上述不足，本发明提供了一种用于大气脱硫的高效复合脱硫剂，该复合脱硫剂无毒环保，用于采用碱式硫酸铝解吸脱硫法的烟气脱硫工艺中，可以有效提高脱硫工艺效率。
本发明是采用如下技术方案实现的：
一种用于大气脱硫的高效复合脱硫剂，其由以下体积份数的组分组成：碱式硫酸铝溶液20～50份，甘露醇溶液10～15份，茶多酚溶液5～10份。
进一步，所述碱式硫酸铝溶液的碱度为20～40%，所述甘露醇溶液的摩尔浓度为10～15mmol/L，所述茶多酚溶液的摩尔浓度为10～15mmol/L。
上述用于大气脱硫的高效复合脱硫剂的制备方法,其包括以下步骤:
（1）先将硫酸铝与去离子水混合得到混合液，在搅拌条件下且温度为向混合液中加入氧化钙调节混合液的碱度为20～40%，过滤除去沉淀即可得到碱式硫酸铝溶液；
（2）按照1L去离子水中加入10～15mmol甘露醇的比例配制甘露醇溶液，同时按照1L去离子水中加入10～15mmol茶多酚的比例配制茶多酚溶液；
（3）按照配方的量称取碱式硫酸铝溶液，甘露醇溶液和茶多酚溶液，在20～30℃搅拌混合即可得到用于大气脱硫的高效复合脱硫剂。
进一步，上述步骤（3）中搅拌的速度为600～800r/min。
将上述用于大气脱硫的高效复合脱硫剂用于采用碱式硫酸铝解吸脱硫法的烟气脱硫工艺中，可以是用所述脱硫剂在常规吸附塔内吸附烟气中的二氧化硫，所述常规吸附塔分为上下两段，所述烟气从吸附塔下段的下部进入，从吸附塔上段的顶部流出，所述烟气流速为6～10m/s；所述的脱硫剂从吸附塔上段的上部以喷淋方式进入，经过吸附塔上段流至吸附塔下段底部，接着通过泵将吸附塔下段底部的脱硫剂送入常规解吸塔加热解吸出二氧化硫，解吸获得的二氧化硫可以作为原料按照常规方法制备硫酸、硫磺、亚硫酸钠等产品；当脱硫剂的pH值为3.5～4.0时将脱硫剂通过泵送至吸附塔上段的上部以喷淋方式进入吸附塔吸附烟气中的二氧化硫。
进一步，所述吸附塔上段的温度为10～20℃，所述吸附塔下段的温度为15～30℃，所述解吸塔温度为80～85℃。
本技术方案与现有技术相比较具有以下有益效果：
1、本发明以碱式硫酸铝溶液为主，再添加甘露醇和茶多酚配合，提高复合脱硫剂吸附二氧化硫的能力，同时在本脱硫剂吸附二氧化硫后，通过破坏亚硫酸盐氧化的自由基链反应，抑制亚硫酸根离子氧化成硫酸根离子，提高二氧化硫的解吸率，从而提高脱硫效率，这是因为脱硫剂吸附二氧化硫后，在脱硫剂溶液中生成亚硫酸根离子，而亚硫酸根离子容易在脱硫过程中氧化成硫酸根离子，脱硫剂中硫酸根离子越多，解吸时二氧化硫的解吸率越低，解吸能耗大，最终会导致脱硫-解吸循环衰退，直至中断，只能添加氧化钙或碳酸钙与硫酸铝反应生成碱式硫酸铝，从而使得解析工艺流程复杂化，增加运行费用。
2、本发明的复合脱硫剂用于碱式硫酸铝解吸脱硫法的烟气脱硫工艺，整个工艺过程中不会有沉淀生成，解决现有碱式硫酸铝-石膏法中存在再生系统容易堵塞影响整个脱硫循环，降低脱硫效率，不适合烟气脱硫的连续运行的问题，这是因为碱式硫酸铝-石膏法用碱式硫酸铝吸附后，直接将含有大量硫酸根离子的脱硫剂用石灰浆中和再生成碱式硫酸铝，并同时得到副产物石膏，所加入的石灰浆以及生成的石膏容易结块造成堵塞，而且副产物的回收利用成本和能耗较高。
3、本发明的脱硫剂制备方法简单，成本低，适合工业生产；将本脱硫剂用于烟气脱硫工艺中，其脱硫效率可以达到98%以上，且脱硫剂的吸附和解吸条件温和、容易实现脱硫的自动化控制。
具体实施方式
以下通过实施例进一步说明本发明，但不作为对本发明的限制。下列实施例中未注明的具体实验条件和方法，所采用的技术手段通常为本领域技术人员所熟知的常规手段。
实施例1：
一种用于大气脱硫的高效复合脱硫剂，其由以下体积份数的组分组成：碱式硫酸铝溶液40份，甘露醇溶液15份，茶多酚溶液8份；所述碱式硫酸铝溶液的碱度为35%，所述甘露醇溶液的摩尔浓度为15mmol/L，所述茶多酚溶液的摩尔浓度为15mmol/L。
本实施例所述用于大气脱硫的高效复合脱硫剂的制备方法,其包括以下步骤:
（1）先将硫酸铝与去离子水混合得到混合液，在搅拌条件下且温度为向混合液中加入氧化钙调节混合液的碱度为35%，过滤除去沉淀即可得到碱式硫酸铝溶液；
（2）按照1L去离子水中加入15mmol甘露醇的比例配制甘露醇溶液，同时按照1L去离子水中加入15mmol茶多酚的比例配制茶多酚溶液；
（3）按照配方的量称取碱式硫酸铝溶液，甘露醇溶液和茶多酚溶液，在20℃搅拌转速为800r/min的条件下混合即可得到用于大气脱硫的高效复合脱硫剂。
将本实施例所述的用于大气脱硫的高效复合脱硫剂用于采用碱式硫酸铝解吸脱硫法的烟气脱硫工艺中，可以是用所述脱硫剂在常规吸附塔内吸附烟气中的二氧化硫，所述常规吸附塔分为上下两段，所述烟气从吸附塔下段的下部进入，从吸附塔上段的顶部流出，所述烟气流速为8m/s；所述的脱硫剂从吸附塔上段的上部以喷淋方式进入，经过吸附塔上段流至吸附塔下段底部，接着通过泵将吸附塔下段底部的脱硫剂送入常规解吸塔加热解吸出二氧化硫，解吸获得的二氧化硫可以作为原料按照常规方法制备硫酸、硫磺、亚硫酸钠等产品；当脱硫剂的pH值为4.0时将脱硫剂通过泵送至吸附塔上段的上部以喷淋方式进入吸附塔吸附烟气中的二氧化硫；所述吸附塔上段的温度为10℃，所述吸附塔下段的温度为25℃，所述解吸塔温度为80℃。
按照本实施例所述方法对含有SO2浓度为5000mg/m3烟气进行脱硫处理，检测到吸附塔流出的烟气中含有SO2浓度为79mg/m3，脱硫效率为98.4%
实施例2：
一种用于大气脱硫的高效复合脱硫剂，其由以下体积份数的组分组成：碱式硫酸铝溶液50份，甘露醇溶液10份，茶多酚溶液10份；所述碱式硫酸铝溶液的碱度为40%，所述甘露醇溶液的摩尔浓度为10mmol/L，所述茶多酚溶液的摩尔浓度为12mmol/L。
本实施例所述用于大气脱硫的高效复合脱硫剂的制备方法,其包括以下步骤:
（1）先将硫酸铝与去离子水混合得到混合液，在搅拌条件下且温度为向混合液中加入氧化钙调节混合液的碱度为40%，过滤除去沉淀即可得到碱式硫酸铝溶液；
（2）按照1L去离子水中加入10mmol甘露醇的比例配制甘露醇溶液，同时按照1L去离子水中加入12mmol茶多酚的比例配制茶多酚溶液；
（3）按照配方的量称取碱式硫酸铝溶液，甘露醇溶液和茶多酚溶液，在30℃搅拌转速为700r/min的条件下混合即可得到用于大气脱硫的高效复合脱硫剂。
将本实施例所述的用于大气脱硫的高效复合脱硫剂用于采用碱式硫酸铝解吸脱硫法的烟气脱硫工艺中，可以是用所述脱硫剂在常规吸附塔内吸附烟气中的二氧化硫，所述常规吸附塔分为上下两段，所述烟气从吸附塔下段的下部进入，从吸附塔上段的顶部流出，所述烟气流速为9m/s；所述的脱硫剂从吸附塔上段的上部以喷淋方式进入，经过吸附塔上段流至吸附塔下段底部，接着通过泵将吸附塔下段底部的脱硫剂送入常规解吸塔加热解吸出二氧化硫，解吸获得的二氧化硫可以作为原料按照常规方法制备硫酸、硫磺、亚硫酸钠等产品；当脱硫剂的pH值为3.8时将脱硫剂通过泵送至吸附塔上段的上部以喷淋方式进入吸附塔吸附烟气中的二氧化硫；所述吸附塔上段的温度为15℃，所述吸附塔下段的温度为20℃，所述解吸塔温度为82℃。
按照本实施例所述方法对含有SO2浓度为5000mg/m3烟气进行脱硫处理，检测到吸附塔流出的烟气中含有SO2浓度为75mg/m3，脱硫效率为98.5%
实施例3：
一种用于大气脱硫的高效复合脱硫剂，其由以下体积份数的组分组成：碱式硫酸铝溶液20份，甘露醇溶液12份，茶多酚溶液5份；所述碱式硫酸铝溶液的碱度为20%，所述甘露醇溶液的摩尔浓度为12mmol/L，所述茶多酚溶液的摩尔浓度为10mmol/L。
本实施例所述用于大气脱硫的高效复合脱硫剂的制备方法,其包括以下步骤:
（1）先将硫酸铝与去离子水混合得到混合液，在搅拌条件下且温度为向混合液中加入氧化钙调节混合液的碱度为20%，过滤除去沉淀即可得到碱式硫酸铝溶液；
（2）按照1L去离子水中加入12mmol甘露醇的比例配制甘露醇溶液，同时按照1L去离子水中加入10mmol茶多酚的比例配制茶多酚溶液；
（3）按照配方的量称取碱式硫酸铝溶液，甘露醇溶液和茶多酚溶液，在25℃搅拌转速为600r/min的条件下混合即可得到用于大气脱硫的高效复合脱硫剂。
将本实施例所述的用于大气脱硫的高效复合脱硫剂用于采用碱式硫酸铝解吸脱硫法的烟气脱硫工艺中，可以是用所述脱硫剂在常规吸附塔内吸附烟气中的二氧化硫，所述常规吸附塔分为上下两段，所述烟气从吸附塔下段的下部进入，从吸附塔上段的顶部流出，所述烟气流速为6m/s；所述的脱硫剂从吸附塔上段的上部以喷淋方式进入，经过吸附塔上段流至吸附塔下段底部，接着通过泵将吸附塔下段底部的脱硫剂送入常规解吸塔加热解吸出二氧化硫，解吸获得的二氧化硫可以作为原料按照常规方法制备硫酸、硫磺、亚硫酸钠等产品；当脱硫剂的pH值为3.5时将脱硫剂通过泵送至吸附塔上段的上部以喷淋方式进入吸附塔吸附烟气中的二氧化硫；所述吸附塔上段的温度为20℃，所述吸附塔下段的温度为15℃，所述解吸塔温度为85℃。
按照本实施例所述方法对含有SO2浓度为5000mg/m3烟气进行脱硫处理，检测到吸附塔流出的烟气中含有SO2浓度为83mg/m3，脱硫效率为98.3%
实施例4：
一种用于大气脱硫的高效复合脱硫剂，其由以下体积份数的组分组成：碱式硫酸铝溶液35份，甘露醇溶液14份，茶多酚溶液6份；所述碱式硫酸铝溶液的碱度为30%，所述甘露醇溶液的摩尔浓度为15mmol/L，所述茶多酚溶液的摩尔浓度为15mmol/L。
本实施例所述用于大气脱硫的高效复合脱硫剂的制备方法,其包括以下步骤:
（1）先将硫酸铝与去离子水混合得到混合液，在搅拌条件下且温度为向混合液中加入氧化钙调节混合液的碱度为30%，过滤除去沉淀即可得到碱式硫酸铝溶液；
（2）按照1L去离子水中加入15mmol甘露醇的比例配制甘露醇溶液，同时按照1L去离子水中加入15mmol茶多酚的比例配制茶多酚溶液；
（3）按照配方的量称取碱式硫酸铝溶液，甘露醇溶液和茶多酚溶液，在28℃搅拌转速为750r/min的条件下混合即可得到用于大气脱硫的高效复合脱硫剂。
将本实施例所述的用于大气脱硫的高效复合脱硫剂用于采用碱式硫酸铝解吸脱硫法的烟气脱硫工艺中，可以是用所述脱硫剂在常规吸附塔内吸附烟气中的二氧化硫，所述常规吸附塔分为上下两段，所述烟气从吸附塔下段的下部进入，从吸附塔上段的顶部流出，所述烟气流速为10m/s；所述的脱硫剂从吸附塔上段的上部以喷淋方式进入，经过吸附塔上段流至吸附塔下段底部，接着通过泵将吸附塔下段底部的脱硫剂送入常规解吸塔加热解吸出二氧化硫，解吸获得的二氧化硫可以作为原料按照常规方法制备硫酸、硫磺、亚硫酸钠等产品；当脱硫剂的pH值为3.6时将脱硫剂通过泵送至吸附塔上段的上部以喷淋方式进入吸附塔吸附烟气中的二氧化硫；所述吸附塔上段的温度为12℃，所述吸附塔下段的温度为30℃，所述解吸塔温度为80℃。
按照本实施例所述方法对含有SO2浓度为5000mg/m3烟气进行脱硫处理，检测到吸附塔流出的烟气中含有SO2浓度为93mg/m3，脱硫效率为98.1%。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (6)
1.一种用于大气脱硫的高效复合脱硫剂，其特征在于：其由以下体积份数的组分组成：碱式硫酸铝溶液20～50份，甘露醇溶液10～15份，茶多酚溶液5～10份。
2.根据权利要求1所述的用于大气脱硫的高效复合脱硫剂，其特征在于：所述碱式硫酸铝溶液的碱度为20～40%，所述甘露醇溶液的摩尔浓度为10～15mmol/L，所述茶多酚溶液的摩尔浓度为10～15mmol/L。
3.如权利要求1和2中任意一项所述的用于大气脱硫的高效复合脱硫剂的制备方法，其特征在于：其包括以下步骤:
先将硫酸铝与去离子水混合得到混合液，在搅拌条件下且温度为向混合液中加入氧化钙调节混合液的碱度为20～40%，过滤除去沉淀即可得到碱式硫酸铝溶液；
按照1L去离子水中加入10～15mmol甘露醇的比例配制甘露醇溶液，同时按照1L去离子水中加入10～15mmol茶多酚的比例配制茶多酚溶液；
按照配方的量称取碱式硫酸铝溶液，甘露醇溶液和茶多酚溶液，在20～30℃搅拌混合即可得到用于大气脱硫的高效复合脱硫剂。
4.根据权利要求3所述的用于大气脱硫的高效复合脱硫剂，其特征在于：所述步骤（3）中搅拌的速度为600～800r/min。
5.如权利要求1和2中任意一项所述的用于大气脱硫的高效复合脱硫剂的应用，其特征在于：将所述用于大气脱硫的高效复合脱硫剂用于采用碱式硫酸铝解吸脱硫法的烟气脱硫工艺中，具体是将所述用于大气脱硫的高效复合脱硫剂用于采用碱式硫酸铝解吸脱硫法的烟气脱硫工艺中，具体是用所述脱硫剂在常规吸附塔内吸附烟气中的二氧化硫，所述常规吸附塔分为上下两段，所述烟气从吸附塔下段的下部进入，从吸附塔上段的顶部流出，所述烟气流速为6～10m/s；所述的脱硫剂从吸附塔上段的上部以喷淋方式进入，经过吸附塔上段流至吸附塔下段底部，接着通过泵将吸附塔下段底部的脱硫剂送入常规解吸塔加热解吸出二氧化硫；当脱硫剂的pH值为3.5～4.0时将脱硫剂通过泵送至吸附塔上段的上部以喷淋方式进入吸附塔吸附烟气中的二氧化硫。
6.根据权利要求5所述的用于大气脱硫的高效复合脱硫剂的应用，其特征在于：所述吸附塔上段的温度为10～20℃，所述吸附塔下段的温度为15～30℃，所述解吸塔温度为80～85℃。
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