CN112044269A

CN112044269A - 抗结晶添加剂及制备方法与其在锅炉scr脱硝中的应用

Info

Publication number: CN112044269A
Application number: CN202010767679.2A
Authority: CN
Inventors: 郭鲁阳; 刘海; 申旭; 侯本杰; 张磊; 车刚; 崔辉
Original assignee: Shandong Zhongshi Yitong Group Co Ltd
Current assignee: Shandong Zhongshi Yitong Group Co Ltd
Priority date: 2020-08-03
Filing date: 2020-08-03
Publication date: 2020-12-08
Anticipated expiration: 2040-08-03
Also published as: CN112044269B

Abstract

本发明公开了抗结晶添加剂及制备方法与其在锅炉SCR脱硝中的应用，抗结晶添加剂的原料按照质量百分数包括以下组分，醋酸钯1～5％，松香抗结晶剂1～4％，乙醇6～15％，三乙醇胺2～7％，羧酸膦酸型阻垢剂1～4％，丙烯酸‑2‑丙烯酰胺‑2‑甲基丙磺酸共聚物(AA/AMPS)1～6％，余量为水。本发明提供的抗结晶添加剂能够使浓度45～55％的尿素溶液的结晶温度降低10℃左右。

Description

抗结晶添加剂及制备方法与其在锅炉SCR脱硝中的应用

技术领域

本发明涉及抗结晶添加剂及制备方法与其在锅炉SCR脱硝中的应用。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

SCR工艺主要分为氨法SCR和尿素法SCR，均是氨对NOx的还原功能，在催化剂的作用下将NOx(主要是一氧化氮)还原为对大气没有多少影响的氮气和水，还原剂为氨气，氨法SCR的氨源主要为液氨，由于液氨属于危险化学品，从运输到储存存在诸多限制，而且液氨的泄漏也时有发生，因而多数电厂脱硝更倾向与尿素法SCR。

尿素法SCR是利用尿素热解产生的氨气作为氨源。发明人研究发现，浓度45～55％的尿素溶液，其会在常温下发生结晶(10～28.5℃)，因而在正常运行过程中，要求溶液温度控制住在结晶+10℃以上，以避免管道、储罐、仪器设备通流面的结晶。然而，在冬季工况下，表面保温效果差或紧急情况伴热停电均会发生结晶现象，一旦设备结晶，必须更换管道/设备处理，会引起相当大的运行风险。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明的目的是提供抗结晶添加剂及制备方法与其在锅炉SCR脱硝中的应用，本发明提供的抗结晶添加剂能够使浓度45～55％的尿素溶液的结晶温度降低10℃左右。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为：

一方面，一种抗结晶添加剂，原料按照质量百分数包括以下组分，醋酸钯1～5％，松香抗结晶剂1～4％，乙醇6～15％，三乙醇胺2～7％，羧酸膦酸型阻垢剂1～4％，丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物(AA/AMPS)1～6％，余量为水。

发明人经过研究发现，松香抗结晶的最佳用量为0.1％量级，使用过多的使用松香抗结晶剂不仅会造成成本的提高，而且松香类抗结晶剂在高浓度时粘度很高，需保持70℃左右以便于流动，因而单纯此类抗结晶剂不适用于尿素溶液抗结晶的应用。

本发明经过实验发现，上述原料配比组成的抗结晶添加剂的用量可降低至ppm(百分分之一)，能够大大降低松香抗结晶的用量，从而适于锅炉SCR脱硝的尿素溶液抗结晶中的应用。

另一方面，一种抗结晶添加剂的制备方法，将原料混合后加热至65～75℃反应后获得添加剂初品1，将初品1加热至45～55℃，通入氨气进行反应获得添加剂初品2，将添加剂初品2过滤即可获得抗结晶添加剂；原料按照质量百分数包括以下组分，醋酸钯1～5％，松香抗结晶剂1～4％，乙醇8～15％，三乙醇胺2～7％，羧酸膦酸型阻垢剂1～4％，丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物(AA/AMPS)1～6％，余量为水。

第三方面，一种上述抗结晶添加剂在锅炉SCR脱硝中的应用，所述SCR脱硝为尿素法SCR脱硝。

第四方面，一种锅炉SCR脱硝工艺，所述SCR脱硝为尿素法SCR脱硝，将上述抗结晶添加剂添加至尿素法SCR脱硝的尿素溶液中，所述尿素溶液的浓度为45～55％。

本发明的有益效果为：

经过试验证明，本发明提供的抗结晶添加剂能够使浓度45～55％的尿素溶液的结晶温度降低10℃左右，温度降低值与浓度在一定浓度范围(0.2～6ppm)内基本呈现正比关系。

本发明提供的抗结晶添加剂使用量仅为ppm级，用量少，不影响尿素溶液在常温下的正常流动，降低能耗。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

鉴于现有抗结晶剂难以控制浓度45～55％的尿素溶液的结晶温度的问题，本发明提出了抗结晶添加剂及制备方法与其在锅炉SCR脱硝中的应用。

本发明的一种典型实施方式，提供了一种抗结晶添加剂，原料按照质量百分数包括以下组分，醋酸钯1～5％，松香抗结晶剂1～4％，乙醇6～15％，三乙醇胺2～7％，羧酸膦酸型阻垢剂1～4％，丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物(AA/AMPS)1～6％，余量为水。

该实施方式的一些实施例中，醋酸钯1.5～4.3％，松香抗结晶剂1.3～3.8％，乙醇6.5～14％，三乙醇胺2.8～6.4％，羧酸膦酸型阻垢剂1.3～3.8％，AA/AMPS1.4～5.2％，余量为水。经过试验证明，该配比下原料制备的抗结晶添加剂对浓度为45～55％尿素溶液的抗结晶效果更好。

该实施方式的一些实施例中，醋酸钯3.1～4.3％，松香抗结晶剂2.3～3.8％，乙醇7.9～14％，三乙醇胺2.8～4％，羧酸膦酸型阻垢剂2.1～3.8％，AA/AMPS2.5～5.2％，余量为水。经过试验表明，该配比下原料制备的抗结晶添加剂不仅对浓度为45～55％尿素溶液的抗结晶效果更好；而且能够防止氨蒸汽溶于水后在管道和喷头产生结晶。

本发明的另一种实施方式，提供了一种抗结晶添加剂的制备方法，将原料混合后加热至65～75℃反应后获得添加剂初品1，将初品1加热至45～55℃，通入氨气进行反应获得添加剂初品2，将添加剂初品2过滤即可获得抗结晶添加剂；原料按照质量百分数包括以下组分，醋酸钯1～5％，松香抗结晶剂1～4％，乙醇8～15％，三乙醇胺2～7％，羧酸膦酸型阻垢剂1～4％，AA/AMPS1～6％，余量为水。

该实施方式的一些实施例中，加热至65～75℃，保温反应10～20min。

该实施方式的一些实施例中，通入氨气进行反应的时间为40～60min。

该实施方式的一些实施例中，过滤的过滤精度为4～6μm。

该实施方式的一些实施例中，醋酸钯1.5～4.3％，松香抗结晶剂1.3～3.8％，乙醇6.5～14％，三乙醇胺2.8～6.4％，羧酸膦酸型阻垢剂1.3～3.8％，AA/AMPS 1.4～5.2％，余量为水。

该实施方式的一些实施例中，醋酸钯3.1～4.3％，松香抗结晶剂2.3～3.8％，乙醇7.9～14％，三乙醇胺2.8～4％，羧酸膦酸型阻垢剂2.1～3.8％，AA/AMPS 2.5～5.2％，余量为水。

本发明的第三种实施方式，提供了一种上述抗结晶添加剂在锅炉SCR脱硝中的应用，所述SCR脱硝为尿素法SCR脱硝。

本发明的第四种实施方式，提供了一种锅炉SCR脱硝工艺，所述SCR脱硝为尿素法SCR脱硝，将上述抗结晶添加剂添加至尿素法SCR脱硝的尿素溶液中，所述尿素溶液的浓度为45～55％。

为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本发明的技术方案，以下将结合具体的实施例与对比例详细说明本发明的技术方案。

实施例1

1、将醋酸钯、松香抗结晶剂、乙醇、三乙醇胺、羧酸膦酸型阻垢剂、AA/AMPS、纯水按质量比为1.5:1.3:8.1:6.4:2.2:2.4:78.1分别加入溶解槽中，混合、搅拌，然后升温至70℃，保温15分钟，制成添加剂初品1。

2、将添加剂初品1放入反应釜内，加热至50℃，向反应釜内通入氨气，然后持续搅拌50分钟，制成添加剂初品2。

3、将添加剂初品2通过过滤精度为5微米的机械过滤器进行过滤提纯，制成添加剂成品。

实施例2

1、将醋酸钯、松香抗结晶剂、乙醇、三乙醇胺、羧酸膦酸型阻垢剂、AA/AMPS、纯水按质量比为2.3:1.9:6.5:3.6:1.3:1.4:83分别加入溶解槽中，混合、搅拌，然后升温至70℃，保温15分钟，制成添加剂初品1。

实施例3

1、将醋酸钯、松香抗结晶剂、乙醇、三乙醇胺、羧酸膦酸型阻垢剂、AA/AMPS、纯水按质量比为2.8:2.3:6.5:3.6:1.7:2.1:81分别加入溶解槽中，混合、搅拌，然后升温至70℃，保温15分钟，制成添加剂初品1。

实施例4

1、将醋酸钯、松香抗结晶剂、乙醇、三乙醇胺、羧酸膦酸型阻垢剂、AA/AMPS、纯水按质量比为3.1:2.3:7.9:2.8:2.1:2.5:79.3分别加入溶解槽中，混合、搅拌，然后升温至70℃，保温15分钟，制成添加剂初品1。

实施例5

1、将醋酸钯、松香抗结晶剂、乙醇、三乙醇胺、羧酸膦酸型阻垢剂、AA/AMPS、纯水按质量比为3.6:3.1:11:3.3:2.7:4.2:72.1分别加入溶解槽中，混合、搅拌，然后升温至70℃，保温15分钟，制成添加剂初品1。

实施例6

1、将醋酸钯、松香抗结晶剂、乙醇、三乙醇胺、羧酸膦酸型阻垢剂、AA/AMPS、纯水按质量比为4.3:3.8:14:4:3.8:5.2:64.9分别加入溶解槽中，混合、搅拌，然后升温至70℃，保温15分钟，制成添加剂初品1。

实施例1～6制备添加剂成品的原料成分比例如表1所示。

表1实施例1～6添加剂成品的原料成分比例

将实施例1～6添加剂成品6ppm添加至浓度分别为45％、50％、55％的尿素溶液中，其结晶温度如表2所示。

表2尿素溶液浓度、结晶温度对应表

注：1为不添加抗结晶添加剂的尿素溶液，2为添加实施例1抗结晶添加剂的尿素溶液，3为添加实施例2抗结晶添加剂的尿素溶液，4为添加实施例3抗结晶添加剂的尿素溶液，5为添加实施例4抗结晶添加剂的尿素溶液，6为添加实施例5抗结晶添加剂的尿素溶液，7为添加实施例6抗结晶添加剂的尿素溶液。其中，“/”是指未做实验验证。

将向浓度为50％的尿素溶液中添加实施例6制备的抗结晶添加剂制备不同浓度抗结晶添加剂的尿素溶液，其结晶温度如表3所示。

表3实施例6在55％浓度尿素溶液下不同添加剂浓度的试验结果

由表3可知，添加实施例的抗结晶添加剂后，温度降低值与抗结晶添加剂浓度在0.2～6ppm内基本呈现正比关系。

喷枪内也是固定浓度的尿素溶液，其作用效果和溶液相同，适用于上述的试验结论，因此实用性强。对实施例1～6制备的抗结晶添加剂(6ppm)添加锅炉SCR脱硝的50％尿素溶液中，经过实际运行发现，实施例4～6制备的抗结晶添加剂不仅能够防止结晶，而且能够防止氨蒸汽溶于水后在管道和喷头结晶。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，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

1.一种抗结晶添加剂，其特征是，原料按照质量百分数包括以下组分，醋酸钯1～5％，松香抗结晶剂1～4％，乙醇6～15％，三乙醇胺2～7％，羧酸膦酸型阻垢剂1～4％，AA/AMPS1～6％，余量为水。

2.如权利要求1所述的抗结晶添加剂，其特征是，醋酸钯1.5～4.3％，松香抗结晶剂1.3～3.8％，乙醇6.5～14％，三乙醇胺2.8～6.4％，羧酸膦酸型阻垢剂1.3～3.8％，AA/AMPS1.4～5.2％，余量为水。

3.如权利要求1所述的抗结晶添加剂，其特征是，醋酸钯3.1～4.3％，松香抗结晶剂2.3～3.8％，乙醇7.9～14％，三乙醇胺2.8～4％，羧酸膦酸型阻垢剂2.1～3.8％，AA/AMPS 2.5～5.2％，余量为水。

4.一种抗结晶添加剂的制备方法，其特征是，将原料混合后加热至65～75℃反应后获得添加剂初品1，将初品1加热至45～55℃，通入氨气进行反应获得添加剂初品2，将添加剂初品2过滤即可获得抗结晶添加剂；原料按照质量百分数包括以下组分，醋酸钯1～5％，松香抗结晶剂1～4％，乙醇8～15％，三乙醇胺2～7％，羧酸膦酸型阻垢剂1～4％，AA/AMPS 1～6％，余量为水。

5.如权利要求4所述的抗结晶添加剂的制备方法，其特征是，加热至65～75℃，保温反应10～20min。

6.如权利要求4所述的抗结晶添加剂的制备方法，其特征是，通入氨气进行反应的时间为40～60min。

7.如权利要求4所述的抗结晶添加剂的制备方法，其特征是，过滤的过滤精度为4～6μm。

8.如权利要求4所述的抗结晶添加剂的制备方法，其特征是，醋酸钯1.5～4.3％，松香抗结晶剂1.3～3.8％，乙醇6.5～14％，三乙醇胺2.8～6.4％，羧酸膦酸型阻垢剂1.3～3.8％，AA/AMPS 1.4～5.2％，余量为水；

或，醋酸钯3.1～4.3％，松香抗结晶剂2.3～3.8％，乙醇7.9～14％，三乙醇胺2.8～4％，羧酸膦酸型阻垢剂2.1～3.8％，AA/AMPS 2.5～5.2％，余量为水。

9.一种权利要求1～3任一所述的抗结晶添加剂或权利要求4～8任一所述的制备方法获得的抗结晶添加剂在锅炉SCR脱硝中的应用，所述SCR脱硝为尿素法SCR脱硝。

10.一种锅炉SCR脱硝工艺，其特征是，所述SCR脱硝为尿素法SCR脱硝，将权利要求1～3任一所述的抗结晶添加剂或权利要求4～8任一所述的制备方法获得的抗结晶添加剂添加至尿素法SCR脱硝的尿素溶液中，所述尿素溶液的浓度为45～55％。