CN112933909B - 一种烟气硫氧化物去除用脱硫吸附剂及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种烟气硫氧化物去除用脱硫吸附剂及其制备方法和应用，该脱硫吸附剂包括以下质量份组分：碱性脱硫剂1‑10份，颗粒物载体50份。其制备方法包括以下步骤：(1)将碱性脱硫剂配置成脱硫剂溶液；(2)将颗粒物载体加入脱硫剂溶液中浸渍；(3)将浸渍脱硫剂后的颗粒物载体烘干，即可得到烟气硫氧化物去除用脱硫吸附剂。与现有技术相比，本发明具有提高烟气的脱硫效率、制备方法简单，减少脱硫废水的生成，不会产生二次污染，具有很好的应用潜力和良好的技术效益等优点。

Description

一种烟气硫氧化物去除用脱硫吸附剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及工业废气脱硫领域，具体涉及一种烟气硫氧化物去除用脱硫吸附剂及其制备方法和应用。
背景技术
烟气脱硫(FGD)是国内工业烟气净化的一个主要工序，其工艺一般粉为湿法脱硫、干法脱硫和半干法脱硫三大类。其主要原理是利用碱性吸收剂/吸附剂对烟气中的二氧化硫(SO2)进行捕集，从而达到烟气净化的目的。其中,湿法FGD技术是用含有吸收剂的溶液或浆液在湿状态下脱硫和处理脱硫产物，该法具有脱硫反应速度快、设备简单、脱硫效率高等优点，且其效果最佳，因而我国很大部分的工业烟气脱硫都采用湿法脱硫的方法。然而湿法脱硫需要大量的工艺水，且其反应温度低，普遍存在腐蚀严重、运行维护费用高及易造成二次污染等问题。而干法和半干法脱硫技术具有投资小、无污水、腐蚀小等优点，不过其脱硫效率均不如湿法脱硫技术，难以满足当前工业烟气超低排放的控制需求。
当前随着我国大气污染控制力度不断加强，工业烟气氮氧化物控制力度不断加大。常规的SCR(选择性催化还原技术)容易受到SO2中毒的影响而导致其使用寿命变短，因此在SCR催化段之前先进行烟气脱硫是一个比较好的选择。然而，湿法脱硫会降低烟气温度，增加SCR运行能耗；干法/半干法脱硫又难以满足烟气二氧化硫超低排放的需求，因此，亟待对现有的烟气脱硫技术进行改进。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种提高烟气的脱硫效率、制备方法简单，减少脱硫废水的生成，不会产生二次污染，具有很好的应用潜力和良好的技术效益的烟气硫氧化物去除用脱硫吸附剂及其制备方法和应用。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
本发明所提出的烟气硫氧化物去除的脱硫吸附剂是用于烟气半干法脱硫的移动床吸收耦合工艺中的吸附剂材料，该脱硫方法将湿法与半干法脱硫工艺进行有效结合，既提高了烟气的脱硫效率，又减少了脱硫废水的生成，且其对烟气温度的降低较少，为后续烟气低温脱硝技术的应用提供了基础，具体方案如下：
一种烟气硫氧化物去除用脱硫吸附剂，该脱硫吸附剂包括以下质量份组分：碱性脱硫剂1-10份，颗粒物载体50份。
进一步地，所述的颗粒物载体包括氧化铝和/或氧化锆。
进一步地，所述的颗粒物载体的颗粒物粒径为3-10mm。
进一步地，所述的碱性脱硫剂包括氢氧化钠、氢氧化镁、氢氧化钙、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸镁、碳酸钙、氧化钠、氧化镁或氧化钙中的一种或多种。
本发明采用的脱硫剂主要是钠碱与镁碱的组合，其好处是两种组合脱硫剂其中钠碱效率较高，镁碱价格相对低廉，而且副产物经过氨水等处理以后可以再生回用，两者组合既可以保证烟气脱硫效率，又可以减少了脱硫剂的运行成本。
一种如上所述烟气硫氧化物去除用脱硫吸附剂的制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)将碱性脱硫剂配置成脱硫剂溶液；
(2)将颗粒物载体加入脱硫剂溶液中浸渍；
(3)将浸渍脱硫剂后的颗粒物载体烘干，即可得到烟气硫氧化物去除用脱硫吸附剂。
本发明主要是将脱硫剂包覆在颗粒物载体表面，形成一层脱硫剂层。这样处理有两个好处，一个是直接用颗粒吸附剂表面的脱硫剂与烟气中的二氧化硫反应，可以减少气体在多孔吸附材料内部孔道传输的内扩散影响；二是附着在颗粒吸附剂表面的脱硫剂在吸收二氧化硫以后形成的脱硫产物也在颗粒吸附剂载体表面，便于去除与回收。
进一步地，所述脱硫剂溶液的质量浓度为1-20％。具体浓度根据烟气硫氧化物含量而定。
进一步地，所述浸渍的时间为1-6h。具体时间视颗粒直径而定。所述的浸渍过程，可伴以适当搅拌，加速颗粒物浸渍。所述脱硫剂溶液在浸渍之后可回收再次利用。
进一步地，所述烘干的温度小于80℃，时间为6-24h。烘干在真空或普通条件下操作。
一种如上任一项所述烟气硫氧化物去除用脱硫吸附剂的应用，该脱硫吸附剂应用于烟气中SO2的脱除。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)本发明提供的脱硫吸附剂，成本低廉，无二次污染，能够有效脱除烟气中的硫氧化物；
(2)本发明的吸附剂制备方法简单，能耗低，能够实现大规模生产；
(3)本发明工艺简单，操作条件温和，脱硫性能良好等特点。所得的脱硫吸附剂在不同SO2浓度条件下的脱硫效率可保持90％以上，有着广泛的应用的前景。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
一种氢氧化钠、氢氧化钾浸渍的脱硫吸附剂，其制备方法包括以下步骤：
(1)分别称取5kg氢氧化钠固体放置于搅拌桶，溶解100L去离子水中，配置成脱硫剂；
(2)分别称取50kg不同粒径氧化铝小球(直径为3-5，6-8，8-10mm)于烧杯中；
(3)将上述脱硫剂加入不同粒径的氧化铝小球中至液面刚好盖过颗粒，搅拌10min后静置2小时；
(4)倒出多余溶液后，将氧化铝小球在室温下晾干干燥24小时；
本发明利用实验室的小试烟气净化装置进行实验研究。由小旋转炉窑燃烧燃煤提供燃煤烟气，其烟气量为10Nm3/h。在旋转炉窑出口连接一根直径为100mm的不锈钢管引出烟气，烟气经过空气冷却后温度降低至150℃左右；然后直接进入固定床吸附装置，将制备好的一定量氧化铝脱硫剂小球放置在固定床吸附装置中，烟气的空速为3000h-1。通过外置SO2气瓶调节烟气中SO2浓度。在烟气SO2的体积含量为1％的条件下测试脱硫剂的脱硫效率，结果表明粒径3-5，6-8mm的脱硫效率高于95％，粒径8-10mm的高于90％。
实施例2
一种氢氧化钠、碳酸镁浸渍的脱硫吸附剂，其制备方法包括以下步骤：
(1)分别称取5kg氢氧化钠、1kg碳酸镁固体放置于搅拌桶，溶解100L去离子水中，配置成脱硫剂；
(2)分别称取50kg不同粒径氧化锆小球(直径为3-5，6-8，8-10mm)于烧杯中；
(3)将上述脱硫剂加入不同粒径的氧化铝小球中至液面刚好盖过颗粒，搅拌10min后静置2小时；
(4)倒出多余溶液后，将氧化铝小球放置在室温下晾干干燥24小时；
利用实施例1中的装置测试脱硫剂小球的脱硫效果。其他实验条件不变，将烟气SO2的体积含量调节为0.5％的烟气条件下，粒径3-5mm的高于94％，6-8mm的脱硫效率高于92％，粒径8-10mm的高于90％。
实施例3
一种氢氧化钠、氧化镁浸渍的脱硫吸附剂，其制备方法包括以下步骤：
(1)分别称取1kg氧化镁、8kg氢氧化钠固体放置于搅拌桶，加入100L去离子水中，配置成脱硫剂；
(2)分别称取50kg不同粒径氧化铝小球(直径为3-5，6-8mm)于烧杯中；
(3)将上述脱硫剂加入不同粒径的氧化铝小球中至液面刚好盖过颗粒，搅拌10min后静置2小时；
(4)倒出多余脱硫剂后，将氧化铝小球放置在室温下晾干干燥24小时；
利用实施例1中的装置测试脱硫剂小球的脱硫效果。其他实验条件不变，将烟气SO2的体积含量调节为2.0％的烟气条件下，粒径3-5，6-8mm的氧化铝小球脱硫效率高于95％，粒径8-10mm的高于90％。
可以看出，粒径小的吸附剂单位质量条件下表面积比较大，与烟气接触更加充分，在相同的作用时间条件下其脱硫效率较高；但是过小的吸附剂颗粒在单位填料塔中堆密度较大，从而导致设备运行压力变大，增加设备的运行能耗。因此，选择6-8mm的颗粒吸附剂既能保证较高的烟气脱硫效率，又可以降低系统运行的阻力和能耗。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制被发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种烟气硫氧化物去除用脱硫吸附剂的制备方法，其特征在于，该脱硫吸附剂包括以下质量份组分：碱性脱硫剂1-10份，颗粒物载体50份，所述的颗粒物载体的颗粒物粒径为3-10 mm，所述的颗粒物载体包括氧化铝和/或氧化锆，制备方法包括以下步骤：
（1）将碱性脱硫剂配置成脱硫剂溶液；
（2）将颗粒物载体加入脱硫剂溶液中浸渍，所述浸渍的时间为1-6 h，将脱硫剂包覆在颗粒物载体表面，形成一层脱硫剂层；
（3）将浸渍脱硫剂后的颗粒物载体烘干，即可得到烟气硫氧化物去除用脱硫吸附剂。
2.根据权利要求1所述的一种烟气硫氧化物去除用脱硫吸附剂的制备方法，其特征在于，所述的碱性脱硫剂包括氢氧化钠、氢氧化镁、氢氧化钙、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸镁、碳酸钙、氧化钠、氧化镁或氧化钙中的一种或多种。
3.根据权利要求2所述的一种烟气硫氧化物去除用脱硫吸附剂的制备方法，其特征在于，所述的碱性脱硫剂包括氢氧化钠、氢氧化镁、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸镁、氧化钠或氧化镁中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种烟气硫氧化物去除用脱硫吸附剂的制备方法，其特征在于，所述脱硫剂溶液的质量浓度为1-20%。
5.根据权利要求1所述的一种烟气硫氧化物去除用脱硫吸附剂的制备方法，其特征在于，所述烘干的温度小于80℃，时间为6-24 h。
6.一种如权利要求1-5任一项所述的方法制备的烟气硫氧化物去除用脱硫吸附剂的应用，其特征在于，该脱硫吸附剂应用于烟气中SO2的脱除。
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