CN113499674A - 用于烟气脱硫的吸收剂及其制备方法和组合物的用途 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于烟气脱硫的吸收剂及其制备方法。该吸收剂由包括如下组分的原料制成:石灰粉45~65重量份、铁粉5~25重量份、钢渣5~20重量份、膨润土1~10重量份、尿素5~15重量份和水泥3~15重量份。该吸收剂造价低,强度高,且具有较高的穿透硫容。本发明还公开了一种组合物的用途。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于烟气脱硫的吸收剂及其制备方法和组合物的用途。
背景技术
二氧化硫是具有刺激性的硫氧化物,是大气主要的污染物之一。由于煤和石油通常都含有硫元素,因此燃烧时会生成二氧化硫。当二氧化硫溶于水中,会形成亚硫酸。若将亚硫酸进一步在PM2.5存在的条件下氧化,便会迅速高效生成硫酸。硫酸为酸雨的主要成分,会造成严重的环境污染。
CN1891329A公开了一种碳酸钙、铁粉复合脱硫剂,其采用碳酸钙和铁粉混合,碳酸钙和铁粉的粒径为300~400目。该复合脱硫剂将碳酸钙和铁粉简单混合,然后以液体的形式喷淋,这样容易腐蚀设备,且不利于回收利用。
CN102604712A公开了一种用于煤粉燃烧脱硫的钢渣复合脱硫剂,其由钢渣、石灰石及氧化铝组成。使用时将部分复合脱硫剂与煤粉混合,然后由煤粉燃烧器喷入燃烧炉内,余下的复合脱硫剂由煤粉燃烧器下部的喷料管加入燃烧炉内,煤粉燃烧器与喷料管上下平行布置。该复合脱硫剂中需要使用氧化铝,造价贵,且使用设备具有一定的局限性。
CN112295395A公开了一种烟气脱硫剂及其制备方法。该烟气脱硫剂的原料按照质量百分数计为:改性氢氧化钙、碳酸钙、添加剂及粘结剂。添加剂选自氧化铁、碳酸钠和硫酸锰中的两种或三种;粘结剂选自拟薄水铝石、膨润土和稀硝酸溶液中的一种或多种;改性氢氧化钙为表面活性剂改性的氢氧化钙。其制备过程复杂,造价高,且强度较低。
发明内容
有鉴于此,本发明的一个目的在于提供一种用于烟气脱硫脱硝的吸收剂,该吸收剂造价低,强度高,且具有较高的穿透硫容。本发明的另一目的在于提供一种用于烟气脱硫脱硝的吸收剂的制备方法,该方法所采用的原料廉价、步骤简单,所得的吸收剂强度高,且具有较高的穿透硫容。本发明的另一个目的在于提供一种组合物的用途。
通过以下技术方案实现上述技术目的。
一方面,本发明提供一种用于烟气脱硫脱硝的吸收剂,该吸收剂由包括如下组分的原料制成:
根据本发明的吸收剂,优选地,所述原料中还包括5~30重量份的水。
根据本发明的吸收剂,优选地,膨润土、尿素和水泥的重量比为2:(3~8):(2~7)。
根据本发明的吸收剂,优选地,所述吸收剂为颗粒状。
根据本发明的吸收剂,优选地,所述吸收剂的穿透硫容大于等于83mg/g,所述吸收剂的强度大于等于195N/cm。
另一方面,本发明提供了上述吸收剂的制备方法,包括如下步骤:
(1)将石灰粉、铁粉、钢渣、膨润土、尿素和水泥干混,得到第一混合物;
(2)将第一混合物与水湿混,得到第二混合物;
(3)将第二混合物造粒,然后烘干,得到吸收剂。
根据本发明的制备方法,优选地,烘干温度为150~300℃,烘干时间为1~5h。
根据本发明的制备方法,优选地,干混在混捏机中进行,干混时间为10~30min;湿混在混捏机中进行,湿混时间为20~50min。
再一方面,本发明提供了一种组合物在提高用于烟气脱硫的吸收剂的穿透硫容和/或强度中的用途,所述组合物包括1~10重量份膨润土、5~15重量份尿素和3~15重量份水泥。
根据本发明的用途,优选地,形成吸收剂的原料还包括石灰粉、铁粉和钢渣。
本发明在石灰粉中加入了铁氧化物和钢渣,钢渣的加入可以实现固体废弃物的再利用,此外,钢渣以及铁氧化物与石灰粉结合,也能够提高吸收剂的脱硫能力。膨润土既能够提供一些活性元素,还能够起到一定的赋形功能,其与水泥配合提高了吸收剂的强度。尿素能够使本发明的吸收剂具有均匀且适当的孔隙,既能够提高吸收剂的穿透硫容,也能够提高吸收剂的强度。本发明的各原料组分相互配合,提高了吸收剂的强度且使吸收剂具有较高的穿透硫容。本发明减少了吸收剂的用量,降低了费用。本发明的吸收剂具有较高的强度,其在使用的过程中损耗小,回收利用率高,能够多次使用,且较少了粉尘的产生,不易阻塞设备。
具体实施方式
下面对本发明进行更详细的描述,但本发明不限于此。
<用于烟气脱硫的吸收剂>
本发明的用于烟气脱硫的吸收剂由包括如下组分的原料制成:石灰粉、铁粉、钢渣、膨润土、尿素和水泥。在某些实施方式中,制备吸收剂的原料中还包括水。根据本发明的一个实施方式,制备吸收剂的原料由石灰粉、铁粉、钢渣、膨润土、尿素、水泥和水组成。
在本发明中,石灰粉的用量为45~65重量份;优选为50~60重量份;更优选为55~57重量份。这样能够改善吸收剂的穿透硫容和强度。
在本发明中,铁粉的用量为5~25重量份;优选为8~20重量份;更优选为8~15重量份。这样能够改善吸收剂的穿透硫容和强度。
在本发明中,钢渣的用量为5~20重量份;优选为8~15重量份;更优选为10~13重量份。这样既能够减少造价,又能够改善吸收剂的穿透硫容和强度。
在本发明中,尿素的用量为5~15重量份;优选为8~13重量份;更优选为10~11重量份。这样能够得到均匀且适当的孔隙,兼顾吸收剂的穿透硫容和强度。
在本发明中,膨润土的用量为1~10重量份;优选为2~7重量份;更优选为2~5重量份。这样既能够提供一定的活性元素,还能够提高吸收剂的强度。
在本发明中,水泥的用量为3~15重量份;优选为5~13重量份;更优选为7~10重量份。这样有助于提高吸收剂的强度,且能够保持较高的穿透硫容。
在本发明中,膨润土与尿素的重量比为2:(3~8);优选为2:(4~7);更优选为2:(5~6)。膨润土与水泥的重量比为2:(2~7);优选为2:(3~6);更优选为2:(4~5)。这样的配比有助于改善吸收剂的强度和穿透硫容。
在本发明中,水的用量为5~30重量份;优选为10~25重量份;更优选为15~20重量份。
本发明的吸收剂为固体颗粒状。例如可以为球状或柱状。球状吸收剂的直径可以为2~10mm。柱状吸收剂的直径可以为2~10mm,长度可以为8~15mm。
本发明的吸收剂适用温度为100~200℃;优选为120~170℃;更优选为130~150℃。
本发明的吸收剂采用GB/T 30202.3-2013测试,强度大于等于195N/cm;优选为220~300N/cm;更优选为250~290N/cm。在模拟烟气中SO2的含量为2800mg/Nm3,含水量为10vol%,含氧量为14vol%,模拟烟气温度为140℃,吸收剂与模拟烟气接触时间为7s,待出口烟气的SO2含量为35mg/Nm3时停止实验的条件下测试,吸收剂的穿透硫容大于等于83mg/g;优选为85~95mg/g;更优选为90~95mg/g。
<用于烟气脱硫的吸收剂的制备方法>
本发明的制备方法包括如下步骤:(1)将石灰粉、铁粉、钢渣、膨润土、尿素和水泥干混,得到第一混合物;(2)第一混合物与水湿混,得到第二混合物;(3)将第二混合物造粒,然后烘干,得到吸收剂。各原料的用量如前文所述,在此不再赘述。
干混可以在混捏机中进行。干混时间为10~30min;优选为10~20min;更优选为15~20min。
湿混可以在混捏机中进行。水可以分多次加入到第一混合物中,例如3~5次。湿混时间可以为20~50min;优选为25~40min;更优选为30~40min。
造粒可以在造粒机中进行。
烘干温度可以为150~300℃;优选为200~300℃;更优选为200~250℃。烘干时间可以为1~5h;优选为2~5h;更优选为2~4h。
<组合物的用途>
本发明发现,包括1~10重量份膨润土,5~15重量份尿素和3~15重量份水泥的组合物能够提高用于烟气脱硫的吸收剂的穿透硫容和/或强度。因此,本发明提供一种组合物在提高用于烟气脱硫的吸收剂的穿透硫容和/或强度中的用途,所述组合物包括1~10重量份膨润土,5~15重量份尿素和3~15重量份水泥。根据本发明的一个实施方式,组合物由1~10重量份膨润土,5~15重量份尿素和3~15重量份水泥组成。
在本发明中,尿素的用量为5~15重量份;优选为8~13重量份;更优选为10~11重量份。这样能够得到均匀且适当的孔隙,将吸收剂的穿透硫容和强度均保持在较高水平。
在本发明中,膨润土的用量为1~10重量份;优选为2~7重量份;更优选为2~5重量份。这样既能够提供一定的活性元素,还能够提高吸收剂的强度。
在本发明中,水泥的用量为3~15重量份;优选为5~13重量份;更优选为7~10重量份。这样有助于提高吸收剂的强度,且能够保持较高的穿透硫容。
在本发明中,膨润土与尿素的重量比为2:(3~8);优选为2:(4~7);更优选为2:(5~6)。膨润土与水泥的重量比为2:(2~7);优选为2:(3~6);更优选为2:(4~5)。这样的配比有助于改善吸收剂的强度和穿透硫容。
在上述组合物的基础上,形成用于烟气脱硫的吸收剂的原料还包括石灰粉、铁粉和钢渣。这些原料的用量如前所述,这里不再赘述。
下面介绍测试方法:
强度是指吸收剂在发生破坏时所受到的应力。强度采用GB/T 30202.3-2013《脱硫脱硝用煤质颗粒活性炭试验方法》进行测试,具体测试方法如下:
(1)样品准备:随机抽取表面光滑,规则和长径比不小于1的20粒试料;(2)仪器预备:调节耐压强度仪的零点;(3)样品测试:将各试料沿圆柱轴向方向放置于下夹具V型槽内,开启耐压强度测定仪,记录试样压碎瞬间的压力值,压力值大于50daN时以50daN计。(4)强度计算:20次测定平均值即为所求强度。
穿透硫容指单位体积的吸收剂在脱硫时确保工艺净化度指标时所能吸收硫的容量。测试条件如下:模拟烟气中SO2的含量为2800mg/Nm3,含水量为10vol%,含氧量为14vol%;模拟烟气温度为140℃,吸收剂与模拟烟气接触时间为7s,待出口烟气的SO2含量为35mg/Nm3时停止实验。
实施例1~3
将石灰粉、铁粉、钢渣、膨润土、尿素和水泥在混捏机中干混15min,得到第一混合物;
分三次向第一混合物中将入去离子水,湿混30min,得到第二混合物;
将第二混合物在造粒机中造粒,得到圆柱形的复合颗粒;复合颗粒的粒径为5~10mm,长度为8~15mm。
将复合颗粒在200℃下烘干3h,冷却后得到吸收剂。
各原料用量如表1所示,吸收剂的性能如表2所示。
表1
实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | |
石灰粉(重量份) | 56 | 58 | 53 |
铁粉(重量份) | 10 | 10 | 10 |
钢渣(重量份) | 12 | 12 | 12 |
膨润土(重量份) | 4 | 4 | 4 |
尿素(重量份) | 10 | 8 | 13 |
水泥(重量份) | 8 | 8 | 8 |
三次总共加水量(重量份) | 15 | 15 | 15 |
比较例1
除将尿素替换为碳酸氢铵外,其余同实施例1。所得吸收剂的性能如表2所示。
比较例2
除将尿素替换为淀粉外,其余同实施例1。所得吸收剂的性能如表2所示。
比较例3
除将尿素替换为秸秆外,其余同实施例1。所得吸收剂的性能如表2所述。
表2
比较例1-3分别将实施例1中的尿素替换为碳酸氢铵、淀粉和秸秆,由表2可知比较例1-3吸收剂的穿透硫容和强度均明显小于实施例1。由此可见,尿素与膨润土和水泥配合能够显著提高吸收剂的硫容和强度;而将尿素替换为碳酸氢铵、淀粉或秸秆,则均不能达到本发明的效果,因而将尿素、膨润土和水泥联合使用并非为常规选择。
实施例1-3的区别在于尿素的用量不同,由表2可知,尿素的用量增加,吸收剂的强度增加;穿透硫容则随尿素的用量增加呈现先增大后减小的趋势。由此可见,尿素的用量对于吸收剂的穿透硫容和强度具有重要影响,尿素的用量并非为常规选择。
本发明并不限于上述实施方式,在不背离本发明的实质内容的情况下,本领域技术人员可以想到的任何变形、改进、替换均落入本发明的范围。
Claims (10)
2.根据权利要求1所述的吸收剂,其特征在于,所述原料中还包括5~30重量份的水。
3.根据权利要求1所述的吸收剂,其特征在于,膨润土、尿素和水泥的重量比为2:(3~8):(2~7)。
4.根据权利要求1所述的吸收剂,其特征在于,所述吸收剂为颗粒状。
5.根据权利要求1所述的吸收剂,其特征在于,所述吸收剂的穿透硫容大于等于83mg/g,所述吸收剂的强度大于等于195N/cm。
6.根据权利要求2所述的吸收剂的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)将石灰粉、铁粉、钢渣、膨润土、尿素和水泥干混,得到第一混合物;
(2)将第一混合物与水湿混,得到第二混合物;
(3)将第二混合物造粒,然后烘干,得到吸收剂。
7.根据权利要求6所述的制备方法,其特征在于,烘干温度为150~300℃,烘干时间为1~5h。
8.根据权利要求6所述的制备方法,其特征在于,干混在混捏机中进行,干混时间为10~30min;湿混在混捏机中进行,湿混时间为20~50min。
9.一种组合物在提高用于烟气脱硫的吸收剂的穿透硫容和/或强度中的用途,其特征在于,所述组合物包括1~10重量份膨润土、5~15重量份尿素和3~15重量份水泥。
10.根据权利要求9所述的用途,其特征在于,形成吸收剂的原料还包括石灰粉、铁粉和钢渣。
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