CN114452811B - 一种脱硫脱硝剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种脱硫脱硝剂及其制备方法，所述脱硫脱硝剂包括以下重量份数的原料：碱性金属化合物80份～110份、过渡金属氧化物催化剂3份～7份以及粘结剂3份～7份。本发明通过将碱性金属化合物、过渡金属氧化物催化剂以及粘结剂的原料复配制备，得到可同时进行脱硫脱硝且环境的温度低于260℃时，脱硫脱硝效率便能达到较高的效率。

Description

一种脱硫脱硝剂及其制备方法
技术领域
本发明涉废气处理剂技术领域，特别涉及一种脱硫脱硝剂及其制备方法。
背景技术
氮氧化物与硫氧化物是废气中常见的两种酸性气体成分，对于环境具有很大的危害性。
选择性催化还原法进行脱硝因为其排除产物的没有二次污染，相较于湿法脱硝和非催化氧化脱硝等工更加具有环保性，因此在工业上大规模使用。但是该法往往在脱硝时需要使烟气的温度在300℃以上，且脱硝率比较低。工业脱硫则是仅仅采用碱性试剂进行脱硫，而目前的脱硫效率都较低。与此同时，现今市面上还鲜少可同时用于脱硫及脱硝的产品。
发明内容
本发明的主要目的是提出一种脱硫脱硝剂及其制备方法，旨在提供针对废气脱硫脱硝效果好且使用环境温度低的脱硫脱硝剂。
为实现上述目的，本发明提出一种脱硫脱硝剂，所述脱硫脱硝剂包括以下重量份数的原料：碱性金属化合物80份～110份、过渡金属氧化物催化剂3份～7份以及粘结剂3份～7份。
可选地，所述脱硫脱硝剂的原料还包括重量份数为5份～15份的碱性铵盐；和/或，
所述脱硫脱硝剂的原料还包括重量份数为5份～10份的蒙脱石材料；和/或，
所述脱硫脱硝剂的原料还包括重量份数为1份～5份的纤维材料。
可选地，所述碱性金属化合物包括生石灰、熟石灰、碳酸钙、碳酸钠、碳酸镁、碳酸氢镁、碳酸氢钠，碳酸氢钙和碳酸钾中的至少一种；和/或，
所述粘结剂包括拟薄水铝石和羟丙基甲基纤维素的至少一种；和/或，
所述过渡金属氧化物催化剂包括锰铜复合氧化物、锰铈铁复合氧化物和氧化镧中的至少一种。
可选地，所述过渡金属氧化物催化剂包括以下重量份数的组分：
锰铜复合氧化物0.5份～5份及锰铈铁复合氧化物0.5份～4份。
可选地，所述过渡金属氧化物催化剂包括以下重量份数的组分：
锰铜复合氧化物0.5份～1.5份及锰铈铁复合氧化物3.5份～4.5份。
可选地，所述锰铜复合氧化物由包括以下重量份数的组分混合后煅烧而得：
氧化锰40份～80份及碳酸铜10份～30份；和/或，
所述锰铈铁复合氧化物由包括以下重量份数的份数混合后煅烧而得：
氧化锰40份～80份、氧化铈20份～60份及碳酸铁15份～45份。
可选地，所述纤维材料包括碳纤维和玻璃纤维中的至少一种；和/或，
所述蒙脱石材料包括蒙脱石和膨润土中的至少一种。
此外，本发明还提供一种上述脱硫脱硝剂的制备方法，所述脱硫脱硝剂的制备方法包括以下步骤：
将碱性金属化合物、过渡金属氧化物、粘结剂以及水混合后挤出，得到挤出体；
将所述挤出体进行活化及干燥，即得。
本发明中，通过将碱性金属化合物、过渡金属氧化物催化剂以及粘结剂的原料复配制备，得到可同时进行脱硫脱硝的脱硫脱硝剂，在环境的温度低于260℃时，SO2和NO便能达到较高的脱除效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅为本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明脱硫脱硝试剂的制备流程图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。
需要说明的是，实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。此外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
鉴于背景技术中鲜有同时脱硫脱硝用的产品，脱硝产品不仅需要在几百摄氏度的高温环境下使用，且现有脱硫产品与脱硝产品脱除效率低下的技术问题。
本发明提供了一种脱硫脱硝剂，所述脱硫脱硝剂包括以下重量份数的原料：碱性金属化合物80份～110份、过渡金属氧化物催化剂3份～7份以及粘结剂3份～7份。
本发明中，通过将碱性金属化合物、过渡金属氧化物催化剂以及粘结剂的原料复配制备，得到可同时进行脱硫脱硝的脱硫脱硝剂，在环境的温度低于260℃时，SO2和NO便能达到较高的脱除效率。
在本实施例中，所述碱性金属化合物包括生石灰、熟石灰、碳酸钙、碳酸钠、碳酸镁、碳酸氢镁、碳酸氢钠，碳酸氢钙和碳酸钾中的至少一种；所述粘结剂包括拟薄水铝石和羟丙基甲基纤维素的至少一种；所述过渡金属氧化物催化剂包括锰铜复合氧化物、锰铈铁复合氧化物和氧化镧中的至少一种。
进一步，所述粘结剂选择拟薄水铝石；所述碱性金属化合物包括熟石灰及碳酸钙；所述述过渡金属氧化物催化剂包括锰铜复合氧化物及锰铈铁复合氧化物；采取上述选择，可进一步提高脱硫、脱硝效率。
在组分配比选择上，碱性金属化合物85份～100份、过渡金属氧化物催化剂4份～6份以及粘结剂4份～6份时，可进一步提高脱硫、脱硝效率。
进一步，所述过渡金属氧化物催化剂包括以下重量份数的组分：
锰铜复合氧化物0.5份～5份及锰铈铁复合氧化物0.5份～4份。
所述过渡金属氧化物采取比例是，脱硫脱硝效率均进一步提高。
更进一步，所述过渡金属氧化物催化剂包括以下重量份数的组分：
锰铜复合氧化物0.5份～1.5份、锰铈铁复合氧化物3.5份～4.5份。
采取上述进一步技术方案时，脱硫脱硝效率更优。
在本实施例中，所述锰铜复合氧化物由包括以下重量份数的组分混合后煅烧而得：
氧化锰：40份～80份及碳酸铜：10份～30份。
在本实施例中，所述锰铈铁复合氧化物由包括以下重量份数的份数混合后煅烧而得：
氧化锰：40份～80份、氧化铈：20份～60份及碳酸铁：15份～45份。
在本发明，所述脱硫脱硝剂的原料还包括重量份数为5份～15份的碱性铵盐，具体包括碳酸铵以及碳酸氢铵中的至少一种。在原料中加入碱性铵盐可以将脱硫脱硝效率进一步提高。
在本发明中，所述脱硫脱硝剂的原料还包括重量份数为5份～10份的蒙脱石材料，在本实施例中，所述蒙脱石材料蒙脱石或包含蒙脱石的物质，具体地，所述蒙脱石材料包括蒙脱石和膨润土中的至少一种。
本发明中，加入蒙脱石材料可进一步提高脱硫脱硝效率。
在本发明中，所述脱硫脱硝剂的原料还包括重量份数为1份～5份的纤维材料，具体地，所述纤维材料包括碳纤维和玻璃纤维中的至少一种。
本发明中，加入纤维材料可进一步提高脱硫脱硝效率，采用玻璃纤维脱硫脱硝效率更优。
进一步，所述纤维材料的重量份数为2份～4份时，脱硫脱硝效果最优。
此外，本发明还提供一种上述脱硫脱硝剂的制备方法，参见图1，所述脱硫脱硝剂的制备方法包括以下步骤：
步骤S10：将碱性金属化合物、过渡金属氧化物催化剂、粘结剂以及水混合后，得到混合体；
步骤S20：将所述混合体挤出，得到挤出体；
步骤S30：将所述挤出体进行活化及干燥，即得。
采取上述方法可制备出脱硫脱硝效果好的脱硫脱硝剂。
步骤S10中，将碱性金属化合物、过渡金属氧化物催化剂、粘结剂以及水混合的过程中，同时加入碱性铵盐、蒙脱石材料和纤维材料中的至少一种。
采取上述方法可制备出脱硫脱硝效果进一步提升的硫脱硝剂。
步骤S20包括；
将所述混合体进行碾压10～20分钟后，加入螺杆挤出机挤成梅花状条形的挤出体。
步骤S30包括：将所述挤出体采用130℃～150℃的蒸汽条件进行活化，再进行干燥后将所述挤出体的水分干燥到≤5％。
在步骤S10前，还包括过渡金属氧化物的制备，具体包括所述锰铜复合氧化物的制备与所述锰铈铁复合氧化物的制备。
所述锰铜复合氧化物由包括以下重量份数的组分混合后煅烧而得：
氧化锰：40份～80份及碳酸铜：10份～30份。
具体包括：将氧化锰与碳酸铜，在研磨到600目以上，得到锰铜原料粉末；
将所述锰铜原料粉末添加到450～550重量份的水中搅拌20h～30h锰铜浆料；
将所述锰铜浆料在280℃～350℃烘烤6h～10h后在研磨机中粉碎到600目以上，得所述锰铜复合氧化物。
本发明实施例中，采取表1的工艺参数制不同型号的锰铜复合氧化物。
表1锰铜复合氧化物制备参数
Figure BDA0003435325810000051
Figure BDA0003435325810000061
所述锰铈铁复合氧化物由包括以下重量份数的组分混合后煅烧而得：
40～80重量份的氧化锰，20～60重量份的氧化铈和15～45重量份的碳酸铁。
具体包括：将氧化锰、氧化铈与碳酸铁，在研磨到600目以上，得到锰铈铁原料粉末；
将所述锰铈铁原料粉末添加到450～550重量份的水中搅拌20h～30h锰铈铁浆料；
将所述锰铈铁浆料在380℃～420℃烘烤6h～10h后在研磨机中粉碎到600目以上，得所述锰铈铁复合氧化物。
本发明实施例中，采取表2的工艺参数制不同型号的锰铈铁复合氧化物。
表2锰铈铁复合氧化物
Figure BDA0003435325810000062
Figure BDA0003435325810000071
以下结合具体实施例和附图对本发明的技术方案作进一步详细说明，应当理解，以下实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明具体实施例中，其原料说明如下所示：
蒙脱石：购于灵寿县拓琳矿产品加工厂，货号TL-6000；
玻璃纤维：购于杭州高科复合材料有限公司，无碱玻璃纤维粉，直径30微米，颗粒大小20目。
拟薄水铝石：购于淄博百大化工有限公司，普通低钠型，胶溶指数≥95％，孔容≥0.3ml/g，比表面积≥250m2/g。
实施例1～实施例3
实施例1～实施例3提供脱硫脱硝剂，其制备原料包括如表3以下重量份数的组分。
表3实施例1～实施例3的脱硫脱硝剂
Figure BDA0003435325810000072
实施例1～实施例3还提供对应脱硫脱硝剂的制备方法，步骤如下：
步骤S10：将碱性金属化合物、过渡金属氧化物催化剂、粘结剂按表3与25～35质量份的水混合后，得到混合体，水的添加量根据换合体的物料情况灵活调节，混合但不形成流体。
步骤S20：将所述混合体进行碾压10～20分钟后，加入螺杆挤出机挤成梅花状条形的挤出体。
步骤S30：将所述挤出体采用130℃～150℃的蒸汽条件进行活化，再进行干燥后将所述挤出体的水分干燥到≤5％，即得。
实施例1～实施例3中涉及的具体参数如表4所示。
表4实施例1～实施例3脱硫脱硝剂的具体参数
碾压时间(min) 活化温度(℃)
实施例1 10 130
实施例2 15 140
实施例3 20 150
实施例4～实施例7
实施例4～实施例7提供的脱硫脱硝剂，其制备原料包括如表5以下重量份数的组分。
表5实施例4～实施例7的脱硫脱硝剂
Figure BDA0003435325810000081
实施例4～实施例7还提供对应脱硫脱硝剂的制备方法，步骤如下：
步骤S10：将碱性金属化合物、过渡金属氧化物催化剂、粘结剂按表5与25～35质量份的水混合后，得到混合体，水的添加量根据换合体的物料情况灵活调节，混合但不形成流体。
步骤S20：将所述混合体进行碾压10～20分钟后，加入螺杆挤出机挤成梅花状条形的挤出体。
步骤S30：将所述挤出体采用130℃～150℃的蒸汽条件进行活化，再进行干燥后将所述挤出体的水分干燥到≤5％，即得。
实施例4～实施例7中涉及的具体参数如表6所示。
表6实施例4～实施例7脱硫脱硝剂的具体参数
碾压时间(min) 活化温度(℃)
实施例4 10 130
实施例5 15 140
实施例6 20 150
实施例7 15 140
实施例8～实施例11
实施例8～实施例11提供的脱硫脱硝剂，其制备原料包括如表7以下重量份数的组分。
表7实施例8～实施例11的脱硫脱硝剂
Figure BDA0003435325810000091
Figure BDA0003435325810000101
实施例8～实施例11还提供对应脱硫脱硝剂的制备方法，步骤如下：
步骤S10：将碱性金属化合物、过渡金属氧化物催化剂、粘结剂按表7与25～35质量份的水混合后，得到混合体，水的添加量根据换合体的物料情况灵活调节，混合但不形成流体。
步骤S20：将所述混合体进行碾压10～20分钟后，加入螺杆挤出机挤成梅花状条形的挤出体。
步骤S30：将所述挤出体采用130℃～150℃的蒸汽条件进行活化，再进行干燥后将所述挤出体的水分干燥到≤5％，即得。
实施例8～实施例11中涉及的具体参数如表8所示。
表8实施例8～实施例11脱硫脱硝剂的具体参数
碾压时间(min) 活化温度(℃)
实施例8 10 130
实施例9 15 140
实施例10 20 150
实施例11 15 140
实施例12～实施例16
实施例12～实施例16提供的脱硫脱硝剂，其制备原料包括如表9以下重量份数的组分。
表9实施例12～实施例16的脱硫脱硝剂
Figure BDA0003435325810000102
Figure BDA0003435325810000111
实施例12～实施例16还提供对应脱硫脱硝剂的制备方法，步骤如下：
步骤S10：将碱性金属化合物、过渡金属氧化物催化剂、粘结剂按表9与25～35质量份的水混合后，得到混合体，水的添加量根据换合体的物料情况灵活调节，混合但不形成流体。
步骤S20：将所述混合体进行碾压10～20分钟后，加入螺杆挤出机挤成梅花状条形的挤出体。
步骤S30：将所述挤出体采用130℃～150℃的蒸汽条件进行活化，再进行干燥后将所述挤出体的水分干燥到≤5％，即得。
实施例12～实施例16中涉及的具体参数如表10所示。
表10实施例12～实施例16脱硫脱硝剂的具体参数
碾压时间(min) 活化温度(℃)
实施例12 10 140
实施例13 15 140
实施例14 20 140
实施例15 15 140
实施例16 15 140
对比例1
本对比例提供一种脱硫脱硝剂，其组分及制备方法与实施例16大体一致，唯一不同的是无过渡金属氧化物催化剂组分。
对比例2
本对比例提供一种脱硫脱硝剂，其组分及制备方法大体与实施例16一致，唯一不同的是无碱性金属化合物组分。
对比例3
本对比例提供一种脱硫脱硝剂，其组分及制备方法与实施例16大体一致，唯一不同的是无粘结剂组分。
实施例17
本实施例将对实施例1～实施例16及对比例1～3的脱硫脱硝剂进行脱硫脱硝性能检测，具体操作方法如下：
脱硫脱硝性能测试：脱硫脱硝效果试验前，制造试验装置(含常温～250℃反应器，NO与SO2混合气钢瓶及进反应器管路系统，反应器中烟气出口管路，烟气分析仪)。
a.反应器填装16g脱硫脱硝剂，温度设置为250℃。开启NO与SO2混合气钢瓶，NO、SO2浓度均为400mg/Nm3，流速5L/min，接通旁路，在反应器烟气出口管路接烟气分析仪，测NO、SO2原始浓度；
b.待烟气分析仪NO、SO2浓度稳定后，关闭旁路，打开烟气主管路，烟气通过装有脱硫脱硝剂的反应器，流量5L/min，测尾气的NO、SO2浓度，计算NO、SO2脱除效率，结果如表11所示。
表11实施例1～实施例16与对比例1～3的NO、SO2脱除效率
Figure BDA0003435325810000121
Figure BDA0003435325810000131
从表11可以看出，实施例1～实施例16相较于对比例1而言，加入了过渡金属氧化物催化剂；相较于对比例2而言，加入了碱性金属化合物；相较于对比例3，加入了粘结剂组分，实施例1～实施例16在250℃的条件下可将NO的脱除效率提高至80％以上，将SO2的脱除效率提高至90％以上。
此外，加入纤维材料后的脱硫脱硝剂可在250℃的情况下，可将NO的脱除效率提高至85％以上，将SO2的脱除效率提高至90％以上。
加入蒙脱石材料后的脱硫脱硝剂可在250℃的情况下，可将NO的脱除效率提高至85％以上，可将SO2的脱除效率提高至90％以上。
加入碱性铵盐的脱硫脱硝剂可在250℃的情况下，可将NO的脱除效率提高至88％以上，可将SO2的脱除效率提高至90％以上。
同时加入纤维材料与蒙脱石材料可在250℃的情况下，可将NO的脱除效率提高至90％以上，可将SO2的脱除效率提高至90％以上。
同时加入纤维材料与碱性铵盐可在250℃的情况下，可将NO的脱除效率提高至90％以上，可将SO2的脱除效率提高至90％以上。
最后，本发明研究团队发现在加入纤维材料和碱性铵盐时，将过渡金属氧化物的比例控制在锰铜复合氧化物0.5份～1.5份、锰铈铁复合氧化物3.5份～4.5份时，可将NO的脱除效率提高至95％以上，可将SO2的脱除效率提高至95％以上；且在碱性铵盐组分为10份～15份时，NO的脱除效率提高与SO2的脱除效率将进一步提高。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，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，均应包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种脱硫脱硝剂，其特征在于，所述脱硫脱硝剂包括以下重量份数的原料：碱性金属化合物80份~110份、过渡金属氧化物催化剂3份~7份以及粘结剂3份~7份；其中，所述过渡金属氧化物催化剂包括锰铜复合氧化物、锰铈铁复合氧化物中的至少一种；
所述锰铜复合氧化物由包括以下重量份数的组分混合后煅烧而得：
氧化锰40份~80份及碳酸铜10份~30份；和/或，
所述锰铈铁复合氧化物由包括以下重量份数的组分混合后煅烧而得：
氧化锰40份~80份、氧化铈20份~60份及碳酸铁15份~45份。
2.如权利要求1所述的脱硫脱硝剂，其特征在于，所述脱硫脱硝剂的原料还包括重量份数为5份~15份的碱性铵盐；和/或，
所述脱硫脱硝剂的原料还包括重量份数为5份~10份的蒙脱石材料；和/或，
所述脱硫脱硝剂的原料还包括重量份数为1份~5份的纤维材料。
3.如权利要求1所述的脱硫脱硝剂，其特征在于，所述碱性金属化合物包括生石灰、熟石灰、碳酸钙、碳酸钠、碳酸镁、碳酸氢镁、碳酸氢钠，碳酸氢钙和碳酸钾中的至少一种；和/或，
所述粘结剂包括拟薄水铝石和羟丙基甲基纤维素的至少一种。
4.如权利要求3所述的脱硫脱硝剂，其特征在于，所述过渡金属氧化物催化剂包括以下重量份数的组分：
锰铜复合氧化物0.5份~5份及锰铈铁复合氧化物0.5份~4份。
5.如权利要求3所述的脱硫脱硝剂，其特征在于，所述过渡金属氧化物催化剂包括以下重量份数的组分：
锰铜复合氧化物0.5份~1.5份及锰铈铁复合氧化物3.5份~4.5份。
6.如权利要求2所述的脱硫脱硝剂，其特征在于，所述纤维材料包括碳纤维和玻璃纤维中的至少一种；和/或，
所述蒙脱石材料包括蒙脱石和膨润土中的至少一种。
7.一种如权利要求1~6任一项所述的脱硫脱硝剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将碱性金属化合物、过渡金属氧化物催化剂、粘结剂以及水混合后，得到混合体；
将所述混合体挤出，得到挤出体；
将所述挤出体进行活化及干燥，即得。
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