CN114887478A - 烟气脱硫脱硝剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明申请涉及一种烟气脱硫脱硝剂及其制备方法，其中烟气脱硫脱硝剂包括复合碳粉、沥青基粘接剂、二氧化钛粉和石棉纤维，复合碳粉由原料煤和活性炭粉组成；以质量百分数计，沥青基粘接剂为复合碳粉的3％～8％，二氧化钛粉为复合碳粉的3％～10％，石棉纤维与复合碳粉的比值为1～3，原料煤为复合碳粉的60％～70％，活性炭粉为复合碳粉的30％～40％。本发明提供的烟气脱硫脱硝剂通过活性炭和二氧化钛作为主要的脱硫脱硝活性成分，并以石棉纤维作为活性成分的载体，可更好地实现烟气与活性炭和二氧化钛等活性成分的接触，充分利用烟气脱硫脱硝剂中更多的活性成分，在较低的处理温度下，以更高的效率实现烟气脱硫脱硝。
Description
技术领域
本发明涉及工业废物处理技术领域，特别是涉及一种烟气脱硫脱硝剂及其制备方法。
背景技术
我国的国计民生持续向好发展，人们越发注重绿色经济的发展，这当中就更加注重对于气体废物的处理，必须保证大气污染物排放符合越来越严格的标准。当然，在处理大气污染物的过程中，例如对于烟气的脱硫脱硝的工作，也需要注重经济性和效率。
对于烟气脱硫脱硝处理，前人已经做出了相当大程度的努力，其中比较成熟的且具有代表性的烟气脱硫技术有石灰石-石膏法、氨法和双碱法等，治理烟气NOx污染物的脱硝技术有SCR(选择性催化还原法)、SNCR(非选择性催化还原法)等，有用尿素添加有机胺或磷酸盐的吸收剂，将NOx还原为氮气，SO2变为硫酸铵。也有采用活性炭、煤粉、沥青等材料作为基础成分制成的脱硫脱硝催化剂，这些材料容易获取，生产也较为简单，经济效应较好。
然而，作为与气体充分接触的脱硫脱硝催化剂，不仅仅需要提升催化剂颗粒的比表面积，使其具有多孔的结构，同时也需要确保烟气能够充分与催化剂成品充分接触，才能够使得气体与催化剂颗粒充分接触。
发明内容
基于此，有必要针对上述提到的至少一个问题，提供一种烟气脱硫脱硝剂及其制备方法。
第一个方面，本申请提供了一种烟气脱硫脱硝剂，包括复合碳粉、沥青基粘接剂、二氧化钛粉和石棉纤维，所述复合碳粉由原料煤和活性炭粉组成；以质量百分数计，所述沥青基粘接剂为所述复合碳粉的3％～8％，所述二氧化钛粉为所述复合碳粉的3％～10％，所述石棉纤维与所述复合碳粉的比值为1～3，所述原料煤为所述复合碳粉的60％～70％，所述活性炭粉为所述复合碳粉的30％～40％。
在第一个方面的某些实现方式中，所述复合碳粉由65％的原料煤和35％的活性炭粉组成。
结合第一个方面和上述实现方式，在第一个方面的某些实现方式中，还包括铵盐，所述铵盐为所述复合碳粉的1％～4％。
结合第一个方面和上述实现方式，在第一个方面的某些实现方式中，所述铵盐选自碳酸氨、碳酸氢铵、尿素、六次甲基四胺中的至少一种。
结合第一个方面和上述实现方式，在第一个方面的某些实现方式中，所述复合碳粉和所述二氧化钛粉的颗粒大小为200目以上。
第二个方面，一种烟气脱硫脱硝剂的制备方法，配制如本申请第一个方面中任一项所述的烟气脱硫脱硝剂，执行下列步骤：
将所述烟气脱硫脱硝剂中的各原料混合并搅拌均匀，得混合原料；
在翻转搅拌状态下，加热所述混合原料加热至500～700℃，保温6～9小时；
将加热保温后的所述混合原料随炉冷却至100～150℃，保温1～3小时后冷却至室温，得到可用于烟气脱硫脱硝的烟气脱硫脱硝剂。
在第二个方面的某些实现方式中，所述得到可用于烟气脱硫脱硝的烟气脱硫脱硝剂的步骤之后，还包括：
将所述烟气脱硫脱硝剂均匀平铺在金属丝网上，再在所述烟气脱硫脱硝剂上铺设另一金属丝网，将两层所述金属丝网通过若干位点扎紧，得到可安装的烟气脱硫脱硝剂。
结合第二个方面和上述实现方式，在第二个方面的某些实现方式中，所述金属丝网的金属材质熔点大于900℃，所述金属丝网的目数为300～600目。
结合第二个方面和上述实现方式，在第二个方面的某些实现方式中，所述在翻转搅拌状态下的步骤中，所述翻转的速率为30～80转/分钟。
本发明的实施例中提供的技术方案带来如下有益技术效果：
本发明提供的烟气脱硫脱硝剂通过活性炭和二氧化钛作为主要的脱硫脱硝活性成分，并以石棉纤维作为活性成分的载体，可更好地实现烟气与活性炭和二氧化钛等活性成分的接触，充分利用烟气脱硫脱硝剂中更多的活性成分，在较低的处理温度下，以更高的效率实现烟气脱硫脱硝。
本申请附加的方面和优点将在后续部分中给出，并将从后续的描述中详细得到理解，或通过对本发明的具体实施了解到。
附图说明
图1为本发明一实施例中烟气脱硫脱硝剂的制备方法的方法流程示意图；
图2为本发明一实施例中可安装的烟气脱硫脱硝剂的横截面结构示意图；
图3为本发明一实施例中一种可安装的烟气脱硫脱硝剂的主视图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的可能的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文已经通过附图描述的实施例。通过参考附图描述的实施例是示例性的，用于使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面，而不能解释为对本发明的限制。此外，如果已知技术的详细描述对于示出的本发明的特征是非必要技术的，则可能将这些技术细节予以省略。
相关领域的技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。
本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本申请的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。
现有技术中，往往将脱硫脱硝剂压制成块状，或者毫米级的粒状，或者制成粉末，通过喷洒的方式喷入到含硫含硝烟气中。这些脱硫脱硝剂本身不能说催化效果差，但采用喷洒的方式，与烟气的接触时间少，催化作用时间短，催化效应不明显，脱硫脱硝的效果也打折扣，还会在烟气中增加新的污染物。而采用块状或粒状的脱硫脱硝剂，由于催化剂颗粒大，往往只有表面的脱硫脱硝剂与烟气中的NOx和SO2反应，内部的大量有效成分难以发挥其作用，催化剂的使用效率较低，生产成本高。
下面以具体地实施例对本发明的技术方案以及该技术方案如何解决上述的技术问题进行详细说明。
本申请第一个方面的实施例提供了一种烟气脱硫脱硝剂，包括复合碳粉、沥青基粘接剂、二氧化钛粉和石棉纤维，复合碳粉由原料煤和活性炭粉组成；以质量百分数计，沥青基粘接剂为复合碳粉的3％～8％，二氧化钛粉为复合碳粉的3％～10％，石棉纤维与复合碳粉的比值为1～3，原料煤为复合碳粉的60％～70％，活性炭粉为复合碳粉的30％～40％。
若复合碳粉是100重量份，其中原料煤60～70份，活性炭粉30～40份，另外，烟气脱硫脱硝剂中还含有3～8份沥青基粘接剂，3～10份的二氧化钛粉，石棉纤维100～300份。沥青基粘接剂可直接选用煤焦油。可选的复合碳粉和二氧化钛粉的粒度都在200目以上，也即可采用颗粒更细的粉末。
本申请所采用的多数原材料实际上在现有技术中已经有使用，但将其与石棉纤维结合，使这些有效成分分散到石棉纤维的纤维表面，却并未发现有现成的技术方案。将制成的烟气脱硫脱硝剂与烟气接触时，可使得烟气充分穿过石棉纤维，与其中的脱硫脱硝有效成分充分接触，从而实现对催化剂的高效利用和充分接触，确保催化剂的有效使用和催化反应的充分进行。
本发明提供的烟气脱硫脱硝剂通过活性炭和二氧化钛作为主要的脱硫脱硝活性成分，并以石棉纤维作为活性成分的载体，可更好地实现烟气与活性炭和二氧化钛等活性成分的接触，充分利用烟气脱硫脱硝剂中更多的活性成分，在较低的处理温度下，以更高的效率实现烟气脱硫脱硝。
可选的，在本申请第一个方面实施例的某些实现方式中，烟气脱硫脱硝剂还包括铵盐，铵盐为复合碳粉的1％～4％。铵盐分解后能够产生气体，这些气体在从原料中溢出时，会使得活性炭、原料煤粉中形成更丰富的孔道，提高烟气脱硫脱硝剂的比表面积。可选的，结合上述实现方式，在本申请第一个方面实施例的某些具体实施方式中，铵盐选自碳酸氨、碳酸氢铵、尿素、六次甲基四胺中的至少一种。
另外，烟气脱硫脱硝剂中还包括氧化铁(Fe2O3)，含量可以为复合碳粉的10％～15％。氧化铁与二氧化钛结合，可以进一步提高脱硝催化效率。
本发明申请第二个方面的实施例则提供了一种烟气脱硫脱硝剂的制备方法，配制如本申请第一个方面中任一项的烟气脱硫脱硝剂，如图1所示，执行下列步骤：
S100：将烟气脱硫脱硝剂中的各原料混合并搅拌均匀，得混合原料。
S200：在翻转搅拌状态下，加热混合原料加热至500～700℃，保温6～9小时。在具有翻转搅拌功能的加热炉中，使得各原料一边被加热结合，一边分散掺和到石棉纤维中，使得石棉纤维沾饱脱硫脱硝的活性成分。可选的，在翻转搅拌状态下的步骤中，翻转的速率为30～80转/分钟，翻转速率既不能太快，也不能太慢，保证石棉纤维与其他粉体材料能够充分混合，并充分进入到石棉纤维内部。
S300：将加热保温后的混合原料随炉冷却至100～150℃，保温1～3小时后冷却至室温，得到可用于烟气脱硫脱硝的烟气脱硫脱硝剂。将加热保温后的混合原料随炉冷却并进行一定的去应力退火，可确保制得的岩体脱硫脱硝剂不容易离散。
可选的，在第二个方面的某些实现方式中，烟气脱硫脱硝剂的制备方法中S300的得到可用于烟气脱硫脱硝的烟气脱硫脱硝剂的步骤之后，还包括：将烟气脱硫脱硝剂均匀平铺在金属丝网上，再在烟气脱硫脱硝剂上铺设另一金属丝网，将两层金属丝网通过若干位点扎紧，得到可安装的烟气脱硫脱硝剂。在实际应用中，为更好地利用烟气脱硫脱硝剂，使其与烟气充分接触，也更好地将烟气脱硫脱硝剂安装到烟气中，需要将烟气脱硫脱硝剂装载到专门的夹具中。如图2和图3所示，将烟气脱硫脱硝剂装夹到两层金属丝网中间，形成具有脱硫脱硝剂的三明治结构，可直接将该烟气脱硫脱硝剂装入烟气处理的装置中，例如放入烟道内，烟气通过夹杂有烟气脱硫脱硝剂的金属丝网，即可发生脱硫脱硝反应，对烟气进行脱硫脱硝处理。可选的，金属丝网中，烟气脱硫脱硝剂的厚度可以是5～10mm。
具体地，在某一实现方式中，金属丝网的金属材质熔点大于900℃，金属丝网的目数为300～600目。例如，可采用低碳钢质的金属丝网。
以下是具体实施例：
实施例1：
选取200目的原料煤60份，200目的活性炭粉40份，3份煤焦油，3份二氧化钛粉，团絮状的石棉纤维100份。
将上述的烟气脱硫脱硝剂中的各原料混合并搅拌均匀，得混合原料。在翻转搅拌状态下，翻转的速率为30转/分钟，加热混合原料加热至500℃，保温6小时。将加热保温后的混合原料随炉冷却至100℃，保温3小时后冷却至室温，得到可用于烟气脱硫脱硝的烟气脱硫脱硝剂。将烟气脱硫脱硝剂均匀平铺在金属丝网上，再在烟气脱硫脱硝剂上铺设另一金属丝网，将两层金属丝网通过若干位点扎紧，得到可安装的烟气脱硫脱硝剂A。
实施例2：
选取200目的原料煤70份，200目的活性炭粉30份，8份煤焦油，10份二氧化钛粉，团絮状的石棉纤维300份。
将上述的烟气脱硫脱硝剂中的各原料混合并搅拌均匀，得混合原料。在翻转搅拌状态下，翻转的速率为80转/分钟，加热混合原料加热至700℃，保温9小时。将加热保温后的混合原料随炉冷却至150℃，保温1小时后冷却至室温，得到可用于烟气脱硫脱硝的烟气脱硫脱硝剂。将烟气脱硫脱硝剂均匀平铺在金属丝网上，再在烟气脱硫脱硝剂上铺设另一金属丝网，将两层金属丝网通过若干位点扎紧，得到可安装的烟气脱硫脱硝剂B。
实施例3：
选取200目的原料煤65份，200目的活性炭粉35份，5份煤焦油，8份二氧化钛粉，团絮状的石棉纤维200份。
将上述的烟气脱硫脱硝剂中的各原料混合并搅拌均匀，得混合原料。在翻转搅拌状态下，翻转的速率为60转/分钟，加热混合原料加热至650℃，保温7小时。将加热保温后的混合原料随炉冷却至120℃，保温2小时后冷却至室温，得到可用于烟气脱硫脱硝的烟气脱硫脱硝剂。将烟气脱硫脱硝剂均匀平铺在金属丝网上，再在烟气脱硫脱硝剂上铺设另一金属丝网，将两层金属丝网通过若干位点扎紧，得到可安装的烟气脱硫脱硝剂C。
实施例4：
选取300目的原料煤65份，300目的活性炭粉35份，5份煤焦油，8份二氧化钛粉，团絮状的石棉纤维200份。
将上述的烟气脱硫脱硝剂中的各原料混合并搅拌均匀，得混合原料。在翻转搅拌状态下，翻转的速率为60转/分钟，加热混合原料加热至650℃，保温7小时。将加热保温后的混合原料随炉冷却至120℃，保温2小时后冷却至室温，得到可用于烟气脱硫脱硝的烟气脱硫脱硝剂。将烟气脱硫脱硝剂均匀平铺在金属丝网上，再在烟气脱硫脱硝剂上铺设另一金属丝网，将两层金属丝网通过若干位点扎紧，得到可安装的烟气脱硫脱硝剂D。
实施例5：
选取200目的原料煤65份，200目的活性炭粉35份，5份煤焦油，8份二氧化钛粉，团絮状的石棉纤维150份。
将上述的烟气脱硫脱硝剂中的各原料混合并搅拌均匀，得混合原料。在翻转搅拌状态下，翻转的速率为60转/分钟，加热混合原料加热至650℃，保温7小时。将加热保温后的混合原料随炉冷却至120℃，保温2小时后冷却至室温，得到可用于烟气脱硫脱硝的烟气脱硫脱硝剂。将烟气脱硫脱硝剂均匀平铺在金属丝网上，再在烟气脱硫脱硝剂上铺设另一金属丝网，将两层金属丝网通过若干位点扎紧，得到可安装的烟气脱硫脱硝剂E。
实施例6：
选取200目的原料煤65份，200目的活性炭粉35份，5份煤焦油，8份二氧化钛粉，尿素2份，团絮状的石棉纤维150份。
将上述的烟气脱硫脱硝剂中的各原料混合并搅拌均匀，得混合原料。在翻转搅拌状态下，翻转的速率为60转/分钟，加热混合原料加热至650℃，保温7小时。将加热保温后的混合原料随炉冷却至120℃，保温2小时后冷却至室温，得到可用于烟气脱硫脱硝的烟气脱硫脱硝剂。将烟气脱硫脱硝剂均匀平铺在金属丝网上，再在烟气脱硫脱硝剂上铺设另一金属丝网，将两层金属丝网通过若干位点扎紧，得到可安装的烟气脱硫脱硝剂F。
实施例7：
选取200目的原料煤65份，200目的活性炭粉35份，5份煤焦油，8份二氧化钛粉，尿素2份，氧化铁粉13份，团絮状的石棉纤维150份。
将上述的烟气脱硫脱硝剂中的各原料混合并搅拌均匀，得混合原料。在翻转搅拌状态下，翻转的速率为60转/分钟，加热混合原料加热至650℃，保温7小时。将加热保温后的混合原料随炉冷却至120℃，保温2小时后冷却至室温，得到可用于烟气脱硫脱硝的烟气脱硫脱硝剂。将烟气脱硫脱硝剂均匀平铺在金属丝网上，再在烟气脱硫脱硝剂上铺设另一金属丝网，将两层金属丝网通过若干位点扎紧，得到可安装的烟气脱硫脱硝剂G。
本申请上述各实施例中得到的烟气脱硫脱硝剂采用本行业通用的活性炭脱硫脱硝值测试标准进行，具体地，脱硫值采用GB/T30202.42013《脱硫脱硝用煤质颗粒活性炭试验方法第4部分脱硫值》的试验方法进行测试，脱硝率采用GB/T 30202.52013《脱硫脱硝用煤质颗粒活性炭试验方法第5部分脱硝率》的试验方法进行测试。
经检测，本实施例的脱硫脱硝活性炭的关键指标如下表所示：
| A | B | C | D | E | F | G | |
| 脱硫值mg/g | 32.1 | 33.5 | 37.6 | 38.1 | 36.8 | 36.2 | 36.5 |
| 脱硝率％ | 51.2 | 52.7 | 56.4 | 55.3 | 55.1 | 57.7 | 65.2 |
根据上述实施例的测试结果，可知该烟气脱硫脱硝剂达到GB/T302012013《脱硫脱硝用煤质活性炭》的优级品的标准。此外，将任一实施例中的烟气脱硫脱硝剂与普通的块状或粒状的脱硫脱硝催化剂相比，实现同等脱硫脱硝效果，所采用的烟气脱硫脱硝剂用量更小，有效时间维持更久。
本技术领域技术人员可以理解，本申请中已经讨论过的各种操作、方法、流程中的步骤、措施、方案可以被交替、更改、组合或删除。进一步地，具有本申请中已经讨论过的各种操作、方法、流程中的其他步骤、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、组合或删除。进一步地，现有技术中的具有与本申请中公开的各种操作、方法、流程中的步骤、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、组合或删除。
术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
应该理解的是，虽然附图的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，其可以以其他的顺序执行。而且，附图的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，其执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其他步骤或者其他步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
以上所述仅是本申请的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。
Claims (9)
1.一种烟气脱硫脱硝剂，其特征在于，包括复合碳粉、沥青基粘接剂、二氧化钛粉和石棉纤维，所述复合碳粉由原料煤和活性炭粉组成；以质量百分数计，所述沥青基粘接剂为所述复合碳粉的3％～8％，所述二氧化钛粉为所述复合碳粉的3％～10％，所述石棉纤维与所述复合碳粉的比值为1～3，所述原料煤为所述复合碳粉的60％～70％，所述活性炭粉为所述复合碳粉的30％～40％。
2.根据权利要求1所述的烟气脱硫脱硝剂，其特征在于，所述复合碳粉由65％的原料煤和35％的活性炭粉组成。
3.根据权利要求1所述的烟气脱硫脱硝剂，其特征在于，还包括铵盐，所述铵盐为所述复合碳粉的1％～4％。
4.根据权利要求3所述的烟气脱硫脱硝剂，其特征在于，所述铵盐选自碳酸氨、碳酸氢铵、尿素、六次甲基四胺中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的烟气脱硫脱硝剂，其特征在于，所述复合碳粉和所述二氧化钛粉的颗粒大小为200目以上。
6.一种烟气脱硫脱硝剂的制备方法，其特征在于，配制如权利要求1～5中任一项所述的烟气脱硫脱硝剂，执行下列步骤：
将所述烟气脱硫脱硝剂中的各原料混合并搅拌均匀，得混合原料；
在翻转搅拌状态下，加热所述混合原料加热至500～700℃，保温6～9小时；
将加热保温后的所述混合原料随炉冷却至100～150℃，保温1～3小时后冷却至室温，得到可用于烟气脱硫脱硝的烟气脱硫脱硝剂。
7.根据权利要求6所述的烟气脱硫脱硝剂的制备方法，其特征在于，所述得到可用于烟气脱硫脱硝的烟气脱硫脱硝剂的步骤之后，还包括：
将所述烟气脱硫脱硝剂均匀平铺在金属丝网上，再在所述烟气脱硫脱硝剂上铺设另一金属丝网，将两层所述金属丝网通过若干位点扎紧，得到可安装的烟气脱硫脱硝剂。
8.根据权利要求7所述的烟气脱硫脱硝剂的制备方法，其特征在于，所述金属丝网的金属材质熔点大于900℃，所述金属丝网的目数为300～600目。
9.根据权利要求6所述的烟气脱硫脱硝剂的制备方法，其特征在于，所述在翻转搅拌状态下的步骤中，所述翻转的速率为30～80转/分钟。
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