CN115228261A - 一种高温烟气直接脱氯除尘的移动床工艺方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高温烟气直接脱氯除尘的移动床工艺方法及装置，属于脱氯技术领域。所述装置包括脱氯剂加注锁斗、移动床脱氯塔、废脱氯剂储罐，所述脱氯剂加注锁斗与所述移动床脱氯塔的顶部连通，所述移动床脱氯塔的底部与所述废脱氯剂储罐连通，所述移动床脱氯塔的顶部开口处设置有脱氯剂加注控制阀，所述移动床脱氯塔的底部开口处设置有脱氯剂排出控制阀；所述移动床脱氯塔的顶部侧壁上开设有净化高温烟气出口，所述移动床脱氯塔的底部侧壁上开设有高温烟气入口；所述脱氯剂加注锁斗上开设有脱氯剂加料口；所述废脱氯剂储罐上开设有废脱氯剂卸料口。本发明提供的装置结构简单，脱氯除尘工艺方法脱氯精度高、操作运行稳定，不产生二次污染。

Description

一种高温烟气直接脱氯除尘的移动床工艺方法及装置
技术领域
本发明属于脱氯技术领域，具体涉及一种高温烟气直接脱氯除尘的移动床工艺方法及装置。
背景技术
随着人们环保意识的不断增强和社会环保法规的日趋严格，对生活和工业废弃物的处理越来越受到重视。生活和工业废弃物主要包括固体生活垃圾、固体工业废物、液体工业废物和气体工业废物等，目前对生活和工业废弃物的处理方法中高温焚烧仍是重要手段。一般情况下，生活和工业废弃物通过高温焚烧就可以将大量有害物质转化为无害物质而排放，少量含硫化合物和含氮化合物也有成熟的处理方法。但是在居民生活垃圾、废旧塑料、化工废料、医疗垃圾等含氯废物的高温焚烧过程中会产生高浓度的HCl气体，HCl气体除对环境造成较大破坏外，还对生产设备带来较大腐蚀问题，影响安全生产。
高温烟气脱氯主要有干法(含半干法)和湿法两种方法。干法脱氯一是在烟道气在喷洒固态Ca(OH)2颗粒，通过HCl与Ca(OH)2反应生成氯化钙从而达到脱氯的目的；二是利用固定床反应器内的CaO基脱氯剂脱脱氯。在烟道气中喷洒固态Ca(OH)2颗粒脱氯操作简单，运行成本低，曾得到广泛应用，但是该方法脱氯效率低、运行过程产生粉尘、烟气降温过程中产生低温二噁英等不利因素限制了该方法的应用；利用固定床反应器内的CaO基脱氯剂高温脱除HCl的过程脱氯效率高、脱氯过程不产生二噁英，能够满足精脱氯的要求，但是该方法也存在切换频繁、运行过程脱氯剂氯容偏低以及烟气粉尘沉积造成床层压降增大等不利因素。湿法脱氯主要包括酸吸收、碱洗和水洗等过程，但是由于过程存在设备腐蚀严重、烟气降温过程产生二噁英和含盐废水处理等问题。
白泥是工业制碱和碱处理过程中排放的碱性废渣，主要成分为CaCO3和CaCl2；赤泥是炼铝行业产生的碱性废渣，含有多种金属氧化物，如Fe2O3、CaO、NaO、MgO等，并含有大量SiO2、Al2O3等物质，可起到骨架支撑作用；电石渣是电石水解获取乙炔气过程中产生的残渣，其主要成分为Ca(OH)2，并还有少量CaCO3、CaSO4、Mg(OH)2等。白泥、赤泥和电石渣这三种工业固体废弃物含有大量的钙基物质，是优良的脱氯材料，以其制备脱氯剂，可以实现以废治废，具有极大的意义。现有技术中，文献1(胡学武,胡宾生,贵永亮,等.以赤泥和熟石灰为活性组分制备高炉炉顶煤气脱氯剂[J].铸造技术,2017,38(4):4.)公开了一种脱氯剂，该脱氯剂以熟石灰为主要活性组分，以氧化铷为活性助剂，同时掺杂少量赤泥。其中赤泥含量较低，约为15％。该脱氯剂活性温度约为150℃，不适用于高温烟气脱氯。
文献2([1]李诗杰,韩奎华,郝力勇,等.钙基废弃物对生物质燃烧脱氯的影响[J].化工进展,2017,36(5):5.)公开了一种赤泥、白泥、电石渣三种钙基废弃物分别作为脱氯剂脱除生物质燃烧烟气中氯化氢，结果表明这三种物质均为优良的高温脱氯材料。但该论文并未对三种钙基废弃物进行处理，且未考察三种物质的联合使用，其氯容较低。
专利文献CN113372963A公开了一种用于高炉煤气的脱氯剂，该脱氯剂主要由氢氧化钙、碳酸钙和载体材料组成，并添加了少量氧化锌、赤泥和电石渣，其中赤泥和电石渣含量均不到10％，造价较高。另外，该脱氯剂主要适用于低温烟气脱氯(20～150℃)，不适用于高温烟气脱氯。
因此，亟待开发一种新脱氯效率高、不产生二次污染(即不产生二噁英和粉尘)的高温烟气连续脱氯技术。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种高温烟气直接脱氯除尘的移动床工艺方法及装置，装置结构简单，脱氯除尘工艺方法脱氯精度高、操作运行稳定，不产生二次污染。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
第一方面，本发明提供一种高温烟气直接脱氯除尘的移动床装置，包括脱氯剂加注锁斗、移动床脱氯塔、废脱氯剂储罐，所述脱氯剂加注锁斗与所述移动床脱氯塔的顶部连通，所述移动床脱氯塔的底部与所述废脱氯剂储罐连通，所述移动床脱氯塔的顶部开口处设置有脱氯剂加注控制阀，所述移动床脱氯塔的底部开口处设置有脱氯剂排出控制阀；所述移动床脱氯塔的顶部侧壁上开设有净化高温烟气出口，所述移动床脱氯塔的底部侧壁上开设有高温烟气入口；所述脱氯剂加注锁斗上开设有脱氯剂加料口；所述废脱氯剂储罐上开设有废脱氯剂卸料口。
显然，上述技术方案中，高温烟气通过气体分布器(图中未示意)进入移动床脱氯塔底部，在脱氯反应器内高温烟气中的HCl和Cl2与移动床内自上而下移动的脱氯剂中的CaO反应生成CaCl2，从而脱除高温烟气中的HCl；净化高温烟气从移动床脱氯塔顶部排出，与HCl反应后失活的脱氯剂从移动床脱氯塔底部排出。根据移动床脱氯塔底部排出脱氯剂的量在移动床脱氯塔上部加入等量新鲜脱氯剂；高温烟气在通过移动床脱氯塔的过程中其中的粉尘被脱氯剂小球吸附过滤而达到除尘的目的。高温烟气与移动脱氯剂逆流接触有以下优势，一是接近失活的脱氯剂与初始高浓度氯化物接触反应进行粗脱氯，然后氯化物浓度逐渐降低的高温烟气与新鲜脱氯剂接触反应，有利于提高脱氯精度；同样，小球脱氯剂除尘效果也是这样。
优选的，所述脱氯剂加料口处设置有脱氯剂加料阀。
优选的，所述废脱氯剂卸料口处设置有废脱氯剂卸料阀。
第二方面，本发明提供一种利用上述移动床装置进行高温烟气直接脱氯除尘的工艺方法，包括如下步骤：
S11、关闭废脱氯剂排出控制阀和废脱氯剂卸出阀，打开脱氯剂加料阀和脱氯剂加注控制阀，在移动床脱氯塔和脱氯剂加注锁斗内装填脱氯剂；随后关闭脱氯剂加料阀和脱氯剂加注控制阀；
S12、待处理的高温烟气进入移动床脱氯塔，经脱氯和除尘处理后排出；同时，打开脱氯剂加注控制阀，并根据脱氯剂氯容调节废脱氯剂排出控制阀的开度来控制废脱氯剂进入废脱氯剂储罐的流量；
S13、待废脱氯剂储罐填满后，关闭脱氯剂排出控制阀，冷却废脱氯剂储罐内的废脱氯剂后卸出；
S14、待步骤S13中废脱氯剂全部卸出后，关闭废脱氯剂卸料阀，通入压力至废脱氯剂储罐与移动床脱氯塔内的压力一致；接着打开脱氯剂排出控制阀；
S15、待脱氯剂加注锁斗内的脱氯剂排空后关闭脱氯剂加注控制阀并打开脱氯剂加料阀，往脱氯剂加注锁斗中注入新的脱氯剂，直至加满；随后关闭脱氯剂加料阀，通入空气直至脱氯剂加注锁斗内的压力与移动床脱氯塔内的压力一致，并打开脱氯剂加注控制阀，继续向移动床脱氯塔内加入脱氯剂，随后继续对高温烟气脱氯除尘。
优选的，步骤S12中，高温烟气在移动床脱氯塔内脱氯和除尘的条件为：温度450～750℃，压力0～10MPa(表压)，高温烟气体积空速为100～10000h-1，高温烟气中HCl含量为50～20000mg/m3；更优选地为：温度500～650℃，压力0～4MPa(表压)，高温烟气体积空速为1000～4000h-1，高温烟气中HCl含量为1000～10000mg/m3。
优选的，脱氯剂由以下重量百分比的原料组成：赤泥5～45％、白泥10～60％、电石渣15～70％、粘结剂3～20％以及扩孔剂2～15％。
优选的，所述粘结剂为铝溶胶、硅溶胶、甲基纤维素、高岭土和凹凸棒土中的至少一种；所述扩孔剂为聚乙二醇、尿素、椰壳和木屑中的至少一种；所述赤泥为拜耳法赤泥或联合法赤泥中的一种或两种。
优选的，所述脱氯剂为粒径0.5～2.5mm的球状脱氯剂。
优选的，所述脱氯剂的制备包括如下步骤：
S21、按比例取赤泥、白泥、电石渣、粘结剂以及扩孔剂，将赤泥、白泥和电石渣破碎过筛后干燥至恒重，备用；
S22、将赤泥和电石渣加入蒸馏水中机械混合均匀，得到第一混合料；
S23、将白泥加入蒸馏水中搅拌均匀，然后滴加稀酸至无气泡生成，再加入碱液调节pH至8～11，得到白泥浆液；
S24、将白泥浆液加入至第一混合料中，搅拌均匀后得到第二混合料；
S25、向第二混合料中加入粘结剂和扩孔剂，并加入蒸馏水至总固液比为1:8，搅拌后得到第三混合料；
S26、将第三混合料加入反应釜中，加热反应得到脱氯剂凝胶；
S27、将脱氯剂凝胶干燥、煅烧后制得脱氯剂。
优选的，将赤泥、白泥和电石渣破碎、筛分至100μm以下。
优选的，所述稀酸为硝酸、盐酸、磷酸和乙酸中的至少一种，稀酸浓度为10mol/L。
优选的，所述碱液为NaOH溶液和KOH溶液中的至少一种，碱液浓度为2mol/L。
优选的，将第三混合料加入以四氟乙烯材质为内胆的不锈钢高压反应釜中，在0.1～2.1MPa、60～120℃下反应2～8h，得到脱氯剂凝胶。
优选的，将脱氯剂凝胶于90～130℃下干燥2～5h后，在350～650℃温度下煅烧2～6h，制得脱氯剂。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)本发明提供的移动床装置及工艺方法，脱氯过程中能够实现高温烟气脱氯的连续化，克服了固定床干法脱氯周期性运行的缺点。
(2)本发明提供的移动床装置及工艺方法，脱氯过程中不产生粉尘，还能够脱除高温烟气中的粉尘，因此克服了烟道气喷洒碱性物质带来的粉尘和固定床干法脱氯粉尘沉积造成的床层压降升高的困难。
(3)本发明提供的移动床装置及工艺方法，脱氯效率高，脱氯剂利用率也高于固定床脱氯。
(4)本发明提供的移动床装置及工艺方法，脱氯过程中高温烟气不需要降温即可以直接脱氯，避免了有害气体二噁英的生成。
(5)本发明提供的移动床装置及工艺方法，脱氯过程中不产生二次污染。
(6)本发明提供的移动床装置及工艺方法，脱氯工艺操作条件范围广，建设投资少，操作费用低。
(7)本发明提供的移动床装置及工艺方法，采用特定的脱氯剂，所述脱氯剂利用固体废弃物赤泥、白泥和电石渣作为主要材料制备脱氯剂，在实现固废综合利用的同时，降低脱氯剂成本。同时该脱氯剂具有氯容高、吸附能力强等优点，适用于高温烟气脱氯。脱氯原理如下：
CaO+HCl→CaCl2+H2O。
总之，本发明具有以下几个特征和优点：首先，使用以钙基废弃物材料为主要活性组分的脱氯剂，脱氯效率高；其次，脱氯过程在450℃以上高温下进行，脱氯过程不产生低温二噁英；最后，采用移动床脱氯反应器，脱氯反应器内的脱氯剂和烟气均以平推流方式移动，不存在返混现象，脱氯剂脱氯效率高，脱氯剂利用效率也大幅度提高；移动床内的小球脱氯剂对高温烟气含有的粉尘具有吸附和过滤作用，能够较好的净化高温烟气中的粉尘；另外，脱氯过程不用液体酸碱、不用水，不产生腐蚀、没有废水产生。
附图说明
图1为本发明脱氯除尘装置的结构示意图；
图2为实施例1-6制备得到脱氯剂的穿透氯容图；
图3为实施例1和对比例1制备得到脱氯剂的穿透氯容图；
图4为实施例2和对比例2制备得到脱氯剂的穿透氯容图；
图5为实施例3和对比例3制备得到脱氯剂的穿透氯容图；
图6为实施例4和对比例4制备得到脱氯剂的穿透氯容图；
图7为实施例5和对比例5制备得到脱氯剂的穿透氯容图；
图8为实施例1制备得到脱氯剂的实物照片。
其中，1、脱氯剂加料口；2、脱氯剂加料阀；3、脱氯剂加注锁斗；4、脱氯剂加注控制阀；5、净化高温烟气出口；6、移动床脱氯塔；7、高温烟气入口；8、脱氯剂排出控制阀；9、废脱氯剂储罐；10、废脱氯剂卸料阀；11、废脱氯剂卸料口。
具体实施方式
下面将结合本发明实施方式，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
同时，需要强调的是，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。
实施例1
一种高温烟气脱氯剂的制备方法，包括以下步骤：
将赤泥、白泥、电石渣三种原料破碎、筛分至100μm以下，干燥至恒重。称取14g赤泥和47g电石渣于烧杯1中，加入适量蒸馏水后机械混合均匀。称取26g白泥于烧杯2中，加入等质量的蒸馏水制得白泥浆液，随后滴加适量10mol/L盐酸溶液至无气泡生成，并加入适量2mol/L NaOH溶液，至pH为8。将烧杯2中的白泥浆液加入至烧杯1中，加入13g高岭土和7g聚乙二醇，并加入蒸馏水至总固液比为1:8，搅拌6h。将烧杯1中的混合料加入以四氟乙烯材质为内胆的不锈钢高压反应釜中，于1.3MPa、80℃下反应2.5h，得到脱氯剂凝胶。将脱氯剂凝胶于110℃干燥3h后，于500℃煅烧3.5h，制得粒径为0.5～2.5mm的球状脱氯剂，实物照片如图8所示。
实施例2
一种高温烟气脱氯剂的制备方法，包括以下步骤：
将赤泥、白泥、电石渣三种原料破碎、筛分至100μm以下，干燥至恒重。称取27g赤泥和30g电石渣于烧杯1中，加入适量蒸馏水后机械混合均匀。称取31g白泥于烧杯2中，加入等质量的蒸馏水制得白泥浆液，随后滴加适量10mol/L硝酸溶液至无气泡生成，并加入适量2mol/L KOH溶液，至pH为11。将烧杯2中的白泥浆液加入至烧杯1中，加入12g硅溶胶和10g尿素，并加入蒸馏水至总固液比为1:8，搅拌6h。将烧杯1中的混合料加入以四氟乙烯材质为内胆的不锈钢高压反应釜中，于0.5MPa、110℃下反应6h，得到脱氯剂凝胶。将脱氯剂凝胶于100℃干燥4h后，于450℃煅烧5h，制得粒径为0.5～2.5mm的球状脱氯剂。
实施例3
一种高温烟气脱氯剂的制备方法，包括以下步骤：
将赤泥、白泥、电石渣三种原料破碎、筛分至100μm以下，干燥至恒重。称取23g赤泥和52g电石渣于烧杯1中，加入适量蒸馏水后机械混合均匀。称取17g白泥于烧杯2中，加入等质量的蒸馏水制得白泥浆液，随后滴加适量10mol/L乙酸溶液至无气泡生成，并加入适量2mol/L KOH溶液，至pH为10。将烧杯2中的白泥浆液加入至烧杯1中，加入8g凹凸棒土和5g椰壳，并加入蒸馏水至总固液比为1:8，搅拌6h。将烧杯1中的混合料加入以四氟乙烯材质为内胆的不锈钢高压反应釜中，于2.0MPa、60℃下反应4.5h，得到脱氯剂凝胶。将脱氯剂凝胶于125℃干燥2.5h后，于650℃煅烧2h，制得粒径为0.5～2.5mm的球状脱氯剂。
实施例4
一种高温烟气脱氯剂的制备方法，包括以下步骤：
将赤泥、白泥、电石渣三种原料破碎、筛分至100μm以下，干燥至恒重。称取10g赤泥和36g电石渣于烧杯1中，加入适量蒸馏水后机械混合均匀。称取39g白泥于烧杯2中，加入等质量的蒸馏水制得白泥浆液，随后滴加适量10mol/L硝酸溶液至无气泡生成，并加入适量2mol/L NaOH溶液，至pH为9。将烧杯2中的白泥浆液加入至烧杯1中，加入15g凹凸棒土和4g椰壳，并加入蒸馏水至总固液比为1:8，搅拌6h。将烧杯1中的混合料加入以四氟乙烯材质为内胆的不锈钢高压反应釜中，于0.2MPa、120℃下反应8h，得到脱氯剂凝胶。将脱氯剂凝胶于90℃干燥5h后，于550℃煅烧4h，制得粒径为0.5～2.5mm的球状脱氯剂。
实施例5
一种高温烟气脱氯剂的制备方法，包括以下步骤：
将赤泥、白泥、电石渣三种原料破碎、筛分至100μm以下，干燥至恒重。称取26g赤泥和25g电石渣于烧杯1中，加入适量蒸馏水后机械混合均匀。称取44g白泥于烧杯2中，加入等质量的蒸馏水制得白泥浆液，随后滴加适量10mol/L盐酸溶液至无气泡生成，并加入适量2mol/L KOH溶液，至pH为10。将烧杯2中的白泥浆液加入至烧杯1中，加入5g甲基纤维素和8g尿素，并加入蒸馏水至总固液比为1:8，搅拌6h。将烧杯1中的混合料加入以四氟乙烯材质为内胆的不锈钢高压反应釜中，于1.7MPa、75℃下反应5h，得到脱氯剂凝胶。将脱氯剂凝胶于105℃干燥3.5h后，于400℃煅烧3h，制得粒径为0.5～2.5mm的球状脱氯剂。
实施例6
一种高温烟气脱氯剂的制备方法，包括以下步骤：
将赤泥、白泥、电石渣三种原料破碎、筛分至100μm以下，干燥至恒重。称取19g赤泥和49g电石渣于烧杯1中，加入适量蒸馏水后机械混合均匀。称取22g白泥于烧杯2中，加入等质量的蒸馏水制得白泥浆液，随后滴加适量10mol/L乙酸溶液至无气泡生成，并加入适量2mol/L NaOH溶液，至pH为8～11。将烧杯2中的白泥浆液加入至烧杯1中，加入10g铝溶胶和7g木屑，并加入蒸馏水至总固液比为1:8，搅拌6h。将烧杯1中的混合料加入以四氟乙烯材质为内胆的不锈钢高压反应釜中，于0.9MPa、105℃下反应7h，得到脱氯剂凝胶。将脱氯剂凝胶于130℃干燥2h后，于600℃煅烧2.5h，制得粒径为0.5～2.5mm的球状脱氯剂。
实施例7
一种高温烟气直接脱氯除尘的移动床装置，包括脱氯剂加注锁斗3、移动床脱氯塔6、废脱氯剂储罐9，所述脱氯剂加注锁斗3与所述移动床脱氯塔6的顶部连通，所述移动床脱氯塔6的底部与所述废脱氯剂储罐9连通，所述移动床脱氯塔6的顶部开口处设置有脱氯剂加注控制阀4，所述移动床脱氯塔6的底部开口处设置有脱氯剂排出控制阀8；所述移动床脱氯塔6的顶部侧壁上开设有净化高温烟气出口5，所述移动床脱氯塔6的底部侧壁上开设有高温烟气入口7；所述脱氯剂加注锁斗3上开设有脱氯剂加料口1；所述废脱氯剂储罐9上开设有废脱氯剂卸料口11。
作为本实施例技术方案的优选，所述脱氯剂加料口1处设置有脱氯剂加料阀2。
作为本实施例技术方案的优选，所述废脱氯剂卸料口11处设置有废脱氯剂卸料阀10。
实施例8
一种利用实施例7所述移动床装置进行高温烟气直接脱氯除尘的工艺方法，包括如下步骤：
S11、关闭废脱氯剂排出控制阀8和废脱氯剂卸出阀10，打开脱氯剂加料阀2和脱氯剂加注控制阀4，在移动床脱氯塔6和脱氯剂加注锁斗3内装填脱氯剂；随后关闭脱氯剂加料阀2和脱氯剂加注控制阀4；
S12、待处理的高温烟气进入移动床脱氯塔6，经脱氯和除尘处理后排出；同时，打开脱氯剂加注控制阀4，并根据脱氯剂氯容调节废脱氯剂排出控制阀8的开度来控制废脱氯剂进入废脱氯剂储罐9的流量；
S13、待废脱氯剂储罐9填满后，关闭脱氯剂排出控制阀8，冷却废脱氯剂储罐9内的废脱氯剂后卸出；
S14、待步骤S13中废脱氯剂全部卸出后，关闭废脱氯剂卸料阀10，通入压力至废脱氯剂储罐9与移动床脱氯塔6内的压力一致；接着打开脱氯剂排出控制阀8；
S15、待脱氯剂加注锁斗3内的脱氯剂排空后关闭脱氯剂加注控制阀4并打开脱氯剂加料阀2，往脱氯剂加注锁斗3中注入新的脱氯剂，直至加满；随后关闭脱氯剂加料阀2，通入空气直至脱氯剂加注锁斗3内的压力与移动床脱氯塔6内的压力一致，并打开脱氯剂加注控制阀4，继续向移动床脱氯塔6内加入脱氯剂，随后继续对高温烟气脱氯除尘。
作为本实施例技术方案的优选，步骤S12中，高温烟气在移动床脱氯塔6内脱氯和除尘的条件为；温度450～750℃，压力0～10MPa(表压)，高温烟气体积空速为100～10000h-1，高温烟气中HCl含量为50～20000mg/m3。上述工艺参数可以根据具体的需要灵活调整。
对比例1
一种高温烟气脱氯剂的制备方法，包括以下步骤：
将白泥、电石渣两种原料破碎、筛分至100μm以下，干燥至恒重。称取54g电石渣于烧杯1中，加入适量蒸馏水后机械混合均匀。称取33g白泥于烧杯2中，加入等质量的蒸馏水制得白泥浆液，随后滴加适量10mol/L盐酸溶液至无气泡生成，并加入适量2mol/L NaOH溶液，至pH为8。将烧杯2中的白泥浆液加入至烧杯1中，加入13g高岭土和7g聚乙二醇，并加入蒸馏水至总固液比为1:8，搅拌6h。将烧杯1中的混合料加入以四氟乙烯材质为内胆的不锈钢高压反应釜中，于1.3MPa、80℃下反应2.5h，得到脱氯剂凝胶。将脱氯剂凝胶于110℃干燥3h后，于500℃煅烧3.5h，制得粒径为0.5～2.5mm的球状脱氯剂。
对比例2
一种高温烟气脱氯剂的制备方法，包括以下步骤：
将赤泥、白泥两种原料破碎、筛分至100μm以下，干燥至恒重。称取42g赤泥于烧杯1中，加入适量蒸馏水后机械混合均匀。称取46g白泥于烧杯2中，加入等质量的蒸馏水制得白泥浆液，随后滴加适量10mol/L硝酸溶液至无气泡生成，并加入适量2mol/L KOH溶液，至pH为11。将烧杯2中的白泥浆液加入至烧杯1中，加入12g硅溶胶和10g尿素，并加入蒸馏水至总固液比为1:8，搅拌6h。将烧杯1中的混合料加入以四氟乙烯材质为内胆的不锈钢高压反应釜中，于0.5MPa、110℃下反应6h，得到脱氯剂凝胶。将脱氯剂凝胶于100℃干燥4h后，于450℃煅烧5h，制得粒径为0.5～2.5mm的球状脱氯剂。
对比例3
一种高温烟气脱氯剂的制备方法，包括以下步骤：
将赤泥、电石渣两种原料破碎、筛分至100μm以下，干燥至恒重。称取32g赤泥和60g电石渣于烧杯1中，加入适量蒸馏水后机械混合均匀。向烧杯1中加入8g凹凸棒土和5g椰壳，并加入蒸馏水至总固液比为1:8，搅拌6h。将烧杯1中的混合料加入以四氟乙烯材质为内胆的不锈钢高压反应釜中，于2.0MPa、60℃下反应4.5h，得到脱氯剂凝胶。将脱氯剂凝胶于125℃干燥2.5h后，于650℃煅烧2h，制得粒径为0.5～2.5mm的球状脱氯剂。
对比例4
一种高温烟气脱氯剂的制备方法，包括以下步骤：
将赤泥、白泥、电石渣三种原料破碎、筛分至100μm以下，干燥至恒重。称取10g赤泥和36g电石渣于烧杯1中，加入适量蒸馏水后机械混合均匀。称取39g白泥于烧杯2中，加入等质量的蒸馏水制得白泥浆液，随后滴加适量10mol/L硝酸溶液至无气泡生成，并加入适量2mol/L NaOH溶液，至pH为9。将烧杯2中的白泥浆液加入至烧杯1中，加入15g凹凸棒土和4g椰壳，并加入蒸馏水至总固液比为1:8，搅拌6h。将烧杯1中的混合料于90℃干燥5h后，于550℃煅烧4h，制得粒径为0.5～2.5mm的球状脱氯剂。
对比例5
一种高温烟气脱氯剂的制备方法，包括以下步骤：
将赤泥、白泥、电石渣三种原料破碎、筛分至100μm以下，干燥至恒重。称取26g赤泥和25g电石渣于烧杯1中，加入适量蒸馏水后机械混合均匀。称取44g白泥于烧杯2中，加入等质量的蒸馏水制得白泥浆液，随后滴加适量10mol/L盐酸溶液至无气泡生成，并加入适量2mol/L KOH溶液，至pH为10。将烧杯2中的白泥浆液加入至烧杯1中，加入5g甲基纤维素和8g尿素，并加入蒸馏水至总固液比为1:8，搅拌6h。将烧杯1中的混合料加入以四氟乙烯材质为内胆的不锈钢高压反应釜中，于2.5MPa、150℃下反应10h，得到脱氯剂凝胶。将脱氯剂凝胶于105℃干燥3.5h后，于400℃煅烧3h，制得粒径为0.5～2.5mm的球状脱氯剂。
测试例1
将实施例1-6以及对比例1-5制备得到的脱氯剂进行性能测试，方法如下：分别置于固定床评价装置中，入口烟气中HCl浓度为2000ppm，空度为6000h-1，反应温度为300～800℃，所得结果如图2-7所示。
由图2可以看出：本发明制备的脱氯剂在400～800℃反应温度内穿透氯容均高于32％，并且在550～600℃反应温度内高于40％，其中实施例5制得的脱氯剂在500～700℃反应温度内穿透氯容高于40％，在550℃下穿透氯容最高，可达到43.8％。
由图3-7可以看出：
对比实施例1和对比例1的脱氯效果，对比例1中的脱氯剂制备过程未添加赤泥，最高穿透氯容由41.2％降至26.0％。
对比实施例2和对比例2的脱氯效果，对比例2中的脱氯剂制备过程未添加电石渣，最高穿透氯容由42.0％降至24.0％。
对比实施例3和对比例3的脱氯效果，对比例3中的脱氯剂制备过程未添加白泥，最高穿透氯容由42.2％降至23.5％。
对比实施例4和对比例4的脱氯效果，对比例4中的脱氯剂制备过程未经高压反应釜处理，最高穿透氯容由40.9％降至20.4％。
对比实施例5和对比例5的脱氯效果，对比例5中的脱氯剂制备过程中调整高压反应釜处理条件，采用高压高温处理，最高穿透氯容由42.0％降至33.5％。
应用例1
首先，将实施例1中所得脱氯剂进行固定床脱氯试验。固定床脱氯反应器高5000mm、直径500mm，装填脱氯剂1000kg，高温烟气采用下进上出的上流式进料方式。当高温烟气出口HCl含量大于1.0mg/Nm3时认为脱氯剂床层穿透而脱氯剂失活，分别取不同床层位置的脱氯剂测试其氯容，试验结果见表2。从表2结果可以看出最先接触高温烟气的脱氯剂氯容最高，而高温烟气离开床层时的脱氯剂氯容最低，整个床层脱氯剂氯容约41g。脱氯温度为650℃，压力为0.1MPa(表压)。其中，高温烟气的性质见表1所示。
表1高温烟气性质
Figure BDA0003782556790000101
Figure BDA0003782556790000111
表2固定床脱氯反应器试验结果
Figure BDA0003782556790000112
注：脱氯剂氯容，100g脱氯剂脱除HCl的量。
接着，利用实施例8所述工艺方法对高温烟气进行脱氯除尘试验。移动床脱氯反应器高5000mm、直径500mm，装填实施例1所得脱氯剂1000kg，高温烟气(性质参数参见表1)采用下进上出的上流式进料方式，脱氯剂自上而下移动。当高温烟气出口HCl含量大于1.0mg/Nm3时打开脱氯剂加注控制阀4和废脱氯剂排出控制阀8，利用废脱氯剂排出控制阀8控制废脱氯剂的流出量从而满足高温烟气出口HCl含量小于1.0mg/Nm3。按照上述操作方案，每隔1.0小时从废脱氯剂卸出锁斗中放出一批废脱氯剂并测定其氯容，试验结果见表3。从表3结果可以看出利用移动床脱氯工艺过程在保证脱氯效率的同等情况下，脱氯剂氯容提高25％以上(相较于固定床中脱氯剂氯容)，从而提高了脱氯剂利用率。脱氯温度为650℃，压力为0.1MPa(表压)。
表3移动床脱氯反应器试验结果
Figure BDA0003782556790000113
Figure BDA0003782556790000121
本发明通过上述实施例来说明本发明的技术构思，但本发明并不局限于上述实施例，即不意味着本发明必须依赖上述实施例才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品个别原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (14)

1.一种高温烟气直接脱氯除尘的移动床装置，其特征在于，包括脱氯剂加注锁斗(3)、移动床脱氯塔(6)、废脱氯剂储罐(9)，所述脱氯剂加注锁斗(3)与所述移动床脱氯塔(6)的顶部连通，所述移动床脱氯塔(6)的底部与所述废脱氯剂储罐(9)连通，所述移动床脱氯塔(6)的顶部开口处设置有脱氯剂加注控制阀(4)，所述移动床脱氯塔(6)的底部开口处设置有脱氯剂排出控制阀(8)；所述移动床脱氯塔(6)的顶部侧壁上开设有净化高温烟气出口(5)，所述移动床脱氯塔(6)的底部侧壁上开设有高温烟气入口(7)；所述脱氯剂加注锁斗(3)上开设有脱氯剂加料口(1)；所述废脱氯剂储罐(9)上开设有废脱氯剂卸料口(11)。
2.根据权利要求1所述的一种高温烟气直接脱氯除尘的移动床装置，其特征在于，所述脱氯剂加料口(1)处设置有脱氯剂加料阀(2)。
3.根据权利要求1所述的一种高温烟气直接脱氯除尘的移动床装置，其特征在于，所述废脱氯剂卸料口(11)处设置有废脱氯剂卸料阀(10)。
4.一种利用权利要求1～3任一项所述移动床装置进行高温烟气直接脱氯除尘的工艺方法，其特征在于，包括如下步骤：
S11、关闭废脱氯剂排出控制阀(8)和废脱氯剂卸出阀(10)，打开脱氯剂加料阀(2)和脱氯剂加注控制阀(4)，在移动床脱氯塔(6)和脱氯剂加注锁斗(3)内装填脱氯剂，随后关闭脱氯剂加料阀(2)和脱氯剂加注控制阀(4)；
S12、待处理的高温烟气进入移动床脱氯塔(6)，经脱氯和除尘处理后排出；同时，打开脱氯剂加注控制阀(4)，并根据脱氯剂氯容调节废脱氯剂排出控制阀(8)的开度来控制废脱氯剂进入废脱氯剂储罐(9)的流量；
S13、待废脱氯剂储罐(9)填满后，关闭脱氯剂排出控制阀(8)，冷却废脱氯剂储罐(9)内的废脱氯剂后卸出；
S14、待步骤S13中废脱氯剂全部卸出后，关闭废脱氯剂卸料阀(10)，通入压力至废脱氯剂储罐(9)与移动床脱氯塔(6)内的压力一致；接着打开脱氯剂排出控制阀(8)；
S15、待脱氯剂加注锁斗(3)内的脱氯剂排空后关闭脱氯剂加注控制阀(4)并打开脱氯剂加料阀(2)，往脱氯剂加注锁斗(3)中注入新的脱氯剂，直至加满；随后关闭脱氯剂加料阀(2)，通入空气直至脱氯剂加注锁斗(3)内的压力与移动床脱氯塔(6)内的压力一致，并打开脱氯剂加注控制阀(4)，继续向移动床脱氯塔(6)内加入脱氯剂，随后继续对高温烟气脱氯除尘。
5.根据权利要求4所述的工艺方法，其特征在于，步骤S12中，高温烟气在移动床脱氯塔(6)内脱氯和除尘的条件为：温度450～750℃，压力0～10MPa，高温烟气体积空速为100～10000h-1，高温烟气中HCl含量为50～20000mg/m3。
6.根据权利要求5所述的工艺方法，其特征在于，脱氯剂由以下重量百分比的原料组成：赤泥5～45％、白泥10～60％、电石渣15～70％、粘结剂3～20％以及扩孔剂2～15％。
7.根据权利要求6所述的工艺方法，其特征在于，所述粘结剂为铝溶胶、硅溶胶、甲基纤维素、高岭土和凹凸棒土中的至少一种；所述扩孔剂为聚乙二醇、尿素、椰壳和木屑中的至少一种；所述赤泥为拜耳法赤泥或联合法赤泥中的一种或两种。
8.根据权利要求6所述的工艺方法，其特征在于，所述脱氯剂为粒径0.5～2.5mm的球状脱氯剂。
9.根据权利要求6～8任一项所述的工艺方法，其特征在于，所述脱氯剂的制备包括如下步骤：
S21、按比例取赤泥、白泥、电石渣、粘结剂以及扩孔剂，将赤泥、白泥和电石渣破碎过筛后干燥至恒重，备用；
S22、将赤泥和电石渣加入蒸馏水中机械混合均匀，得到第一混合料；
S23、将白泥加入蒸馏水中搅拌均匀，然后滴加稀酸至无气泡生成，再加入碱液调节pH至8～11，得到白泥浆液；
S24、将白泥浆液加入至第一混合料中，搅拌均匀后得到第二混合料；
S25、向第二混合料中加入粘结剂和扩孔剂，并加入蒸馏水至总固液比为1:8，搅拌后得到第三混合料；
S26、将第三混合料加入反应釜中，加热反应得到脱氯剂凝胶；
S27、将脱氯剂凝胶干燥、煅烧后制得脱氯剂。
10.根据权利要求9所述的工艺方法，其特征在于，将赤泥、白泥和电石渣破碎、筛分至100μm以下。
11.根据权利要求9所述的工艺方法，其特征在于，所述稀酸为硝酸、盐酸、磷酸和乙酸中的至少一种，稀酸浓度为10mol/L。
12.根据权利要求9所述的工艺方法，其特征在于，所述碱液为NaOH溶液和KOH溶液中的至少一种，碱液浓度为2mol/L。
13.根据权利要求9的工艺方法，其特征在于，将第三混合料加入以四氟乙烯材质为内胆的不锈钢高压反应釜中，在0.1～2.1MPa、60～120℃下反应2～8h，得到脱氯剂凝胶。
14.根据权利要求9所述的工艺方法，其特征在于，将脱氯剂凝胶于90～130℃下干燥2～5h后，在350～650℃温度下煅烧2～6h，制得脱氯剂。
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