CN117258526A - 一种固体脱硝剂及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于烟气脱硝技术领域，具体公开了一种固体脱硝剂及其制备方法与应用。本发明公开的固体脱硝剂由还原剂、高分子添加剂、碱性化合物、和载体组成。本发明先将还原剂、高分子添加剂和碱性化合物混合干燥，然后再将其与载体进行混合研磨，得到固体脱硝剂。通过本发明的处理能够使脱硝剂的有效成分与载体相结合。既能提高固体脱硝剂的分散性，又能提高脱硝效果，降低脱硝剂用量；此外还能使固体脱硝剂的脱硝率在不同温度范围下，始终保持较高值，提高了脱硝效果的稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及烟气脱硝技术领域，尤其涉及一种固体脱硝剂及其制备方法与应用。
背景技术
随着工业的快速发展，能源消耗和环境污染问题日益严重。特别是燃煤电厂等工业锅炉的大量使用，使得氮氧化物(NOx)等污染物的排放量不断增加。为了降低NOx的排放，脱硝技术已成为必要的技术手段。而脱硝剂作为脱硝过程中的重要组成部分，其性能的好坏直接影响到脱硝效果。
选择性非催化还原法和选择性催化还原法是两种常用的脱硝方法。选择性非催化还原法(SNCR)和选择性催化还原法(SCR)都是利用还原剂将NOx转化为无害的氮气。其中，SNCR是在没有催化剂的情况下，在900-1100℃下进行还原反应，但是脱硝率并不理想；SCR是在催化剂的存在下，在相对较低的温度300-400℃下进行还原反应，虽然脱硝率较高，但是处理温度与工业锅炉烟气的温度相差较大(600～1300℃)，同时处理成本也较高，对于温度不稳定的烟气难以处理。
固体脱硝剂不仅具有高脱硝效率，对环境友好，具有节能和清洁的效果，是一种理想的脱硝剂。然而，其并不适合在低温环境下进行催化，且在颗粒物含量高的环境下损耗较大。
中国专利申请CN 106823718 A公开了一种固体脱硝剂，拓宽了烟气处理的温度范围。但是其公开的固体脱硝剂能够起到高效脱硝的温度仍然较窄，对于不同的处理温度，体现出的脱硝效果具有明显的波动。
因此，如何提供一种固体脱硝剂及其制备方法与应用，提高固体脱硝剂脱的硝稳定性、适用温度范围以及脱硝率是本领域亟待解决的难题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种固体脱硝剂及其制备方法与应用，以解决现有固体脱硝剂适用温度窄、分散性差、用量大、脱硝形式单一及脱硝效果差的问题。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种固体脱硝剂，包括如下质量份数的组分：
10份还原剂、1～2份高分子添加剂、0.01～0.05碱性化合物、0.3～1份载体。
优选的，所述高分子添加剂为聚乙烯醇、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、聚乙烯吡咯烷酮和聚酰胺的混合物。
优选的，所述聚乙烯醇、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、聚乙烯吡咯烷酮和聚酰胺的质量比为2：1～1.5：0.5～1.5：1～1.5：0.5～1。
优选的，所述载体为活性炭。
优选的，所述还原剂为含有-NH2和/或NH+的化合物。
优选的，所述还原剂包括尿素、碳酸铵和碳酸氢铵中的一种或几种。
优选的，所述碱性化合物为氢氧化钠和/或碳酸钠。
优选的，所述固体脱硝剂的粒径为100～400目。
本发明的另一目的是提供一种固体脱硝剂的制备方法，包括如下步骤：
1)将还原剂、高分子添加剂和碱性化合物混合得到固体脱硝剂中间品；
2)将固体脱硝剂中间品与载体进行研磨，得到固体脱硝剂。
本发明的再一目的是提供一种上述制备方法得到的固体脱硝剂在烟气脱硝中的应用。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明公开了载体的添加，通过载体与高分子添加剂(如聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮等)的作用，能够提高固体脱硝剂的分散性能，避免结块、聚集；在使用过程中，也能使固体脱硝剂更加分散。同时，本发明添加的高分子添加剂在处理过程中还会受热分解，能够进一步增加固体脱硝剂有效成分的均匀性，进而提高脱硝效果，降低脱硝剂用量。
2、本发明所述载体还具有较大的比表面积和高孔隙率，能够捕捉氮氧化物，提供反应空间；尤其是在较低温度的处理环境下，能够更快的实现高脱硝率，使固体脱硝剂的脱硝率在不同温度范围下，始终保持高脱硝率，提高了脱硝效果的稳定性。
3、本发明公开的固体脱硝剂制备方法简单，原料廉价易得，成产成本低。
具体实施方式
本发明提供了一种固体脱硝剂，包括如下质量份数的组分：
10份还原剂、1～2份高分子添加剂、0.01～0.05碱性化合物、0.3～1份载体；优选为10份还原剂、1.2～1.8份高分子添加剂、0.02～0.04碱性化合物、0.4～0.8份载体；进一步优选为10份还原剂、1.4～1.6份高分子添加剂、0.03碱性化合物、0.5～0.7份载体；再一步优选为10份还原剂、1.5份高分子添加剂、0.03碱性化合物、0.6份载体。
在本发明中，所述高分子添加剂为聚乙烯醇、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、聚乙烯吡咯烷酮和聚酰胺的混合物；所述聚乙烯醇和聚乙烯吡咯烷酮等可以与活性炭形成弱结合，吸附在活性炭表面，提高活性炭的亲水性和稳定性，改善活性炭的吸附性能，另外，部分组分的分解还能提高活性炭在反应过程的分散性。
在本发明中，所述聚乙烯醇、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、聚乙烯吡咯烷酮和聚酰胺的质量比为2：1～1.5：0.5～1.5：1～1.5：0.5～1，优选为2：1.1～1.4：0.8～1.2：1.2～1.4：0.6～0.9，进一步优选为2：1.2：1：1.3：0.8。
在本发明中，所述载体为活性炭。
在本发明中，所述还原剂为含有-NH2和/或NH+的化合物。
在本发明中，所述还原剂包括尿素、碳酸铵和碳酸氢铵中的一种或几种。
在本发明中，所述碱性化合物氢氧化钠和/或碳酸钠。
在本发明中，所述固体脱硝剂的粒径为100～400目，具体可以为120目、150目、160目、200目、240目、250目、260目、300目、340目、350目、380目。
本发明还提供了一种固体脱硝剂的制备方法，包括如下步骤：
1)将还原剂、高分子添加剂和碱性化合物混合得到固体脱硝剂中间品；
2)将固体脱硝剂中间品与载体进行研磨，得到固体脱硝剂。
在本发明中，所述步骤1)中的混合优选为先将高分子添加剂与水混合，再添加还原剂和碱性化合物，然后烘干。
在本发明中，所述步骤2)中研磨优选为湿法研磨，利于各组分与载体的结合。
本发明还提供了一种上述制备方法得到的固体脱硝剂在烟气脱硝中的应用。
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一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
按2：1.2：1：1.3：0.8的质量比将1.5份聚乙烯醇、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、聚乙烯吡咯烷酮和聚酰胺的混合物与10份水充分搅拌混合，然后添加10份尿素和0.04份碳酸钠，混合均匀后烘干备用。
将烘干后的固体脱硝剂中间品与椰壳活性炭(普通市售活性炭)进行湿法研磨，研磨后过筛，得到粒径为200～250目的固体脱硝剂。
实施例2
按2：1.5：0.8：1.5：0.5的质量比将1份聚乙烯醇、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、聚乙烯吡咯烷酮和聚酰胺的混合物与10份水充分搅拌混合，然后添加10份尿素和0.01份碳酸钠，混合均匀后烘干备用。
将烘干后的固体脱硝剂中间品与0.5份椰壳活性炭(普通市售活性炭)进行湿法研磨，研磨后过筛，得到粒径为200～250目的固体脱硝剂。
实施例3
按2：1.3：0.5：1.5：0.5的质量比将1份聚乙烯醇、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、聚乙烯吡咯烷酮和聚酰胺的混合物与10份水充分搅拌混合，然后添加10份尿素和0.04份碳酸钠，混合均匀后烘干备用。
将烘干后的固体脱硝剂中间品与0.3份椰壳活性炭(普通市售活性炭)进行湿法研磨，研磨后过筛，得到粒径为100～200目的固体脱硝剂。
实施例4
按2：1：0.8：1：1的质量比将2份聚乙烯醇、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、聚乙烯吡咯烷酮和聚酰胺的混合物与10份水充分搅拌混合，然后添加10份碳酸氢铵和0.04份氢氧化钠，混合均匀后烘干备用。
将烘干后的固体脱硝剂中间品与1份椰壳活性炭(普通市售活性炭)进行湿法研磨，研磨后过筛，得到粒径为300～340目的固体脱硝剂。
实施例5
按2：1.2：1.5：1.2：1的质量比将1.5份聚乙烯醇、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、聚乙烯吡咯烷酮和聚酰胺的混合物与10份水充分搅拌混合，然后添加10份碳酸铵和0.04份碳酸钠，混合均匀后烘干备用。
将烘干后的固体脱硝剂中间品与0.7份椰壳活性炭(普通市售活性炭)进行湿法研磨，研磨后过筛，得到粒径为150～200目的固体脱硝剂。
对比例1
按2：1.2：1：1.3：0.8的质量比将1.5份聚乙烯醇、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、聚乙烯吡咯烷酮和聚酰胺的混合物与10份水充分搅拌混合，然后添加10份尿素和0.04份碳酸钠，混合均匀后烘干，进行研磨，然后过筛得到粒径为200～250目的固体脱硝剂。
对比例2
按2：1.2：1的质量比将1.5份聚乙烯醇、十二烷基苯磺酸钠和十二烷基硫酸钠的混合物与10份水充分搅拌混合，然后添加10份尿素和0.04份碳酸钠，混合均匀后烘干备用。
将烘干后的固体脱硝剂中间品与椰壳活性炭(普通市售活性炭)进行湿法研磨，研磨后过筛，得到粒径为200～250目的固体脱硝剂。
对比例3
按2：1.2：1的质量比将1.5份聚乙烯醇、十二烷基苯磺酸钠和十二烷基硫酸钠的混合物与10份水充分搅拌混合，然后添加10份尿素和0.04份碳酸钠，混合均匀后烘干研磨至粒径为200～250目备用。
实验例1
分别将本发明实施例1～5制备的固体脱硝剂用于脱硝实验，反应条件为：以体积浓度计，500ppmNO，5％O2，平衡气N2，体积空速＝50000h-1，处理温度控制为700℃。
然后调整处理温度为1200℃再次实验，检测结果如表1所示。
表1固体脱硝剂脱硝率测试结果
从表1可以看出本发明制备的脱硝剂具有较高的脱硝率，在不同温度下脱硝率稳定。
实验例2
将本发明实施例1和对比例1～3分别在不同处理温度条件下，进行脱硝实验，处理温度分别为800℃、1000℃、1200℃，其余反应条件同实验例1。检测结果如表2所示：
从表2可以看出，将实施例1与对比例1、对比例3相比，可以反应出实施例1的脱硝率稳定性远远高于对比例，始终处于高效催化的区间，而对比例1和对比例3仅在1200℃下体现高效的脱硝率；同时将对比例1和对比例3对比可以得出，脱硝率稳定性与高分子添加剂的调整无关，高分子添加剂与载体形成复配作用有利于低温脱硝率的提升。对比例2的脱硝率稳定性较好，但仍劣于本发明；另外，为了保持固体脱硝剂将炉膛截面全覆盖，实施例2的脱硝剂用量较实施例1高18％左右(实施例1用量同样小于其他两个对比例)，原因是本发明制备的固体脱硝剂在反应中的分散性良好，导致了脱硝剂用量的减小。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种固体脱硝剂，其特征在于，包括如下质量份数的组分：
10份还原剂、1～2份高分子添加剂、0.01～0.05碱性化合物、0.3～1份载体。
2.根据权利要求1所述的一种固体脱硝剂，其特征在于，所述高分子添加剂为聚乙烯醇、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、聚乙烯吡咯烷酮和聚酰胺的混合物。
3.根据权利要求2所述的一种固体脱硝剂，其特征在于，所述聚乙烯醇、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、聚乙烯吡咯烷酮和聚酰胺的质量比为2：1～1.5：0.5～1.5：1～1.5：0.5～1。
4.根据权利要求1～3任一项所述的一种固体脱硝剂，其特征在于，所述载体为活性炭。
5.根据权利要求4所述的一种固体脱硝剂，其特征在于，所述还原剂为含有-NH2和/或NH+的化合物。
6.根据权利要求5所述的一种固体脱硝剂，其特征在于，所述还原剂包括尿素、碳酸铵和碳酸氢铵中的一种或几种。
7.根据权利要求5或6所述的一种固体脱硝剂，其特征在于，所述碱性化合物为氢氧化钠和/或碳酸钠。
8.根据权利要求7所述的一种固体脱硝剂，其特征在于，所述固体脱硝剂的粒径为100～400目。
9.权利要求1～8任一项所述的固体脱硝剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)将还原剂、高分子添加剂和碱性化合物混合得到固体脱硝剂中间品；
2)将固体脱硝剂中间品与载体进行研磨，得到固体脱硝剂。
10.权利要求9制备方法得到的固体脱硝剂在烟气脱硝中的应用。
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| CN202311267013.0A CN117258526A (zh) | 2023-09-28 | 2023-09-28 | 一种固体脱硝剂及其制备方法与应用 |
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| CN (1) | CN117258526A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117983038A (zh) * | 2024-04-01 | 2024-05-07 | 上海环境卫生工程设计院有限公司 | 一种高效干法高分子脱硝剂及其制备方法及应用 |
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2023
- 2023-09-28 CN CN202311267013.0A patent/CN117258526A/zh active Pending
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