CN117599604A - 一种碱炉专用脱硝剂复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种碱炉专用脱硝剂复合材料及其制备方法，涉及烟气脱硝技术领域，该碱炉专用脱硝剂复合材料的原料包括氨基胍碳酸氢盐、尿素、纳米氧化物基底、壳聚糖、稀土金属氧化物、过渡金属化合物、无机粘接剂和表面活性剂，所述纳米氧化物基底为纳米二氧化铈，该碱炉专用脱硝剂复合材料及其制备方法，通过新型的配方成分以及合理的配比，令制得的碱炉专用复合脱硝剂的稳定性较高，使用寿命较长，能够对高温烟气中含有的大量有害物质氮氧化物进行稳定无害化处理，同时从原料预混处理到全部物料混合，再到搅拌反应、保湿冷却和造粒改性，均进行了工艺优化，从技术上避免了常规氨系脱硝剂工艺要求高和耗能高的问题，提高了生产效率，适合大范围推广使用。
Description
技术领域
本发明涉及烟气脱硝生产技术领域，具体为一种碱炉专用脱硝剂复合材料及其制备方法。
背景技术
碱炉的全称为碱回收锅炉，是通过吸收燃烧所排出的高温烟气的热量来产生蒸汽的设备，碱炉是以碱法造纸洗浆后排除的黑液，经浓缩后作为燃料，送入炉内燃烧，黑液燃烧后，成液态渣从炉底排出，经过苛化后还原成碱，蒸汽则成为二次能源再利用，而高温烟气中含有大量的有害物质氮氧化物，在碱炉进行生产时，需要使用复合脱硝剂与烟气中的氮氧化物进行化学还原反应，生成无害气体，使废气达到可排放标准。
现有碱炉用的常规复合脱硝剂为氨系脱硝剂，其脱硝效率较低，一般在40％-60％之间，且采用的原料所需的生产温度较高，一些配方在生产时，原料还需要高温煅烧，整体工艺要求高，耗能高，还有一些复合脱硝剂的性质不稳定，易在碱炉的高温环境中快速分解失活。
所以需要针对上述问题设计一种碱炉专用脱硝剂复合材料及其制备方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种碱炉专用脱硝剂复合材料及其制备方法，以解决上述背景技术中存在的至少一个技术问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种碱炉专用脱硝剂复合材料，依照重量份计，该碱炉专用脱硝剂复合材料的原料包括：氨基胍碳酸氢盐50-60份、尿素5-10份、纳米氧化物基底5-10份、壳聚糖5-10份、氧化镧1-5份、过渡金属化合物1-5份、无机粘接剂0.5-1份和表面活性剂0.1-2份，所述纳米氧化物基底为纳米二氧化铈。
优选的，所述尿素的质量不小于氨基胍碳酸氢盐质量的1/10。
优选的，所述壳聚糖与无机粘接剂的质量比为10:1，所述无机粘接剂为高岭土。
优选的，所述过渡金属化合物为四氧化三铁或四氧化三钴，所述稀土金属氧化物与过渡金属化合物的质量比为1:1。
优选的，所述表面活性剂为木质素磺酸钙、十二烷基磺酸钙或十二烷苯基磺酸钙中的一种或多种。
本发明提供另一种技术方案是一种碱炉专用脱硝剂复合材料的制备方法，该碱炉专用脱硝剂复合材料制备方法包括如下步骤：
步骤一：原料混合
取适量氨基胍碳酸氢盐和适量尿素，倒入搅拌釜中，以200-300r/min的速度搅拌，温度不高于50℃，持续时间为30-60min，得到混合物A；
向搅拌釜内的混合物A中加入纳米氧化物基底、氧化镧和过渡金属化合物，以300-500r/min的速度搅拌，温度不高于50℃，持续时间为60-90min，得到混合物B；
向搅拌釜内的混合物B中加入壳聚糖、无机粘接剂、表面活性剂及适量的水，将搅拌釜的温度升高至80℃，以500-800r/min的速度搅拌，持续时间为60-90min，得到均匀的泥浆状的混合物C；
将搅拌釜内温度升高至100-130℃，以120-150r/min的速度搅拌，持续时间为2-3h，令混合物C中的各组分反应，生成复合脱硝剂原料，并将部分水分蒸发，得到较为粘稠的混合物D；
步骤二：冷却处理
关闭搅拌釜内温度保持，并将搅拌速度调整至60-120r/min，自然冷却至室温，持续时间为3-5h，自然冷却过程中持续监测搅拌釜内湿度，并及时洒水，保持搅拌釜内湿度，避免混合物D过度干燥，冷却完成后将混合物D取出，置于保湿设备中存储备用；
步骤三：造粒改性
将混合物D加入造粒机中，并加入适量改性助剂，进行造粒，造粒结束后依次进行球磨和筛分，可以得到复合脱硝剂。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
氨基胍碳酸氢盐分子中含氧量高，黏度较低，化学稳定性良好，能提高燃料的燃烧性能，且氨基胍碳酸盐内生基团能进行多种基化反应、缩合反应、缩合环化反应等，在与高温环境下能与烟气中的氮氧化物进行高效的氧化还原反应；
1.本发明通过新型的配方成分以及合理的配比，令制得的碱炉专用复合脱硝剂的稳定性较高，使用寿命较长，更适合于实际应用环境，能够在温度较高的碱炉中长时间稳定参与催化反应，对高温烟气中含有的大量有害物质氮氧化物进行无害化处理；
2.本发明通过合理的制备方法，从原料预混处理到全部物料混合，再到搅拌反应、保湿冷却和造粒改性，均进行了工艺优化，从技术上避免了常规氨系脱硝剂工艺要求高和耗能高的问题，提高了生产效率，适合大范围推广使用。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
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
步骤一：原料混合
取50份氨基胍碳酸氢盐和10份尿素，倒入搅拌釜中，以200r/min的速度搅拌，温度不高于50℃，持续时间为60min，得到混合物A；
向搅拌釜内的混合物A中加入10份纳米二氧化铈、5份氧化镧和5份过渡金属化合物，以300r/min的速度搅拌，温度不高于50℃，持续时间为60min，得到混合物B；
向搅拌釜内的混合物B中加入10份壳聚糖、1份无机粘接剂、1份表面活性剂及8份水，将搅拌釜的温度升高至80℃，以500r/min的速度搅拌，持续时间为90min，得到均匀的泥浆状的混合物C；
将搅拌釜内温度升高至130℃，以150r/min的速度搅拌，持续时间为3h，令混合物C中的各组分反应，生成复合脱硝剂原料，并将部分水分蒸发，得到较为粘稠的混合物D；
步骤二：冷却处理
关闭搅拌釜内温度保持，并将搅拌速度调整至90r/min，自然冷却至室温，持续时间为3h，自然冷却过程中持续监测搅拌釜内湿度，并及时洒水，保持搅拌釜内湿度，避免混合物D过度干燥，冷却完成后将混合物D取出，置于保湿设备中存储备用；
步骤三：造粒改性
将混合物D加入造粒机中，并加入适量改性助剂，进行造粒，造粒结束后依次进行球磨和筛分，可以得到复合脱硝剂。
实施例2
步骤一：原料混合
取60份氨基胍碳酸氢盐和10份尿素，倒入搅拌釜中，以200r/min的速度搅拌，温度不高于50℃，持续时间为60min，得到混合物A；
向搅拌釜内的混合物A中加入4份纳米二氧化铈、3份氧化镧和3份过渡金属化合物，以300r/min的速度搅拌，温度不高于50℃，持续时间为60min，得到混合物B；
向搅拌釜内的混合物B中加入10份壳聚糖、1份无机粘接剂、1份表面活性剂及8份水，将搅拌釜的温度升高至80℃，以500r/min的速度搅拌，持续时间为90min，得到均匀的泥浆状的混合物C；
将搅拌釜内温度升高至130℃，以150r/min的速度搅拌，持续时间为3h，令混合物C中的各组分反应，生成复合脱硝剂原料，并将部分水分蒸发，得到较为粘稠的混合物D；
步骤二：冷却处理
关闭搅拌釜内温度保持，并将搅拌速度调整至90r/min，自然冷却至室温，持续时间为3h，自然冷却过程中持续监测搅拌釜内湿度，并及时洒水，保持搅拌釜内湿度，避免混合物D过度干燥，冷却完成后将混合物D取出，置于保湿设备中存储备用；
步骤三：造粒改性
将混合物D加入造粒机中，并加入适量改性助剂，进行造粒，造粒结束后依次进行球磨和筛分，可以得到复合脱硝剂。
实施例3
步骤一：原料混合
取50份氨基胍碳酸氢盐和10份尿素，倒入搅拌釜中，以200r/min的速度搅拌，温度不高于50℃，持续时间为60min，得到混合物A；
向搅拌釜内的混合物A中加入10份纳米二氧化铈、5份氧化镧和5份过渡金属化合物，以500r/min的速度搅拌，温度不高于50℃，持续时间为90min，得到混合物B；
向搅拌釜内的混合物B中加入10份壳聚糖、1份无机粘接剂、1份表面活性剂及8份水，将搅拌釜的温度升高至80℃，以800r/min的速度搅拌，持续时间为90min，得到均匀的泥浆状的混合物C；
将搅拌釜内温度升高至130℃，以150r/min的速度搅拌，持续时间为3h，令混合物C中的各组分反应，生成复合脱硝剂原料，并将部分水分蒸发，得到较为粘稠的混合物D；
步骤二：冷却处理
关闭搅拌釜内温度保持，并将搅拌速度调整至120r/min，自然冷却至室温，持续时间为5h，自然冷却过程中持续监测搅拌釜内湿度，并及时洒水，保持搅拌釜内湿度，避免混合物D过度干燥，冷却完成后将混合物D取出，置于保湿设备中存储备用；
步骤三：造粒改性
将混合物D加入造粒机中，并加入适量改性助剂，进行造粒，造粒结束后依次进行球磨和筛分，可以得到复合脱硝剂。
Claims (6)
1.一种碱炉专用脱硝剂复合材料，依照重量份计，该碱炉专用脱硝剂复合材料的原料包括：氨基胍碳酸氢盐50-60份、尿素5-10份、纳米氧化物基底5-10份、壳聚糖5-10份、氧化镧1-5份、过渡金属化合物1-5份、无机粘接剂0.5-1份和表面活性剂0.1-2份，所述纳米氧化物基底为纳米二氧化铈。
2.根据权利要求1所述的一种碱炉专用脱硝剂复合材料，其特征在于：所述尿素的质量不小于氨基胍碳酸氢盐质量的1/10。
3.根据权利要求1所述的一种碱炉专用脱硝剂复合材料，其特征在于：所述壳聚糖与无机粘接剂的质量比为10:1，所述无机粘接剂为高岭土。。
4.根据权利要求1所述的一种碱炉专用脱硝剂复合材料，其特征在于：所述过渡金属化合物为四氧化三铁或四氧化三钴，所述稀土金属氧化物与过渡金属化合物的质量比为1:1。
5.根据权利要求1所述的一种碱炉专用脱硝剂复合材料，其特征在于：所述表面活性剂为木质素磺酸钙、十二烷基磺酸钙或十二烷苯基磺酸钙中的一种或多种。
6.一种制备如权利要求1所述碱炉专用脱硝剂复合材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
步骤一：原料混合
取适量氨基胍碳酸氢盐和适量尿素，倒入搅拌釜中，以200-300r/min的速度搅拌，温度不高于50℃，持续时间为30-60min，得到混合物A；
向搅拌釜内的混合物A中加入纳米氧化物基底、氧化镧和过渡金属化合物，以300-500r/min的速度搅拌，温度不高于50℃，持续时间为60-90min，得到混合物B；
向搅拌釜内的混合物B中加入壳聚糖、无机粘接剂、表面活性剂及适量的水，将搅拌釜的温度升高至80℃，以500-800r/min的速度搅拌，持续时间为60-90min，得到均匀的泥浆状的混合物C；
将搅拌釜内温度升高至100-130℃，以120-150r/min的速度搅拌，持续时间为2-3h，令混合物C中的各组分反应，生成复合脱硝剂原料，并将部分水分蒸发，得到较为粘稠的混合物D；
步骤二：冷却处理
关闭搅拌釜内温度保持，并将搅拌速度调整至60-120r/min，自然冷却至室温，持续时间为3-5h，自然冷却过程中持续监测搅拌釜内湿度，并及时洒水，保持搅拌釜内湿度，避免混合物D过度干燥，冷却完成后将混合物D取出，置于保湿设备中存储备用；
步骤三：造粒改性
将混合物D加入造粒机中，并加入适量改性助剂，进行造粒，造粒结束后依次进行球磨和筛分，可以得到复合脱硝剂。
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2023
- 2023-10-24 CN CN202311380485.7A patent/CN117599604A/zh active Pending
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