CN117865514A - 一种低水灰比干法制备高比表面积氢氧化钙的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于氢氧化钙制备技术领域,具体涉及一种低水灰比干法制备高比表面积氢氧化钙的方法。本发明提供了一种在低水灰比情况下,通过干法制备高比表面积氢氧化钙的方法。在石灰消化过程中,通过加入特殊功能的添加剂,降低了消化过程所需的水灰比,也使得产物高比表面积氢氧化钙的含水量较低,避免了复杂的干燥烘干程序,简化了工业制备高比表面积氢氧化钙的流程。本方法不仅简化了操作流程,还有助于实现规模化应用生产。

Description

一种低水灰比干法制备高比表面积氢氧化钙的方法
技术领域
本发明属于氢氧化钙制备技术领域,具体涉及一种低水灰比干法制备高比表面积氢氧化钙的方法。
背景技术
二氧化硫常温下是一种无色具有刺激性气味的气体,是大气主要污染源之一,属于世界卫生组织国际癌症研究机构公布的第三类致癌物,主要是燃烧过程烟气排放产生。二氧化硫在大气层可与水汽结合形成酸雨,对人类健康和生态环境造成了严重威胁。因此,对烟气进行脱硫处理,减少二氧化硫排放,对于社会可持续发展具有重要意义。
随着大气中二氧化硫污染问题日益凸显,烟气脱硫技术也得到了广泛的发展。按照脱硫工艺过程中用水量不同,烟气脱硫技术分为湿法、半干法和干法。其中,石灰石-石膏湿法脱硫技术是较为成熟且广泛应用的烟气脱硫技术。该技术以氢氧化钙作为吸收剂,烟气自下而上进入喷淋塔内,与烟气中的二氧化硫反应生成亚硫酸钙,通入空气进一步氧化为硫酸钙。在此过程中,氢氧化钙的比表面积是影响二氧化硫脱除效率的关键因素。
传统干法制备氢氧化钙,往往需要较高的水灰比以达到高比表面积氢氧化钙的制备,在低水灰比的情况下,氧化钙与水不能充分接触和反应,氧化钙水化率低,往往造成制备的氢氧化钙的纯度和比表面积较低。而高水灰比时则会造成消化过程中出现结块现象,导致氧化钙内部无法均匀反应,产品氢氧化钙含水量高,品质不达标,不利于烟气脱硫。
为使产品含水量达标,企业往往需要增加烘干工序,大大增加能耗和成本。因此,在较低水灰比的情况下制备得到高比表面积的氢氧化钙是一种理想的制备工艺。
发明内容
针对上述技术问题,本发明旨在提供一种在低水灰比的条件下制备高比表面积氢氧化钙的方法,制备得到的氢氧化钙能够用于烟气高效脱硫。
为实现上述目的,本发明是通过以下技术方案来实现:
一种低水灰比干法制备高比表面积氢氧化钙的方法,在生石灰消化反应过程中加入添加剂,基于添加剂对粉体颗粒表面水膜张力的破坏作用,使被限域的水分子参与消化反应,从而实现在低水灰比条件下制备得到高比表面积氢氧化钙;所述水灰比为0.3~0.4,氢氧化钙的比表面积不低于45m2/g。
进一步地,所述氢氧化钙的含水量不高于0.2wt%。
进一步地,所述生石灰需破碎筛分至粒径小于200目,有效氧化钙含量不低于90%。
进一步地,所述添加剂为三聚硫氰酸、木质素磺酸钙、对氨基苯磺酸钠中的任意一种或几种。
进一步地,所述添加剂的质量浓度为0.1%~0.5%。
进一步地,所述消化反应的温度范围为25℃~45℃。
进一步地,所述消化反应过程转速范围为1000r/min~1700r/min。
一种由上述方法制备得到的高比表面积氢氧化钙在烟气高效脱硫中的应用。
与现有技术相比,本发明的有益效果如下:
(1)本发明通过在石灰消化过程中添加特殊功能的添加剂,促使氢氧化钙颗粒相互分散,破坏了絮凝结构,释放被包裹的水分子参与消化反应,从而降低了干法消化过程中的水灰比,使得产物氢氧化钙的含水量较低,避免了复杂的干燥烘干程序,降低了能耗,简化了工业制备高比表面积氢氧化钙的流程,有助于实现规模化应用生产。
(2)添加剂表面的亲水性支链在水溶液中伸展,形成空间位阻作用,增大氢氧化钙颗粒之间的比表面积,提高孔径和孔容,因此获得的高活性和高比表面积的氢氧化钙对烟气中二氧化硫的脱除效率高。
具体实施方式
为了便于理解本发明,下面将对本发明进行更全面的描述。但是,本发明可以以许多不同的形式来实现,并不限于本文所描述的实施例。相反地,提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
实施例1
称取180目生石灰560g,有效氧化钙含量92%,向168g自来水中加入添加剂三聚硫氰酸0.168g,水灰比0.3,添加剂质量分数0.1%,超声分散10min,将生石灰和分散液加入消化反应器,消化反应器初始温度为25℃,开始搅拌,转速1700r/min,消化15分钟后得到高比表面积氢氧化钙粉末。
目标产物高比表面积氢氧化钙粉末比表面积46.34m2/g,孔径5.44nm,孔体积0.068cm3/g,含水量0.13wt%,二氧化硫脱除率98.4%。
实施例2
称取180目生石灰560g,有效氧化钙含量91.7%,向224g自来水中加入添加剂三聚硫氰酸0.672g,水灰比0.4,添加剂质量分数0.3%,超声分散10分钟,将生石灰和分散液加入消化反应器,消化反应器初始温度为25℃,开始搅拌,转速1700r/min,消化15分钟后得到高比表面积氢氧化钙粉末。
目标产物高比表面积氢氧化钙粉末比表面积47.03m2/g,孔径5.64nm,孔体积0.072cm3/g,含水量0.18wt%,二氧化硫脱除率99.2%。
实施例3
称取190目生石灰560g,有效氧化钙含量94.6%,向196g自来水中加入添加剂木质素磺酸钙0.392g,水灰比0.35,添加剂质量分数0.2%,超声分散10分钟,将生石灰和分散液加入消化反应器,消化反应器初始温度为35℃,开始搅拌,转速1700r/min,消化15分钟后得到高比表面积氢氧化钙粉末。
目标产物高比表面积氢氧化钙粉末比表面积53.16m2/g,孔径6.34nm,孔体积0.085cm3/g,含水量0.19wt%,二氧化硫脱除率98.5%。
实施例4
称取190目生石灰560g,有效氧化钙含量92.8%,向212.8g自来水中加入添加剂对氨基苯磺酸钠0.851g,水灰比0.38,添加剂质量分数0.4%,超声分散10分钟,将生石灰和分散液加入消化反应器,消化反应器初始温度为30℃,开始搅拌,转速1700r/min,消化15分钟后得到高比表面积氢氧化钙粉末。
目标产物高比表面积氢氧化钙粉末比表面积52.36m2/g,孔径6.19nm,孔体积0.079cm3/g,含水量0.19wt%,二氧化硫脱除率99.2%。
实施例5
称取175目生石灰560g,有效氧化钙含量93.5%,向179.2g自来水中加入添加剂三聚硫氰酸0.425g,对氨基苯磺酸钠0.2022g,水灰比0.32,添加剂质量分数0.35%,超声分散10分钟,将生石灰和分散液加入消化反应器,消化反应器初始温度为30℃,开始搅拌,转速1700r/min,消化15分钟后得到高比表面积氢氧化钙粉末。
目标产物高比表面积氢氧化钙粉末比表面积49.51m2/g,孔径5.73nm,孔体积0.089cm3/g,含水量0.17wt%,二氧化硫脱除率99.6%。
比较例1
称取180目生石灰560g,有效氧化钙含量93.2%,196g自来水,水灰比0.35,将生石灰和分散液加入消化反应器,消化反应器初始温度为35℃,开始搅拌,转速1700r/min,消化15分钟后得到高比表面积氢氧化钙粉末。
目标产物高比表面积氢氧化钙粉末比表面积27.35m2/g,孔径4.28nm,孔体积0.054cm3/g,含水量0.27wt%,二氧化硫脱除率58.5%。
实施例6
脱硫性能测试
(1)利用比表面积分析仪根据《GB/T 19587-2017气体吸附BET法测定固态物质比表面积》中的方法对实施例和对比例中产品的BET比表面积及吸附总孔体积进行测试分析;
(2)脱硫性能测试采用固定床反应器对5个实施例和1个对比例的产物进行脱硫性能评价,反应器内径20mm,脱硫气组成为SO2 700mg/Nm3,CO2 5%,O2 21%,气态H2O 10%,平衡N2;反应温度200℃,烟气流速0.5m/min,SO2含量采用红外烟气分析仪测定。
结果如表1所示,与没有引入添加剂的对比例1相比,实施例1~5的比表面积显著提高,且脱硫效率大大增加。
表1不同氢氧化钙的脱硫性能测试
以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施案例,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种低水灰比干法制备高比表面积氢氧化钙的方法,其特征在于,在生石灰消化反应过程中加入添加剂,基于添加剂对粉体颗粒表面水膜张力的破坏作用,使被限域的水分子参与消化反应,从而实现在低水灰比条件下制备得到高比表面积氢氧化钙;所述水灰比为0.3~0.4,氢氧化钙的比表面积不低于45m2/g。
2.根据权利要求1所述的一种低水灰比干法制备高比表面积氢氧化钙的方法,其特征在于,所述氢氧化钙的含水量不高于0.2wt%。
3.根据权利要求1所述的一种低水灰比干法制备高比表面积氢氧化钙的方法,其特征在于,所述生石灰需破碎筛分至粒径小于200目,有效氧化钙含量不低于90%。
4.根据权利要求1所述的一种低水灰比干法制备高比表面积氢氧化钙的方法,其特征在于,所述添加剂为三聚硫氰酸、木质素磺酸钙、对氨基苯磺酸钠中的任意一种或几种。
5.根据权利要求1所述的一种低水灰比干法制备高比表面积氢氧化钙的方法,其特征在于,所述添加剂的质量浓度为0.1%~0.5%。
6.根据权利要求1所述的一种低水灰比干法制备高比表面积氢氧化钙的方法,其特征在于,所述消化反应的温度范围为25℃~45℃。
7.根据权利要求1所述的一种低水灰比干法制备高比表面积氢氧化钙的方法,其特征在于,所述消化反应过程转速范围为1000r/min~1700r/min。
8.一种由权利要求1~7任意一项制备得到的高比表面积氢氧化钙在烟气高效脱硫中的应用。
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