CN1323649A - 一种基于生物质改性的可逆脱硫吸收剂及其制备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于生物质改性的可逆脱硫吸收剂及其制备。本发明的改性可逆脱硫吸收剂是以生物质作为添加剂,生物质包括稻、麦、谷、玉米、高粱等农作物的茎、叶、根等,以及草,树叶,废纸,木头,木质粉末等。制备方法是将生物质材料和脱硫吸收剂浸渍或浸泡在水中后再干燥即可。本发明的改性添加剂价廉易得;改性方法简单,能耗低,成本低;可以更大限度地提高脱硫速度和脱硫效率,并且脱硫后的吸收剂还能再回收利用。

Description

一种基于生物质改性的可逆脱硫吸收剂及其制备

本发明属于生物质的综合开发利用及可逆脱硫吸收剂技术领域，尤其是一种利用生物质改性的可逆脱硫吸收剂应用于烟道气脱硫的技术领域。

目前，烟道气脱硫主要采用的吸收剂为以下两种：

(1)CaCO₃,CaO,Ca(OH)₂体系。脱硫工艺分为干法，半干法和湿法，干法的脱硫效率很低，湿法虽可达90％以上，但耗水量太大，半干法介于二者之间。生成的硫酸钙(石膏)无可观的开发利用前景，而大量堆积，又形成白色污染。

(2)Na₂CO₃,MgCO₃体系。不采用载体的单一Na₂CO₃或MgCO₃体系，在干法低温条件下，Na₂CO₃或MgCO₃利用率只有10-20％左右。该工艺采用Al₂O₃为载体时，脱硫效率高。但是以Al₂O₃为载体，价格比较昂贵，来源有限，并且制备过程繁琐，能耗高，再生利用的处理过程也较为复杂。

本发明的目的是提供一种采用价廉易得可弃置的添加剂作为载体对现有Na₂CO₃,MgCO₃等吸收剂体系进行改性，获得改性的可逆脱硫吸收剂，从而更大限度地提高SO₂的脱除效率和脱除速率，简化工艺过程，降低投资成本，并形成一个无灰烬，全回收的绿色循环可逆体系，避免二次白色污染。

本发明技术方案如下：

本发明的可逆脱硫吸收剂是利用生物质作为基质材料担载的(改性的)Na₂CO₃,MgCO₃等可逆脱硫吸收剂，所述生物质包括稻、麦、谷、玉米、高粱等农作物的茎、叶、根等，以及草，树叶，废纸，木头，木质粉末等生物质。

本发明的生物质作为基质材料担载的(改性的)可逆脱硫吸收剂的制备方法依次包括以下步骤：

(1)将生物质处理成适于与脱硫吸收剂混合的形状，得到生物质材料；

(2)将生物质材料和可逆脱硫吸收剂浸渍或浸泡在水中，得到混合物；

(3)将上述混合物自然风干、烘干或以其他方式干燥，即得到利用生物质改性的可逆脱硫吸收剂。

本发明的改性机理在于，使用生物质后，可以显著改善吸收剂的表面形态，提高其比表面积；调整吸收剂的孔隙分布，加快SO₂在产物层中的扩散；延长与SO₂的接触时间，提高反应效率。从而，大大促进以下反应的发生：

本发明采用的添加剂是价廉易得的生物质，原料来源方便、经济；吸收剂改性制备过程与传统方法相比，简单易行，能耗低(如不需要水热处理，不需搅拌，只是浸泡/浸渍，干燥即可)；能够合理利用生物质及废弃生物质自身潜在价值，开发一系列具有实用性的生物质脱硫工艺过程。同时，还可以更大限度地提高脱硫速度和脱硫效率，并且脱硫后得到的Na₂SO₃/生物质，MgSO₃/生物质释放出SO₂后可回收利用。

对比实验证明：每克经生物质麦杆改性的Na₂CO₃脱硫剂100％脱除SO₂的时间约为33小时，而每克未经改性的Na₂CO₃脱硫剂100％脱除SO₂的时间仅维持了14分钟，可见经生物质麦杆改性的脱硫剂SO₂100％脱除时间得到了大大延长。γ-Al₂O₃改性的脱硫剂SO₂100％脱除时间同样得到了大大延长，但与生物质麦杆改性后的吸收剂相比较，其100％脱除SO₂的时间要短得多，仅有16小时/克。另外，Na₂CO₃的利用率由原来的不到10％，提高到85％。(相关数据参见实施例)

附图说明：

图1为经麦杆改性的Na₂CO₃脱硫剂的脱硫曲线图，脱硫剂用量为1.065克。

图2为麦杆粉和未经改性的Na₂CO₃脱硫剂的脱硫曲线图；

其中曲线1为用量为0.1920克的麦杆粉的脱硫曲线，曲线2为用量为0.5065克的Na₂CO₃脱硫剂的脱硫曲线。

图3为Al₂O₃担载Na₂CO₃脱硫剂的脱硫曲线图，脱硫剂用量为0.5克。

所有附图中，横坐标代表SO₂吸附时间，纵坐标代表反应器出口的SO₂浓度。

实施例：利用麦杆改性的Na₂CO₃脱硫吸收剂的制备及对比实验

(一)利用麦杆改性的Na₂CO₃脱硫吸收剂的制备：采用生物质麦杆为添加剂，粉碎，得到麦杆粉末(以下称麦杆粉)。取4g麦杆粉和16g Na₂CO₃，加入到80ml水中，浸泡一定时间，取出，在空气中自然风干后，即得到经改性的Na₂CO₃脱硫剂。改性后的脱硫剂中Na₂CO₃占80.0％，麦杆粉占20.0％。

以同样的方法分别处理纯的Na₂CO₃和麦杆粉进行下面的空白脱硫实验。

(二)与纯的Na₂CO₃脱硫吸收剂的脱硫实验对比

脱硫条件：温度为80℃,SO₂的浓度为2000ppm，载气为N₂，反应器为固定床反应器。

气体检测方法是FT-IR spectrometer(Vector Brouker)。

实验结果：

如图1，经麦杆改性的脱硫剂用量为1.065克，其中Na₂CO₃含量为80％，即0.852克，其100％脱除SO₂的时间约为28小时，则每克Na₂CO₃脱硫剂经麦杆改性后，100％脱除SO₂的时间约为33小时。

如图2，曲线1为用量为0.1920克的麦杆粉的脱硫曲线，曲线2为用量为0.5065克的Na₂CO₃脱硫剂的脱硫曲线。未经改性的Na₂CO₃,100％脱除SO₂的时间仅维持了大约14分钟；麦杆粉自身100％脱除SO₂时间几乎为0。

因此，经麦杆改性的Na₂CO₃脱硫剂100％脱除SO₂的时间得到了大大延长，证明经麦杆改性后的吸收剂是一种快速脱硫剂，有利于反应器中快速流动的烟道气脱硫。另外，Na₂CO₃的利用率由原来的不到10％，提高到85％。由此可见，麦杆粉是一种理想的介质。

(三)与以Al₂O₃为载体的Na₂CO₃脱硫剂的对比

吸收剂的制备：以γ-Al₂O₃为载体，研磨至200um以下。取4g的γ-Al₂O₃和1g Na₂CO₃，加入到5ml水中，经浸渍，干燥，研磨后，即可作为脱硫剂。改性后的脱硫剂中Na₂CO₃占20.0％,γ-Al₂O₃占80.0％。取出0.5克脱硫剂作为样品进行下面的实验。

脱硫条件：温度为80℃,SO₂的浓度为1958ppm，载气为N₂，反应器为固定床反应器。

气体检测方法是FT-IR spectrometer(Vector Brouker)。

实验结果：

如图3,0.5克所制备的以γ-Al₂O₃为载体的Na₂CO₃脱硫剂，100％脱除SO₂的时间约为1.6小时，其中Na₂CO₃含量为20.0％，即0.1克。因此，以γ-Al₂O₃为载体制备的每克Na₂CO₃脱硫剂100％脱除SO₂的时间约为16小时，与未经改性的Na₂CO₃相比，γ-Al₂O₃改性脱硫剂SO₂100％脱除时间同样得到了大大延长，但与经麦杆改性后的每克Na₂CO₃脱硫吸收剂100％脱除SO₂的时间33小时相比较，其100％脱除SO₂的时间要短得多。由此可见，麦杆改性后的Na₂CO₃脱硫剂更有利于反应器中快速流动的烟道气脱硫。同时，麦杆不仅价廉易得、来源广泛，而且制备和改性过程简单、方便、不需研磨、搅拌等能耗大的复杂工艺，因此具有绝对低的投资成本，而得到的是更高、更理想的脱硫效果。

Claims (2)

1．一种改性的可逆脱硫吸收剂，其特征在于其改性添加剂是生物质，所述生物质包括稻、麦、谷、玉米、高粱等农作物的茎、叶、根等，以及草，树叶，废纸，木头，木质粉末等生物质。

2．一种制备如权利要求1所述改性的可逆脱硫吸收剂的方法，依次包括以下步骤：

(1)将生物质处理成适于与脱硫吸收剂混合的形状，得到生物质材料；

(2)将生物质材料和可逆脱硫吸收剂浸渍或浸泡在水中，得到混合物；

(3)将上述混合物自然风干、烘干或以其他方式干燥，即得到利用生物质改性的可逆脱硫吸收剂。

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