五金本发明涉及脱硫脱硝工艺技术领域,特别是涉及一种用于烟气脱硫脱硝的组合吸附剂及烟气脱硫脱硝方法。
国内外目前已工业化和正在进行研究的烟气脱硫技术约有十几种,这些方法从工艺上可分为干法和湿法,从脱硫剂的回收利用上可分为摒弃法和回收法。其中已工业化或中试过的主要方法有:1)亚硫酸铵法;2)柠檬酸盐法;3)活性炭湿法脱硫;4)湿法脱硫生产磷氨复合肥;5)电子束法脱硫;6)石灰-石膏法脱硫等。
当前烟气脱硫领域应用较多的为氨法、石灰/石灰石法,双碱法、氧化镁法等为代表的湿法脱硫技术及半干法脱硫技术。湿法脱硫吸收利用率高,但是如石灰/石灰石-石膏法、双碱法、氧化镁法浆液中含有微小的亲水性离子,被烟道气带出,并排放至大气中,同时这些粒子表面很容易吸附二氧化硫、三氧化硫、氯化氢、氟化氢、氮氧化物、有害有机物和细菌等,引起大气悬浮粒子(通常所说的pm100、pm10、pm2.5等)含量的显著增加,进而引起雾霾和大气光化学反应现象,造成严重的环境污染。亚硫酸钠(钾)法脱硫工艺、韦尔曼-洛德法脱硫脱硫工艺、有机酸-有机酸盐缓冲溶液法脱硫工艺,再生蒸汽耗能大、且再生率低,因此工业化难度大。氨法脱硫中氨腐蚀性大、造成设备腐蚀、且氨的生产过程是高能耗、高污染过程。半干法脱硫与湿法脱硫相比设备腐蚀小、无明显温降、利于烟囱排气扩散,但脱硫效率相对较低、反应速度慢。
当前虽然已经采取了许多有效措施防治大气污染,削减so2的排放,但由于目前仍有近4000余台(套)电厂锅炉未安装脱硫脱硝装置,约占电厂总数的96%。此外还有约10万台大容量工业锅炉需安装脱硫装置,因此,环境形势仍不容乐观。为了达到so2排放总量减少的要求,大多电厂都在积极寻求技术性能可靠,工程造价在200元/kw、脱so2运行费用小于300元/吨、资源可综合利用的技术。
球团烧结烟气脱硝领域的主流技术为nh3-scr脱硝,scr技术采用催化剂,催化作用使反应活化能降低。在钢铁厂中,由于烟气本身温度很低(200℃~300℃),需采用低温脱硝催化剂使脱硝反应在此温度区间进行,且需向烟气中喷入氨气作还原剂。
单独的脱硫、脱硝工艺不仅占地面积大,而且投资、操作费用高。同时脱硫脱硝技术具有减少设备配置,节省空间,材料来源广,价格低,可再生循环利用等优点。其中,以活性炭(焦)技术为代表的干法脱硫脱硝一体化技术是对烟气中的热能利用最多的技术。
以上方法要么投资大、运行费用高,要么是脱硫后脱硫剂无法再利用,有二次污染,对于电厂大容量锅炉,废渣的堆放或受到运费的制约或受到场地堆放的限制,都是影响脱硫技术能否商业化的关键因素。因此,这些技术目前在我国均难以大规模推广和使用。国际上已大规模商业化应用的烟气脱硫技术,其技术成熟度高,我国也有电厂引进,但由于成本高、投资大、副产石膏没有综合利用也无一例成功。
鉴于以上所述现有技术的缺点,本发明的目的在于提供一种用于烟气脱硫脱硝的组合吸附剂,用于解决现有技术中脱硫脱硝成本高、脱硫剂无法再利用以及有二次污染的问题,同时,本发明还将提供一种使用组合吸附剂的烟气脱硫脱硝方法;本发明具有不耗水、无低质副产物、无环保压力大的石灰及合成氨消耗、投资和占地小、吸附剂损耗低寿命长、污染物脱除率高、无二次污染,实现烟气资源化利用的特点以及工业应用前景良好的优点。
本发明的第一方面,提供一种用于烟气脱硫脱硝的组合吸附剂,所述组合吸附剂由低温吸附剂和高温吸附剂组成;
所述高温吸附剂包括重量份数的如下组分:10~80份的多孔载体,1~75份的金属氧化物,15~90份的粘结剂;
所述低温吸附剂包括重量份数的如下组分:50~85份的多孔载体,0~40份的金属氧化物,15~50份的粘结剂。
组合吸附剂采用高温吸附剂与低温吸附剂相结合的技术方案实现烟气中so2和nox的深度脱除,并利用克劳斯工艺实现将so2转化为硫磺的资源化利用。其中高温吸附剂可以直接作为低温吸附剂用,在原料准备过程中更为方便。
所述高温吸附剂包括重量份数的如下组分:40~65份的多孔载体,10~40份的金属氧化物,15~25份的粘结剂;
所述低温吸附剂包括重量份数的如下组分:60~85份的多孔载体,0~15份的金属氧化物,20~30份的粘结剂。
于本发明的实施例中,所述高温吸附剂所用的多孔载体的比表面积≥100m2/g,所述低温吸附剂所用的多孔载体的比表面积≥200m2/g。
于本发明的实施例中,所述高温吸附剂所用的多孔载体的比表面积≥200m2/g,所述低温吸附剂所用的多孔载体的比表面积≥350m2/g。在较高的比表面积下,吸附效果更好,具有更高的脱硫脱硝率。
于本发明的实施例中,所述高温吸附剂所用的多孔载体为分子筛、氧化硅和/或活性炭氧化铝中的至少一种;所述低温吸附剂所用多孔载体为分子筛、氧化硅和/或活性炭中的至少一种;所述高温吸附剂所用的分子筛为x分子筛、y分子筛、丝光分子筛、zsm-5分子筛、β分子筛或mcm-41分子筛;所述低温吸附剂所用的分子筛选自a分子筛、x分子筛、y分子筛、丝光分子筛或zsm-5分子筛。。
分子筛是一种具有立方晶格的硅铝酸盐化合物,具有发达的微孔结构,从而具有很大的比表面积,通常可达300~1000m2/g。分子筛的孔穴直径大小均匀,其晶体表面高度极化,能把比其直径小的分子吸附到孔腔的内部,并对极性分子和不饱和分子具有优先吸附能力,因而能把极性程度不同,饱和程度不同,分子大小不同及沸点不同的分子分离开来,即具有“筛分”分子的作用,故称分子筛。由于分子筛具有吸附能力高,热稳定性强等吸附剂所没有的优点,使得分子筛获得广泛的应用澳门·新葡萄新京6663一种用于烟气脱硫脱硝的组合吸附剂及烟气脱硫脱硝方法与流程。
多孔氧化硅是白色、松散、无定形、无毒、无味、无嗅,无污染的非金属氧化物,其原生粒径介于7~80nm之间,比表面积一般大于300-650m2/g。由于其纳米效应,在材料中表现出卓越的补强、增稠、触变、绝缘、消光、防流挂等性质,因而广泛的应用于橡胶、塑料、涂料、胶粘剂、密封胶等高分子工业领域。
活性炭是一种黑色多孔的固体炭质,由煤通过粉碎、成型或用均匀的煤粒经炭化、活化生产。主要成分为碳,并含少量氧、氢、硫、氮、氯等元素。普通活性炭的比表面积在500~1700m2/g间。具有很强的吸附性能,为用途极广的一种工业吸附剂。
于本发明的实施例中,所述粘结剂为氧化铝、高岭土、膨润土、蒙脱土、凹凸棒土和/或硅藻土中的至少一种。
步骤二、吸附脱硫脱硝:将除尘后的烟气输送至负载有高温吸附剂的反应器中,在温度为300~650℃下脱硫脱硝,将脱硫脱硝后的高温烟气进行热量回收后输送至负载有低温吸附剂的反应器中,在温度为20~120℃下脱硫脱硝,即得脱硫脱硝完成的气体;
步骤三、吸附剂再生:将高温再生剂通入高温吸附剂反应器中,在温度>300℃下将高温吸附剂中吸附的二氧化硫脱离出来,富含二氧化硫的再生尾气进入克劳斯单元生产硫磺,再生后的高温吸附剂重新投入使用;将低温再生剂通入低温吸附剂反应器中,在温度>200℃下将低温吸附剂中吸附的二氧化硫脱离出来,富含二氧化硫的再生尾气进入克劳斯单元生产硫磺再生后的低温吸附剂重新投入使用。
组合吸附剂采用高温吸附剂与低温吸附剂相结合的技术方案实现烟气中so2和nox的深度脱除,并利用克劳斯工艺实现将so2转化为硫磺的资源化利用澳门·新葡萄新京6663,具有不耗水、无低质副产物、无环保压力大的石灰及合成氨消耗、投资和占地小、吸附剂损耗低寿命长、污染物脱除率高、无二次污染的特点以及工业应用前景良好的优点。
其中除尘步骤为所有烟气处理过程必备工序;在温度为300~650℃下进行高温吸附,经除尘后的烟气进入高温吸附剂,在so2被吸附的同时,nox被还原为n2,高温烟气脱除了大部分so2和nox后,可以用高温烟气发生蒸汽或做用途,比如加热锅炉供风,以回收热量,由于已处理过,所以腐蚀可不考虑,从而可将烟气温度降至常温,热量回收率大幅提高,经济效益显著;在温度为20~120℃下进行低温吸附,深度脱除烟气中的so2,可将烟气中so2含量降至ppm级,显著低于当前控制指标。首次投用时,可以采用再生剂对高温吸附剂进行活化处理,工艺条件与再生过程相同或接近。
克劳斯工序包括一级克劳斯反应器澳门·新葡萄新京6663、二级克劳斯反应器、一级硫冷凝器、二级硫冷凝器和二级再热器;所述一级和二级克劳斯反应器内装填高效活性的催化剂,所述经催化还原的烟气首先进入一级克劳斯反应器进行催化反应,然后进入与一级克劳斯反应器管路连接的一级硫冷凝器,脱出的液硫进入液硫池而烟气进入二级克劳斯反应器继续催化反应,经二次催化反应的烟气进入管路连接的二级再热器而后进入二级硫冷凝器,经冷凝处理脱出的液硫进入液硫池,克劳斯工序含硫尾气进入高温吸附剂床层回收。
于本发明的实施例中,所述反应器采用三器流程或四器流程。两种流程模式中,四器流程即高温吸附剂两桩,一用一再生,低温吸附剂两桩,一用一再生;三器流程即共用一个再生器,这种情况下两种剂实际是一种剂分别利用化学吸附和物理吸附功能。如果是四器模式,即高温低温吸附剂不同,此时可以用高温吸附剂出口尾气对低温吸附剂进行再生,再生尾气回到高温吸附剂,也很方便。
对于固定床反应器和流化床反应器,当高温吸附剂不可作为低温吸附剂时,可以采用四器流程,分别再生;当高温吸附剂可以作为低温吸附剂时,可采用三器流程,三器切换再生。
于本发明的实施例中,所述高温再生剂为一氧化碳、c1-c12的烃类、氢气或碳粉;所述低温再生剂为氮气、二氧化碳、一氧化碳、c1-c12的烃类、氢气或碳粉。当高温吸附剂用作低温吸附剂时,二者可在相同再生条件下再生。
如上所述,本发明的一种用于烟气脱硫脱硝的组合吸附剂及烟气脱硫脱硝方法,具有以下有益效果:组合吸附剂采用高温吸附剂与低温吸附剂相结合的技术方案实现烟气中so2和nox的深度脱除,可将烟气中so2含量降至30ppm,脱除率≥95%,显著低于当前控制指标,并利用克劳斯工艺实现将so2转化为硫磺的资源化利用,具有不耗水、无低质副产物、无环保压力大的石灰及合成氨消耗、投资和占地小、吸附剂损耗低寿命长、污染物脱除率高、无二次污染的特点以及工业应用前景良好的优点。
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式,熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
所述低温吸附剂包括重量份数的如下组分:50份的mcm-41分子筛,5份的氧化镁,15份的粘结剂;
步骤二、吸附脱硫脱硝:将除尘后的烟气输送至负载有高温吸附剂的四器流程固定床反应器中,在温度为300℃下脱硫脱硝,将脱硫脱硝后的高温烟气进行热量回收后输送至负载有低温吸附剂的反应器中,在温度为120℃下脱硫脱硝,即得脱硫脱硝完成的气体;
步骤三、吸附剂再生:将一氧化碳通入高温吸附剂反应器中,在温度350℃下将高温吸附剂中吸附的二氧化硫脱离出来,富含二氧化硫的再生尾气进入克劳斯单元生产硫磺,再生后的高温吸附剂重新投入使用;将高温吸附剂尾气通入低温吸附剂反应器中,在温度250℃下将低温吸附剂中吸附的二氧化硫脱离出来,再生尾气回到高温吸附剂反应器入口,再生后的低温吸附剂重新投入使用。
上述实施例中未经吸附的烟气中so2含量为1023ppm,经过吸附完成后气体中so2含量为35ppm,so2脱除率为96.6%;经过再生后的高温吸附剂的活性为之前未再生时的96%,经过再生后的低温吸附剂的活性为之前未再生时的97%。
所述高温吸附剂包括重量份数的如下组分:40份的zsm-5分子筛,20份的氧化钙,15份的膨润土;所述低温吸附剂包括重量份数的如下组分:50份的氧化硅,20份的膨润土;
步骤二、吸附脱硫脱硝:将除尘后的烟气输送至负载有高温吸附剂的四器流程流化床反应器中,在温度为450℃下脱硫脱硝,将脱硫脱硝后的高温烟气进行热量回收后输送至负载有低温吸附剂的反应器中,在温度为100℃下脱硫脱硝,即得脱硫脱硝完成的气体;
步骤三、吸附剂再生:将氢气通入高温吸附剂反应器中,在温度400℃下将高温吸附剂中吸附的二氧化硫脱离出来,富含二氧化硫的再生尾气进入克劳斯单元生产硫磺,再生后的高温吸附剂重新投入使用;将一氧化碳通入低温吸附反应器中,在温度200℃下将低温吸附剂中吸附的二氧化硫脱离出来,再生尾气回到高温吸附剂反应器入口,再生后的低温吸附剂重新投入使用。
上述实施例中未经吸附的烟气中so2含量为950ppm,经过吸附完成后气体中so2含量为30ppm,so2脱除率为96.8%;经过再生后的高温吸附剂的活性为之前未再生时的97%,经过再生后的低温吸附剂的活性为之前未再生时的97%。
步骤二、吸附脱硫脱硝:将除尘后的烟气输送至负载有高温吸附剂的三器流程流化床反应器中,在温度为500℃下脱硫脱硝,将脱硫脱硝后的高温烟气进行热量回收后输送至负载有低温吸附剂的反应器中,在温度为120℃下脱硫脱硝,即得脱硫脱硝完成的气体;
步骤三、吸附剂再生:将碳粉气通入高温吸附剂与高温再生剂共同加入再生反应器中,在温度500℃下将高温吸附剂中吸附的二氧化硫脱离出来,富含二氧化硫的再生尾气进入克劳斯单元生产硫磺,再生后的高温吸附剂重新投入使用;将一氧化碳通入再生反应器中,在温度300℃下将低温吸附剂中吸附的二氧化硫脱离出来,再生尾气回到高温吸附剂反应器入口,再生后的低温吸附剂重新投入使用。
上述实施例中未经吸附的烟气中so2含量为1020ppm,经过吸附完成后气体中so2含量为30ppm,so2脱除率为97.0%;经过再生后的高温吸附剂的活性为之前未再生时的96%,经过再生后的低温吸附剂的活性为之前未再生时的95%。
其中y型分子筛的比表面积734m2/g;粘结剂为氧化铝和凹凸棒土按照质量比为1:4混合制得。
步骤二、吸附脱硫脱硝:将除尘后的烟气输送至负载有高温吸附剂的三器流程流化床反应器中,在温度为500℃下脱硫脱硝,将脱硫脱硝后的高温烟气进行热量回收后输送至负载有低温吸附剂的反应器中,在温度为100℃下脱硫脱硝,即得脱硫脱硝完成的气体;
步骤三、吸附剂再生:将一氧化碳通入放置有高温吸附剂和低温吸附剂的再生反应器中,在温度500℃下将高温吸附剂中吸附的二氧化硫脱离出来,富含二氧化硫的再生尾气进入克劳斯单元生产硫磺,再生后的高温吸附剂和低温吸附剂重新投入使用。
上述实施例中未经吸附的烟气中so2含量为920ppm,经过吸附完成后气体中so2含量为31ppm,so2脱除率为96.6%;经过再生后的高温吸附剂的活性为之前未再生时的95%,经过再生后的低温吸附剂的活性为之前未再生时的95%。
步骤二、吸附脱硫脱硝:将除尘后的烟气输送至负载有高温吸附剂的三器流程流化床反应器中,在温度为500℃下脱硫脱硝,将脱硫脱硝后的高温烟气进行热量回收后输送至负载有低温吸附剂的反应器中,在温度为100℃下脱硫脱硝,即得脱硫脱硝完成的气体;
步骤三、吸附剂再生:将碳粉气通入高温吸附剂与高温再生剂共同加入再生反应器中,在温度400℃下将高温吸附剂中吸附的二氧化硫脱离出来,富含二氧化硫的再生尾气进入克劳斯单元生产硫磺,再生后的高温吸附剂重新投入使用;将一氧化碳通入再生反应器中,在温度200℃下将低温吸附剂中吸附的二氧化硫脱离出来,再生尾气回到高温吸附剂反应器入口澳门·新葡萄新京6663,再生后的低温吸附剂重新投入使用。
上述实施例中未经吸附的烟气中so2含量为1150ppm,经过吸附完成后气体中so2含量为40ppm,so2脱除率为96.5%;经过再生后的高温吸附剂的活性为之前未再生时的96%,经过再生后的低温吸附剂的活性为之前未再生时的97%。
综上所述,本发明具有不耗水、无低质副产物、无环保压力大的石灰及合成氨消耗、投资和占地小、吸附剂损耗低寿命长、污染物脱除率高、无二次污染的特点以及工业应用前景良好的优点。所以,本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效,而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下,对上述实施例进行修饰或改变。因此,举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变,仍应由本发明的权利要求所涵盖。
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