一种催化剂提效活性焦炭烟气吸附脱硫与解析再生的方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种催化剂提效活性焦炭烟气吸附脱硫与解析再生的方法及系统，属于空气污染物处理及资源化利用领域，在解析再生塔内，载硫活性焦经过不同的区域逐渐的脱附出SO2和水蒸气，金属基催化剂在解析再生塔内高温度区域解析段熔融，在冷却段时，金属基催化剂渗透负载再生活性焦炭得到再生负载活性焦吸附剂；再生负载活性焦吸附剂进入脱硫吸附塔，进行烟气的脱硫。既完成了SO2的高效脱除，又能够使金属催化剂与再生活性焦的高效负载，提高了活性焦的脱硫效率。解析再生塔的换热介质一部分为惰性气体，所以提高了整个装置的安全性。解析过程、脱硫过程充分利用焚烧炉产生的烟气的热量，实现了热量的循环利用。

【技术实现步骤摘要】
一种催化剂提效活性焦炭烟气吸附脱硫与解析再生的方法及系统
本专利技术属于空气污染物处理及资源化利用领域，具体涉及一种催化剂提效活性焦炭烟气吸附脱硫与解析再生的方法及系统。
技术介绍
在目前国内环保局势日益严峻的情况下，实现燃料的清洁利用以及空气污染物的高效清除成为环境保护科研人员的重要研究方向。空气中的SO2主要是燃煤电厂或者钢铁行业通过燃烧化石燃料生成的一种气体污染物，目前针对脱除SO2主要运用石灰石湿法脱硫技术，该技术具有脱硫效率高，工艺过程简单等诸多优点，但是也存在着耗水量大且形成大量的劣质脱硫石膏(CaSO4﹒2H2O)易造成二次污染等缺点。利用煤炭为原料制备活性焦炭实现烟气干法脱硫技术，由于具备脱硫效率高，无水耗且无二次污染物生成等诸多优点被广泛的研究和利用。烟气中的SO2吸附在孔隙结构发达的活性焦炭中，并且在解析还原塔中通过热再生的方式实现SO2富集析出和载硫活性焦炭的再生，析出的SO2气体可以集中处理或再利用例如在一定气氛下通过碳热还原反应制取单质硫磺(或者制酸(H2SO4))，而再生活性焦炭则可以进入脱硫塔循环利用，提高系统经济性。通过一些金属催化剂作用可以实现SO2的高效脱除，但是在现有的工艺中，包括201210462982.7一种同时脱硫脱硝催化剂，公开了以活性炭、活性焦或活性碳纤维为载体，采用等体积浸渍法，将载体在镨盐与镍盐或钴盐的混合溶液中浸渍，充分干燥后在惰性气体保护下进行焙烧制得，负载在载体上的原料盐，一般都能难以实现催化剂与活性焦炭的高效负载。
技术实现思路
针对上述现有技术中存在的问题，本专利技术的第一个目的是提供一种催化剂提效活性焦炭烟气吸附脱硫与解析再生方法。本申请在解析再生塔内，利用解析再生塔的不同的温度区间分布的特点，使低熔点金属基催化剂在解析再生塔内熔融，均匀分布在活性焦炭表面，在冷却段熔融状态的金属基催化剂受到活性焦炭内外压力差的影响，渗透进入煤骨架结构中，并且与表面官能团结合实现对活性焦炭深度调控；制备了催化剂与活性焦炭高效负载的吸附剂。为了解决以上技术问题，本专利技术的技术方案为：一种催化剂提效活性焦炭烟气吸附脱硫与解析再生的方法，具体步骤为：1)解析和负载载硫活性焦和金属基催化剂进入解吸塔，载硫活性焦在解析再生塔预热段析出活性焦炭中的水分，析出的水蒸气由预热段导出进入脱硫吸附塔；在解析段载硫活性焦炭中吸附的二氧化硫脱附离开解析段，经过焚烧炉的再热器后去界外；在冷却段载硫活性焦残余的SO2气体释放导出并进入解析段集中处理，在冷却段载硫活性焦成为再生活性焦；2)负载金属基催化剂在解析再生塔内高温度区域解析段熔融，在冷却段时，金属基催化剂渗透负载再生活性焦炭得到再生负载活性焦吸附剂；3)吸附焚烧炉产生的烟气经过再热器后进入脱硫吸附塔，步骤2)得到的再生负载活性焦吸附剂进入脱硫吸附塔，与烟气和水反应，吸附烟气中的SO2气体；4)分离吸附SO2气体的载硫负载活性焦与洁净烟气进入布袋除尘器实现气固分离，载硫负载活性焦被收集下来并送入解析再生塔进行解析和再生，洁净烟气进行其他污染物处理后通过烟囱排空。本申请实现了解析和负载同时进行，既完成了SO2的高效脱除，又能够使金属催化剂与再生活性焦的高效负载得到高效的吸附剂，金属基催化剂在解析再生塔内高温度区域解析段熔融，并且在活性焦炭表面均匀分布；活性焦在解析再生塔被冷却，并在多孔的活性焦炭孔内部形成局部负压，此时熔融状态的金属基催化剂受到活性焦炭内外压力差的影响，渗透进入煤骨架结构中，并且与表面官能团结合实现对活性焦炭深度调控。优选的，步骤2)中金属基催化剂为Fe基、Ni基和Co基催化剂，金属催化剂的熔点<500℃。优选的，步骤1)中活性焦的直径为50μm-9mm。进一步优选的，步骤1)中活性焦的直径为50μm-3mm。优选的，步骤1)中预热段的温度为105-150℃，解析段的温度为300-500℃，冷却段的温度为50-90℃，物料在解析段的时间为20min～2h，物料在冷却段的时间为20min～1h。进一步优选的，物料在解析段的时间为40min～1.5h，物料在冷却段的时间为30min～1hmin。优选的，脱硫吸附塔的温度为60～110℃，再生负载活性焦吸附剂在脱硫吸附塔内与烟气接触的时间为3～10s。进一步优选的，再生负载活性焦吸附剂在脱硫吸附塔内与烟气接触的时间为5～7s。本专利技术的第二个目的是提供一种催化剂提效活性焦炭烟气吸附脱硫与解析再生的系统，一种催化剂提效活性焦炭烟气吸附脱硫与解析再生的系统，包括解析再生塔、脱硫吸附塔、焚烧炉、除尘器、烟囱、惰性气体发生器，解析再生塔由上到下依次为预热段、解析段、冷却段，预热段、解析段、冷却段的上方分别设置气体导出装置，冷却段气体导出装置连接解析段气体导出装置，预热段气体导出装置连接脱硫吸附塔，解析段气体导出装置的高浓度SO2进入焚烧炉的再热器后出界外，预热段、解析段、冷却段的外壁设置换热介质管箱，惰性气体发生器分别与预热段、解析段的换热介质管箱连接，焚烧炉的烟气经过解析段的换热介质管箱后进入脱硫吸附塔，脱硫吸附塔的气固混合物料进入除尘器，除尘器的固体物料进入解吸塔，烟气进入烟囱。优选的，催化剂的加入位置为脱硫吸附塔的烟气入口、布袋除尘器的载硫活性焦出口或解析再生塔的入口。优选的，惰性气体发生器先与冷却段换热介质管箱入口连接，冷却段换热介质管箱出口连接预热段换热介质管箱的入口，预热段换热介质管箱的出口与惰性气体发生器连接。惰性气体先去冷却段吸收热量，再到预热段释放热量加热载硫活性焦和催化剂。优选的，冷却段换热介质管箱分为上下两部分，所述上部分换热介质管箱的换热介质为惰性气体，所述下部分换热介质管箱的换热介质为空气或水。冷却段下部分的换热介质可以将再生负载活性焦的余热进行回收。优选的，预热段、解析段、冷却段内部设置横向或竖向的换热管；预热段气体导出装置与脱硫吸附塔连接的管道上设置冷凝器。进一步优选的，所述气体导出装置由锥形漏斗、多孔网状板、导气管组成，锥形漏斗穿过多孔网状板，导气管位于多孔网状板的上方。本专利技术的有益效果：1)本专利技术提出一种催化剂提效活性焦炭烟气吸附脱硫与解析再生工艺。根据粉状活性焦炭材料的解析过程所需条件，控制反应器内区间的温度分布，使解析过程在解析再生塔内高效、安全和稳定的完成；2)根据解析再生塔内冷却段温度降低在活性焦颗粒内部出现负压的情况，提出一种根据低熔点金属基催化剂高温段熔融，低温段负压渗透进孔隙内部实现催化剂的高效负载；3)解析再生塔的换热介质一部分为惰性气体，装置可能存在漏气等非预测性损耗，由于惰性气体性质稳定不参与反应器内反应，所以提高了整个装置的安全性；4)解析再生塔解析段出来的高浓度SO2气体，经过焚烧炉下部的再热器，吸收一部分焚烧炉烟气的热量，可以一方面降低焚烧炉烟气的温度，因为活性焦吸附的温度不能太高，另一方面加热了高浓度SO2气体的温度，高浓度SO2气体走出焚烧炉后可以在制硫磺、制硫酸等中进行的应用。5)惰性气体发生器制备出惰性气体后送至解析塔冷却段与解析段出的吸附材料换热，惰性气体被加热，吸附材料被冷却，之后惰性气体换热介质送到解析塔预热段用来预热吸附材料，出预热段后惰性气体循环利用，同时实现了节能的目的。附图说明构成本申请本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种催化剂提效活性焦炭烟气吸附脱硫与解析再生的方法，其特征在于：具体步骤为：1)解析和负载载硫活性焦和金属基催化剂进入解吸塔，载硫活性焦在解析再生塔预热段析出活性焦炭中的水分，析出的水蒸气由预热段导出进入脱硫吸附塔；在解析段载硫活性焦炭中吸附的二氧化硫脱附离开解析段，经过焚烧炉的再热器后去界外；在冷却段载硫活性焦残余的SO2气体释放导出并进入解析段集中处理，在冷却段载硫活性焦成为再生负载活性焦吸附剂；2)负载金属基催化剂在解析再生塔内高温度区域解析段熔融，在冷却段时，金属基催化剂渗透负载再生活性焦炭得到再生负载活性焦吸附剂；3)吸附焚烧炉产生的烟气经过再热器后进入脱硫吸附塔，步骤2)得到的再生负载活性焦吸附剂进入脱硫吸附塔，与烟气和水反应，吸附烟气中的SO2气体；4)分离吸附SO2气体的载硫负载活性焦与洁净烟气进入布袋除尘器实现气固分离，载硫负载活性焦被收集下来并送入解析再生塔进行解析和再生，洁净烟气进行其他污染物处理后通过烟囱排空。

【技术特征摘要】
1.一种催化剂提效活性焦炭烟气吸附脱硫与解析再生的方法，其特征在于：具体步骤为：1)解析和负载载硫活性焦和金属基催化剂进入解吸塔，载硫活性焦在解析再生塔预热段析出活性焦炭中的水分，析出的水蒸气由预热段导出进入脱硫吸附塔；在解析段载硫活性焦炭中吸附的二氧化硫脱附离开解析段，经过焚烧炉的再热器后去界外；在冷却段载硫活性焦残余的SO2气体释放导出并进入解析段集中处理，在冷却段载硫活性焦成为再生负载活性焦吸附剂；2)负载金属基催化剂在解析再生塔内高温度区域解析段熔融，在冷却段时，金属基催化剂渗透负载再生活性焦炭得到再生负载活性焦吸附剂；3)吸附焚烧炉产生的烟气经过再热器后进入脱硫吸附塔，步骤2)得到的再生负载活性焦吸附剂进入脱硫吸附塔，与烟气和水反应，吸附烟气中的SO2气体；4)分离吸附SO2气体的载硫负载活性焦与洁净烟气进入布袋除尘器实现气固分离，载硫负载活性焦被收集下来并送入解析再生塔进行解析和再生，洁净烟气进行其他污染物处理后通过烟囱排空。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤2)中金属基催化剂为Fe基、Ni基和Co基催化剂，金属催化剂的熔点<500℃。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤1)中活性焦的直径为50μm-9mm；优选的，步骤1)中活性焦的直径为50μm-3mm。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤1)中预热段的温度为105-150℃，解析段的温度为300-500℃，冷却段的温度为50-90℃，物料在解析段的时间为20min～2h，物料在冷却段的时间为20min～1h；优选的，物料在解析段的时间为40min～1.5h，物料在冷却段的时间为30min～1hmin。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：脱硫吸附塔的温度为...

【专利技术属性】
技术研发人员：马春元，李军，赵希强，王涛，冯太，夏霄，张世珍，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东,37