一种低温干法烟气脱硫剂及其制法和应用制造技术

本发明专利技术公开了一种低温干法烟气脱硫剂及其制法和应用，用于脱除低温(40‑200℃)烟气中SO2和SO3组分。涉及燃煤电厂、供热锅炉、冶金、化工行业烟气脱硫净化领域。本发明专利技术的脱硫剂包括活性组分CaO、反应助剂硅源、催化活性组分V、Fe或者Co，所述活性组分的原料选用廉价的生石灰；所述助剂为硅源，包括硅藻土、膨润土、硅溶胶等硅源，所述催化组分选用V2O5、Fe2O3、Co2O3或者其组合。本发明专利技术的脱硫剂原料成本低，脱硫效果好，硫容高，使用温度可低至常温，对低温烟气干法脱硫具有极大的突破。脱硫剂配合干法移动床脱硫工艺或者固定床干法脱硫工艺，应用过程中兼具脱硫除尘效果。

【技术实现步骤摘要】
一种低温干法烟气脱硫剂及其制法和应用
本专利技术属于烟气脱硫净化
，具体涉及一种低温干法烟气脱硫剂及其制备方法及应用。
技术介绍
煤炭是重要的基础能源和工业原料，其在我国一次能源消费中占比65％以上。煤炭大量燃用产生大量的二氧化硫等污染物。烟气脱硫是控制二氧化硫污染最行之有效的方法，也是目前市场普遍应用的一种脱硫技术。烟气脱硫的方法大致分为三类：湿法，即采用液体吸收剂如水或碱液等洗涤烟气以除去二氧化硫；半干法，利用烟气湿热蒸发石灰浆液中的水分，同时石灰与二氧化硫反应生成干粉状亚硫酸钙，兼具湿法和干法特点；干法，即采用粉状或颗粒吸收剂、吸附剂或催化剂以除去二氧化硫。湿法脱硫工艺成熟，脱硫效率＞95％，但存在二次污染、投资高电耗大、系统磨损大、排烟温度低等缺点；半干法没有从根本上解决资源可再生利用问题，脱硫效率最高达80％，脱硫效率相对较低，且排烟为白雾，影响感官。干法无设备腐蚀、无污水和废酸、过程无明显温降，二次污染少，无结垢、堵塞，可靠性高，且投资费用低，占地面积小，此外还具有脱硫除尘为一体的特点。中国专利CN102851085B、CN100348300C、CN101804297、CN2915235Y、CN1331570C、CN107441931A、CN105664706A及专利CN101898110B公布的干法脱硫剂，但仅适用于中高温(≥200℃)烟气脱硫，当应用于低温烟气工况时，脱硫剂的脱硫效果大幅降低。因为钙基脱硫剂在脱硫反应过程中，生成的CaSO4的摩尔体积是CaO的三倍多，且CaO颗粒内气孔分布纤细而密集，在脱硫反应中CaO颗粒内气孔很快就被CaSO4堵塞，阻止了SO2向其内部的扩散，从而使得脱硫效率降低，脱硫剂的利用率也很低。相比于粉状干法脱硫剂，成型的干法脱硫剂因为颗粒尺寸大，所以脱硫剂利用率更低。此外，烟气中CO2会与SO2竞争吸附于CaO活性位，导致脱硫剂脱硫效果差。在低温工况时，会导致脱硫剂脱硫效率大幅降低。故对低温烟气干法脱硫提出了新的挑战。在《低温等离子改性复合钙基吸附剂烟气脱硫实验研究》(丁卫科等，化工进展，2017，36(3))中，作者采用低温等离子技术对固体吸附剂表面改性，在温度60-90℃评价时，复合钙基吸附剂对SO2的单位质量吸附量达到2.5％，大于纯CaO的脱硫效果，但是脱硫剂吸收硫容低，不能达到工业使用标准。中国专利CN2018106176354公布了一种可再生干法烟气脱硫剂及其制法和应用，但是成型的干法脱硫剂仅适用于中高温(200℃-500℃)烟气脱硫，当应用于低温工况时，脱硫效率大幅降低。可见，现在尚无适用于低温移动床或固定床干法烟气脱硫的脱硫剂。通过创新的制备手段制得孔隙率高的脱硫剂，并抑制CO2竞争吸附，提高低温烟气干法脱硫剂氧化钙利用率，是低温干法脱硫技术推广应用的主要关键突破点。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种低温干法烟气脱硫剂及其制备方法，提高脱硫剂的孔隙率，提升低温工况下脱硫剂的应用效果。本专利技术采用的技术方案如下：一种低温干法烟气脱硫剂，包含以下重量份的组分：50-80份活性组分、20-50份助剂、0.2-10份催化活性组分，所述活性组分为CaO或Ca(OH)2的一种或多种，所述助剂为硅藻土、膨润土、硅溶胶中的一种或多种，所述催化活性组分为V2O5、Fe2O3、Co2O3中的一种或者多种。优选的，包含以下重量份的组分：所述活性组分为50-60份CaO，所述助剂组分为30-40份硅藻土，所述催化活性组分为1-3份V2O5。进一步地，所述催化剂的空隙率为0.2ml/g-0.3ml/g，比表面积为50-100m2/g。本专利技术还包括低温干法烟气脱硫剂的制备方法，包括以下步骤：S1、将生石灰、助剂及催化活性组分混合，进行干法球磨混料；S2、将球磨后的粉料加入到水热反应釜中，加入水，使之在反应热环境下进行水热反应，密封反应2-8h；S3、将水热反应后的物料进行挤条或者压片成型，并将成型后的产物干燥得到成品脱硫剂。进一步地，所述步骤S1中，球磨转速为50-400rpm/min，控制球磨后粉料粒度100-400目。进一步地，所述步骤S2中，加入水量为水热反应釜容量的1/3～2/3。所述步骤S2中，所述水热反应所需热量来自氧化钙与水反应产生的反应热，水热反应温度60-150℃。水热反应的热量来自氧化钙与水反应热，节约生产能耗。水的加入量过少，CaO不能完全消解，制备得到的脱硫剂，比表面积和空隙率较低；水的加入量过多，制备得到的脱硫剂强度较低，易粉化。将水量控制在反应釜容量体积的1/3～2/3，制备得到的脱硫剂比表面和空隙率较高，强度好。进一步地，所述步骤S3中，挤条或者压片成型的直径为2-10mm，并将成型后的产物在100-200℃干燥1-8h后得到成品脱硫剂。本专利技术还包括低温干法烟气脱硫剂在干法脱硫中的应用，将脱硫剂置于固定床反应器或者移动床反应器中，烟气脱硫操作条件为：0-5MPa、40-200℃、气体空速100-5000h-1、SO2及SO3合计浓度小于10000ppm。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术的干法脱硫剂硫容高，脱硫率高；采用廉价的生石灰作为活性组分原料，用廉价硅源作为助剂，有效降低了脱硫剂成本；采用水热反应使钙与硅生成硅酸钙复合氧化物，复合氧化物具有纤维状结构，增加脱硫剂孔隙率，提高了脱硫剂比表面积，减少生成CaSO4对脱硫剂孔道的堵塞，提高脱硫剂利用率；催化活性位均匀分散在氧化物中，加速二氧化硫催化转化，从而促进二氧化硫吸收；采用催化氧化使CaSO3生成CaSO4，促进反应吸收；采用水热反应的热量来自氧化钙与水反应热，节约生产能耗。本专利技术通过结构调控，构建吸收活性位-催化活性位-助剂三者构效关系，增强脱硫剂在低温环境下吸硫性能，抑制其低温下吸碳性能，大大增强其在低温条件下脱硫效率。此外，目前尚无适用于低温干法烟气脱硫固定床及移动床工艺的脱硫剂，本专利技术突破了目前的技术瓶颈，且脱硫率＞99％。通常，湿法和半干法烟气脱硫需要经历预除尘步骤，脱硫步骤和除尘步骤才能获得净化烟气，而采用本专利技术的可再生干法烟气脱硫剂，将其置于固定床或者移动床即可使用，解决了脱硫过程造成的温降问题，脱硫剂具有吸附烟气中的粉尘而达到除尘效果，不需要除尘步骤，实现了脱硫除尘一体化。附图说明本专利技术将通过例子并参照附图的方式说明，其中：图1为本专利技术实施的反应装置示意图。其中，附图标记：1-储水罐；2-柱塞泵；3，8-球阀；4-质量流量计；5-减压阀；6-反应器；7-冷凝器；9，10-针型阀；11，12-洗气瓶。具体实施方式本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。实施例1：脱硫剂1的制备。活性组分及含量：采用生石灰为原料，CaO(50wt.％)；助剂及含量：硅藻土(48wt.％)；催化活性组分及含量：V2O5(2wt.％)。具体的制备方法为：(1)称取50g生石灰、48g硅藻土及2gV2O5混合物混合后，进行干法球磨混料，球磨转速为50-400rpm/min，球磨后粉料粒度150-200目。(2)将将球磨后的粉料加入水热反应釜中，加入120g水，使之本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低温干法烟气脱硫剂，其特征在于，包含以下重量份的组分：50‑80份活性组分、20‑50份助剂、0.2‑10份催化活性组分，所述活性组分为CaO或Ca(OH)2的一种或多种，所述助剂为硅藻土、膨润土、硅溶胶中的一种或多种，所述催化活性组分为V2O5、Fe2O3、Co2O3中的一种或者多种。

【技术特征摘要】
1.一种低温干法烟气脱硫剂，其特征在于，包含以下重量份的组分：50-80份活性组分、20-50份助剂、0.2-10份催化活性组分，所述活性组分为CaO或Ca(OH)2的一种或多种，所述助剂为硅藻土、膨润土、硅溶胶中的一种或多种，所述催化活性组分为V2O5、Fe2O3、Co2O3中的一种或者多种。2.根据权利要求1所述的低温干法烟气脱硫剂，其特征在于，包含以下重量份的组分：所述活性组分为50-60份CaO，所述助剂组分为30-40份硅藻土，所述催化活性组分为1-3份V2O5。3.根据权利要求1所述的低温干法烟气脱硫剂，其特征在于，所述催化剂空隙率为0.2ml/g-0.3ml/g，比表面积为50-100m2/g。4.一种如权利要求1-3任一项的低温干法烟气脱硫剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、将生石灰、助剂及催化活性组分混合，进行干法球磨混料；S2、将球磨后的粉料加入到水热反应釜中，加入水，使之在反应热环境下进行水热反应，密封反应2-8h；S3、将水热反应后的...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏敏，张明胜，赵丹，张新波，李启强，颜智，
申请(专利权)人：西南化工研究设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51