本發(fā)明屬于節(jié)能環(huán)保技術領域，具體涉及一種新型干法水泥窯用液態(tài)納米催化脫硫劑及其制備方法。
背景技術：
我國是水泥生產(chǎn)大國，2016年1-12月份，水泥產(chǎn)量24億噸，水泥對人類和社會的發(fā)展起到了舉足輕重的作用，同時也給人類和生態(tài)環(huán)境帶來了危害，粉塵和有害氣體的排放，嚴重破壞了大氣環(huán)境以及人類身體健康。尤其排放大氣中的二氧化硫對環(huán)境污染更嚴重。二氧化硫在大氣中氧化后會形成硫酸鹽氣溶膠，其毒性可增加10倍以上，可引起人咳嗽、胸悶、眼睛刺激、呼吸困難等癥，甚至引起呼吸功能衰竭；同時二氧化硫腐蝕植物葉面，抑制植物生長；且二氧化硫產(chǎn)生的酸雨會降低土壤肥效，破壞土壤結構。水泥生產(chǎn)過程中產(chǎn)生二氧化硫根源在水泥原料和燃料。
目前市場脫硫劑與脫硫技術種類繁多，就脫硫技術而言，主流的脫硫技術有fgd濕法脫硫、干法脫硫技術、氨法脫硫技術等。其中fgd濕法脫硫技術占地面積大，一般需要500m2左右；投資成本高，一次性投入1500-2000萬元，運行成本高，在6元/噸熟料以上。干法脫硫技術占地面積小，一般在30m2左右；投資成本低，脫硫效率低，只有60～70％；運行成本高，最少需要8元/噸熟料；短時固硫，無法持續(xù)穩(wěn)定達標，造成成分波動。氨法脫硫技術投資成本低，硫酸銨熱穩(wěn)定性差，二次分解造成循環(huán)富集，無法持續(xù)穩(wěn)定達標；形成硫酸銨氣溶膠對收塵影響大，設備腐蝕、氨逃逸無法控制；部分水泥廠噴氨后nox明顯升高。目前市場上的脫硫劑存在對操作及設備要求很高，能耗大，成本高，脫硫效果不理想等不足。
技術實現(xiàn)要素：
針對上述現(xiàn)有技術中的不足，本發(fā)明提供了一種方便使用、成本低、脫硫效率高的液態(tài)納米催化脫硫劑，并提供了其制備方法。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術方案：
一種液態(tài)納米催化脫硫劑，包括如下重量百分比的組分：0.8％～5.5％，固硫增效劑4.0％～35.0％，氧化劑1.0％～5.6％，乳化劑8.0％～17.0％，分散劑10.0％～17.0％，余量為水。該技術方案中的液態(tài)納米催化脫硫劑通過分散劑、乳化劑等載體將催化劑、氧化劑、固硫增效劑制備成均一穩(wěn)定的液態(tài)材料，能夠均勻的噴入預熱器c2或c3上升風管處，降低與二氧化硫反應活化能，脫硫效率95％以上。能夠提供活性氧，使得二氧化硫反應生成二氧化硫，提高脫硫效率。
作為一種優(yōu)選的技術方案，所述催化劑包括如下重量百分比的各組分：納米氧化鈰0.2％～1.0％、納米氧化釷0.1％～0.5％、納米氧化鈦0.2％～1.5％、納米氧化鎳0.1％～0.5％。
優(yōu)選的，所述固硫增效劑包括如下重量百分比的各組分：納米碳酸鈣0.5％～2.0％、納米氧化鈣0.5％～3.0％、碳酰胺3.0％～30.0％。
優(yōu)選的，所述氧化劑包括如下重量百分比的各組分：高錳酸鉀0.6％～3.5％、鉍酸鈉0.4％～2.1％。
優(yōu)選的，所述乳化劑包括如下重量百分比的各組分：aeo90.9％～3.5％、辛基酚聚氧乙烯醚5.3％～8.3％、peg2001.3％～3.2％。
優(yōu)選的，所述分散劑包括如下重量百分比的各組分：聚馬來酸1.0％～3.0％、脂肪酸聚乙二醇酯3.5％～5.5％、二乙二醇5.5％～8.5％。
優(yōu)選的，所述溶劑為水。
本發(fā)明提供了一種上述液態(tài)納米催化脫硫劑的制備方法，包括如下制備步驟：一種液態(tài)納米催化脫硫劑的制備方法，其特征在于包括如下制備步驟：在攪拌反應釜中依次加入納米氧化釷、納米氧化鈰、aeo9、納米氧化鈦、辛基酚聚氧乙烯醚、納米氧化鎳、納米氧化鈣、納米碳酸鈣、peg200、二乙二醇進行攪拌60分鐘，進入乳化系統(tǒng)進行乳化25分鐘，然后將乳化漿料用1000目篩網(wǎng)過濾進入反應釜，依次加入脂肪酸聚乙二醇酯、聚馬來酸、高錳酸鉀、鉍酸鈉、碳酰胺、水進行多級乳化30分鐘后得到納米催化脫硫劑產(chǎn)品。
作為本發(fā)明另一種優(yōu)選的技術方案，所述催化劑包括如下重量百分比的各組分：納米氧化鈰0.2％～1.1％、納米氧化釷0.2％～1.9％、納米氧化鈦1.0％～3.5％、納米氧化鎳0.4％～1.6％，還有氧化銪0.1％～0.5％、乙酰丙酮鐵0.1％～1.5％；所述乳化劑中包括如下重量百分比的各組分：aeo90.9％～3.3％、辛基酚聚氧乙烯醚5.3％～8.3％、peg2001.3％～3.2％，以及0.5％～2.0％的聚氧乙烯醚。
本技術方案相對上一種技術方案增加了重量百分比0.1％～0.5％的氧化銪0.1％～1.5％的乙酰丙酮鐵和0.5％～2.0％的聚氧乙烯醚，具有進一步提高產(chǎn)品乳化均一效果，催化劑氧化銪、乙酰丙酮鐵與活性劑聚氧乙烯醚的摻入，能夠降低反應活化能，更加快速形成疏松多孔結構的硫酸鹽，所以能夠進一步提高脫硫效率。
本發(fā)明同時提供了上述液態(tài)納米催化脫硫劑的制備方法，包括如下制備步驟：在攪拌反應釜中依次加入納米氧化銪、納米氧化釷、乙酰丙酮鐵、納米氧化鈰、aeo9、納米氧化鈦、辛基酚聚氧乙烯醚、納米氧化鎳、納米氧化鈣、納米碳酸鈣、聚氧乙烯醚、peg200、二乙二醇進行攪拌60分鐘，進入乳化系統(tǒng)進行乳化25分鐘，然后將乳化漿料用1000目篩網(wǎng)過濾進入反應釜，依次加入脂肪酸聚乙二醇酯、聚馬來酸、高錳酸鉀、鉍酸鈉、碳酰胺、水進行多級乳化30分鐘后得到納米催化脫硫劑產(chǎn)品。
本發(fā)明中分散劑與乳化劑可以將催化劑、氧化劑、固硫增效劑制備成均一穩(wěn)定的液態(tài)材料，能夠均勻的噴入預熱器c2或c3上升風管處，能夠防止催化劑與管道以及預熱器表面粘附形成板結，且有效保證產(chǎn)品管道通暢；氧化劑能夠協(xié)助催化劑快速將二氧化硫反應生成三氧化硫，有利于硫酸鹽快速生成，從而提高脫硫效率；納米碳酸鈣與納米氧化鈣能夠與二氧化硫反應，且被快速吸收，增加固硫效率；催化劑可吸附并生料表面，并且隨生料溫度升高，分解進入到堿性組分中的晶格里，導致堿性組分晶格產(chǎn)生缺陷變形，從而進行晶格重排，形成利于脫反應的多孔結構，降低了碳酸鈣本身與二氧化硫反應的活化能，提高脫硫效率。
反應方程式如式(1)和式(2)所示：
so3+men+→meso4(2)
本發(fā)明的有益效果在于：
1)、本發(fā)明產(chǎn)品為均一的淡黃色液體，使用簡單方便，使用計量噴射系統(tǒng)噴入預熱器c2上升風管處，計量準確，對使用場合沒有特殊要求，便于應用。
2)、本發(fā)明不含s、cl、f、氨基等有害元素，不會對燃燒設備造成腐蝕損壞，保證燃燒設備的使用壽命。
3)、本發(fā)明產(chǎn)品性價比高、適應性強。
具體實施方式
下面將對本發(fā)明中的技術方案進行清楚、完整地描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術方案，而不能以此來限制本發(fā)明的保護范圍。
實施例1
一種液態(tài)納米催化脫硫劑，包括以下重量百分比的各物質：納米氧化鈰0.2％、納米氧化釷0.1％、納米氧化鈦0.2％、納米氧化鎳0.1％、納米氧化鈣0.5％、納米碳酸鈣0.5％、碳酰胺3.0％、高錳酸鉀0.6％、鉍酸鈉0.4％、aeo90.9％、辛基酚聚氧乙烯醚5.3％、peg2001.3％、聚馬來酸1.0％、脂肪酸聚乙二醇酯3.5％、二乙二醇5.5％，余量為水。
本發(fā)明液態(tài)納米催化脫硫劑的制備過程如下：
在攪拌反應釜中依次加入納米氧化釷、納米氧化鈰、aeo9、納米氧化鈦、辛基酚聚氧乙烯醚、納米氧化鎳、納米氧化鈣、納米碳酸鈣、peg200、二乙二醇進行攪拌60分鐘，進入乳化系統(tǒng)進行乳化25分鐘，然后將乳化漿料用1000目篩網(wǎng)過濾進入反應釜，依次加入脂肪酸聚乙二醇酯、聚馬來酸、高錳酸鉀、鉍酸鈉、碳酰胺、水進行多級乳化30分鐘后得到納米催化脫硫劑產(chǎn)品。
對納米催化脫硫劑產(chǎn)品進行如下試驗：
分別取100kg生料、15kg煤粉，將生料和煤粉混合均勻，在小型模擬熟料煅燒實驗平臺進行煅燒，噴入納米催化脫硫劑，通過煙氣檢測分析儀檢測，煙氣so2濃度從805mg/nm3降至37mg/nm3。
實施例2
一種液態(tài)納米催化脫硫劑，包括以下重量百分比的各物質：納米氧化鈰0.2％、納米氧化釷0.4％、納米氧化鈦1.3％、納米氧化鎳0.4％、納米氧化鈣1.1％、納米碳酸鈣0.9％、碳酰胺25.5％、高錳酸鉀2.3％、鉍酸鈉1.1％、aeo91.5％、辛基酚聚氧乙烯醚6.5％、peg2002.4％、聚馬來酸1.5％、脂肪酸聚乙二醇酯4.9％、二乙二醇7.9％，余量為水
其制備過程同實施例1。
對納米催化脫硫劑產(chǎn)品進行如下試驗：
分別取100kg生料、15kg煤粉，將生料和煤粉混合均勻，在小型模擬熟料煅燒實驗平臺進行煅燒，噴入納米催化脫硫劑，通過煙氣檢測分析儀檢測，煙氣so2濃度從810mg/nm3降至32mg/nm3。
實施例3
一種液態(tài)納米催化脫硫劑，由以下重量百分比的物質組成：一種液態(tài)納米催化脫硫劑，包括以下重量百分比的各物質：納米氧化鈰0.3％、納米氧化釷0.3％、納米氧化鈦1.1％、納米氧化鎳0.5％、納米氧化鈣1.5％、納米碳酸鈣1.1％、碳酰胺27.2％、高錳酸鉀2.7％、鉍酸鈉1.1％、aeo91.8％、辛基酚聚氧乙烯醚6.8％、peg2002.0％、聚馬來酸1.9％、脂肪酸聚乙二醇酯4.6％、二乙二醇7.5％，余量為水。
制備方法同實施例1。
對納米催化脫硫劑產(chǎn)品進行如下試驗：
分別取100kg生料、15kg煤粉，將生料和煤粉混合均勻，在小型模擬熟料煅燒實驗平臺進行煅燒，噴入納米催化脫硫劑，通過煙氣檢測分析儀檢測，煙氣so2濃度從810mg/nm3降至29mg/nm3。
實施例4
一種液態(tài)納米催化脫硫劑，由以下重量百分比的物質組成：納米氧化鈰0.4％、納米氧化釷0.4％、納米氧化鈦1.4％、納米氧化鎳0.4％、納米氧化鈣2.6％、納米碳酸鈣1.8％、碳酰胺22.8％、高錳酸鉀2.4％、鉍酸鈉1.3％、aeo91.3％、辛基酚聚氧乙烯醚6.2％、peg2002.7％、聚馬來酸1.9％、脂肪酸聚乙二醇酯4.5％、二乙二醇8.1％，余量為水。
制備方法同實施例1。
對納米催化脫硫劑產(chǎn)品進行如下試驗：
分別取100kg生料、15kg煤粉，將生料和煤粉混合均勻，在小型模擬熟料煅燒實驗平臺進行煅燒，噴入納米催化脫硫劑，通過煙氣檢測分析儀檢測煙氣so2濃度從790mg/nm3降至29mg/nm3。
實施例5
一種液態(tài)納米催化脫硫劑，由以下重量百分比的物質組成：納米氧化鈰0.3％、納米氧化釷0.2％、納米氧化鈦1.2％、納米氧化鎳0.5％、納米氧化銪0.4％、乙酰丙酮鐵0.1％、納米氧化鈣0.9％、納米碳酸鈣0.8％、碳酰胺18.1％、高錳酸鉀2.2％、鉍酸鈉1.1％、aeo91.3％、辛基酚聚氧乙烯醚6.3％、peg2002.3％、聚馬來酸1.5％、聚氧乙烯醚0.5％、脂肪酸聚乙二醇酯4.3％、二乙二醇7.2％，余量為水。
該液態(tài)納米催化脫硫劑的制備過程如下：
在攪拌反應釜中依次加入納米氧化銪、納米氧化釷、乙酰丙酮鐵、納米氧化鈰、aeo9、納米氧化鈦、氧化銪0.1％、辛基酚聚氧乙烯醚、納米氧化鎳、納米氧化鈣、納米碳酸鈣、聚氧乙烯醚、peg200、二乙二醇進行攪拌60分鐘，進入乳化系統(tǒng)進行乳化25分鐘，然后將乳化漿料用1000目篩網(wǎng)過濾進入反應釜，依次加入脂肪酸聚乙二醇酯、聚馬來酸、高錳酸鉀、鉍酸鈉、碳酰胺、水進行多級乳化30分鐘后得到納米催化脫硫劑產(chǎn)品。
對納米催化脫硫劑產(chǎn)品進行如下試驗：
分別取100kg生料、15kg煤粉，將生料和煤粉混合均勻，在小型模擬熟料煅燒實驗平臺進行煅燒，噴入納米催化脫硫劑，通過煙氣檢測分析儀檢測，煙氣so2濃度從806mg/nm3降至2mg/nm3。
實施例6
一種液態(tài)納米催化脫硫劑，由以下重量百分比的物質組成：納米氧化鈰0.4％、納米氧化釷0.3％、納米氧化鈦1.5％、納米氧化鎳0.5％、納米氧化銪0.5％、氧化銪0.4％、乙酰丙酮鐵0.7％、納米氧化鈣1.9％、納米碳酸鈣1.6％、碳酰胺29.5％、高錳酸鉀2.3％、鉍酸鈉1.2％、aeo91.6％、辛基酚聚氧乙烯醚6.8％、peg2002.8％、聚馬來酸1.7％、聚氧乙烯醚1.9％、脂肪酸聚乙二醇酯4.5％、二乙二醇6.7％，余量為水。
制備方法同實施例5。
對納米催化脫硫劑產(chǎn)品進行如下試驗：
分別取100kg生料、15kg煤粉，將生料和煤粉混合均勻，在小型模擬熟料煅燒實驗平臺進行煅燒，噴入納米催化脫硫劑，通過煙氣檢測分析儀檢測，煙氣so2濃度從780mg/nm3降至1mg/nm3。
實施例7
一種液態(tài)納米催化脫硫劑，由以下重量百分比的物質組成：納米氧化鈰1.0％、納米氧化釷0.5％、納米氧化鈦1.5％、納米氧化鎳0.5％、納米氧化銪0.5％、氧化銪0.5％、乙酰丙酮鐵1.5％、納米氧化鈣3.0％、納米碳酸鈣2.0％、碳酰胺30.0％、高錳酸鉀3.5％、鉍酸鈉2.1％、aeo93.5％、辛基酚聚氧乙烯醚8.3％、peg2003.2％、聚馬來酸3.0％、聚氧乙烯醚2.0％、脂肪酸聚乙二醇酯5.5％、二乙二醇8.5％，余量為水。
制備方法同實施例5。
對納米催化脫硫劑產(chǎn)品進行如下試驗：
分別取100kg生料、15kg煤粉，將生料和煤粉混合均勻，在小型模擬熟料煅燒實驗平臺進行煅燒，噴入納米催化脫硫劑，通過煙氣檢測分析儀檢測，煙氣so2濃度從820mg/nm3降至0mg/nm3。
綜上所述，本發(fā)明制備所得的納米催化脫硫劑脫硫效率達到95％以上。
以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明技術原理的前提下，還可以做出若干改進和變形，這些改進和變形也應視為本發(fā)明的保護范圍。