一種用于密相干塔工藝的煙氣多污染物協(xié)同脫除劑的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種用于密相干塔工藝的煙氣多污染物協(xié)同脫除劑，屬于煙氣綜合治理材料技術(shù)領(lǐng)域。該協(xié)同脫除劑以焦末作為原料，經(jīng)過焙燒、冷卻、氮?dú)夥諊鷮?duì)焦末進(jìn)行表面處理、繼續(xù)焙燒，最終制得改性、活化的焦末，即協(xié)同脫除劑。本發(fā)明可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)煙氣的脫硫、脫N、除塵、脫重金屬、脫二噁英，有效降低了煙氣多污染物脫除的成本，還將焦末進(jìn)行了廢物循環(huán)利用，且省卻了再生的步驟。焦末通過充N2進(jìn)行表面處理活化，不僅有效防止了焦末在密閉、相對(duì)高溫情況下容易爆炸的問題，還有效均勻地打開了焦末表面的穴道，使其吸附性能增強(qiáng)3倍以上。本發(fā)明脫除劑制備方法簡(jiǎn)單、吸附性能優(yōu)良，且以廢治廢，實(shí)現(xiàn)了廢物的循環(huán)利用。
【專利說明】
一種用于密相干塔工藝的煙氣多污染物協(xié)同脫除劑
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及煙氣綜合治理材料技術(shù)領(lǐng)域，特別是指一種用于密相干塔工藝的煙氣 多污染物協(xié)同脫除劑。
【背景技術(shù)】
[0002] 我國在經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的同時(shí)，污染物的治理刻不容緩，霧霾是近年來每一個(gè)中國 人民尤其是津京冀人民心頭的痛。二氧化硫、氮氧化物和可吸入顆粒物是霧霾的主要組成。 霧霾中不同粒徑的懸浮顆粒物，對(duì)人體健康會(huì)造成不同的影響。顆粒越細(xì)，被吸入的機(jī)會(huì)越 大，在人體內(nèi)的活性越強(qiáng)，對(duì)人體的危害就越大。由于霧霾天氣的頻發(fā)，大氣污染治理行業(yè) 標(biāo)準(zhǔn)、國家標(biāo)準(zhǔn)在逐步提高，尤其是近年來的近零排放概念的提出，大多數(shù)企業(yè)都在朝這個(gè) 方向靠近，粉塵濃度有效的控制，依靠高效的除塵設(shè)備。
[0003] 鋼鐵行業(yè)和電力行業(yè)是污染物排放的源頭，因此燃煤鍋爐及鋼鐵企業(yè)煙氣治理成 了近年來各地環(huán)保局主抓的工作重點(diǎn)。鋼鐵減排壓力最大的河北省2015年出臺(tái)了新的鋼鐵 工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，新標(biāo)準(zhǔn)中鋼鐵工業(yè)燒結(jié)顆粒物、二氧化硫、氮氧化物排放將分別加嚴(yán) 到50、180和300mg/m 3，高爐煉鐵顆粒物、二氧化硫、氮氧化物排放限制為20、80和300mg/m3， 煉鋼石灰窯白云石窯焙燒顆粒物、二氧化硫、氮氧化物排放限制為30、80和400mg/m 3,嚴(yán)于 國家標(biāo)準(zhǔn)。面對(duì)新標(biāo)準(zhǔn)頒布，我國大多數(shù)鋼鐵企業(yè)不能或不能夠完全滿足排放標(biāo)準(zhǔn)要求，迫 切需要升級(jí)改造。據(jù)測(cè)算，僅在河北省為要滿足新的大氣污染物排放限值的要求，未來每年 要投入300億元的用于改造和設(shè)備運(yùn)營，污染排放治理市場(chǎng)前景廣闊。在脫硝方面，新標(biāo)準(zhǔn) 規(guī)定了到2015年所有火電機(jī)組都將執(zhí)行氮氧化物排放濃度在重點(diǎn)地區(qū)不高于200mg/m 3、非 重點(diǎn)地區(qū)400mg/m3的限值。重點(diǎn)地區(qū)的新增機(jī)組從2010年開始實(shí)行200mg/m 3的排放限值。
[0004] 密相干塔工藝由于運(yùn)行穩(wěn)定、不塌床、循環(huán)倍率高且脫硫效率高，一直是業(yè)界半干 法脫硫的領(lǐng)軍工藝。本發(fā)明將改變密相干塔內(nèi)所使用的試劑，將活化后的焦末用于其中，實(shí) 現(xiàn)多污染物協(xié)同去除。
[0005] 目前還沒有焦末在煙氣處理中的應(yīng)用實(shí)例及專利，有文獻(xiàn)記載的專利都集中在活 性炭及活性焦煙氣脫硫脫硝方面，活性炭及活性焦本身價(jià)格昂貴，且用于煙氣處理時(shí)的工 程投資及運(yùn)行費(fèi)用高。目前活性炭及活性焦煙氣脫硫脫硝的專利有，中國專利： CN200910083045.9"一種制備脫硫活性焦的方法"，CN201410851400.3"一種脫硫脫硝的改 性活性焦及其制備方法"，CN201010124815.2"一種脫硫脫硝活性焦及其制備方法"， CN201210400062.2"一種活性焦煙氣脫硫工藝及其裝置"，以及CN201210250671.4"一種脫 硫活性焦及其制備方法"，但這些專利中均為公開焦末的改性方法以及用于煙氣多污染物 脫除等的使用。研究開發(fā)廉價(jià)、高效、煙氣多污染物協(xié)同脫除劑是目前工業(yè)煙氣污染治理技 術(shù)的熱點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種用于密相干塔工藝的煙氣多污染物協(xié)同脫 除劑，解決工業(yè)煙氣多污染物協(xié)同治理過程中價(jià)格昂貴、效率相對(duì)較低等問題，本發(fā)明適用 于密相干塔工藝。該協(xié)同脫除劑為改性、活化的焦末，由如下步驟制得：
[0007] (1)準(zhǔn)備粒徑在3mm以下的焦炭下腳料--焦末，作為原料；
[0008] (2)將焦末在200°C，50-100轉(zhuǎn)/min的回轉(zhuǎn)焙燒爐中焙燒30-60min;
[0009] (3)將步驟(2)焙燒后的焦末冷卻lh后，溫度降至95-105°C時(shí)，在回轉(zhuǎn)焙燒爐中通 入氮?dú)猓?dāng)回轉(zhuǎn)焙燒爐中氮?dú)夂窟_(dá)到99%以上時(shí)，停止充氮，關(guān)閉回轉(zhuǎn)焙燒爐門，且將回 轉(zhuǎn)焙燒爐溫度調(diào)節(jié)至不加熱狀態(tài)，轉(zhuǎn)速調(diào)至200r/min，開始對(duì)焦末進(jìn)行表面處理，在氮?dú)猸h(huán) 境下處理lh;
[0010] (4)繼續(xù)將回轉(zhuǎn)焙燒爐升溫至500°C，在轉(zhuǎn)速為50-100轉(zhuǎn)/min的回轉(zhuǎn)焙燒爐中煅燒 3〇-60min；
[0011] (5)按照步驟(3)重復(fù)一次，最終制得改性、活化的焦末，即協(xié)同脫除劑。
[0012]其中，改性、活化的焦末比表面積為800-1000m2/g，硫容為28-49%。改性、活化的 焦末在80-120°C時(shí)，S02的脫除率大于98.8%，N0X的脫除率大于85%、粉塵的脫除率大于 97.7%、Hg和二噁英的脫除率均達(dá)到100%。
[0013] 該協(xié)同脫除劑使用過程中，不需要補(bǔ)充新鮮焦末，極大地減少了工作繁瑣度及降 低了運(yùn)行成本。
[0014] 本發(fā)明的上述技術(shù)方案的有益效果如下：
[0015] 本發(fā)明可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)煙氣的脫硫、脫N、除塵、脫重金屬、脫二噁英，有效降低了煙 氣多污染物脫除的成本，還將焦末進(jìn)行了廢物循環(huán)利用，且省卻了再生的步驟。焦末通過充 N 2進(jìn)行表面處理活化，不僅有效防止了焦末在密閉、相對(duì)高溫情況下容易爆炸的問題，還有 效均勻地打開了焦末表面的穴道，使其吸附性能增強(qiáng)3倍以上。本發(fā)明脫除劑制備方法簡(jiǎn) 單、吸附性能優(yōu)良，且以廢治廢，實(shí)現(xiàn)了廢物的循環(huán)利用。該多污染物協(xié)同脫除劑適合于密 相干塔工藝，且降低了脫除劑的制備成本，提高了污染物的脫除效率。
【具體實(shí)施方式】
[0016] 為使本發(fā)明要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合具體實(shí)施 例進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0017] 本發(fā)明提供一種用于密相干塔工藝的煙氣多污染物協(xié)同脫除劑。
[0018] 活化后的焦末作為多污染物協(xié)同脫除劑進(jìn)入密相干塔中，與煙氣接觸過程中同時(shí) 脫硫脫硝脫重金屬及二惡英，焦末脫除污染物的過程是化學(xué)吸附和物理吸附同時(shí)作用的過 程。物理吸附主要是指通過活化后焦末表面的孔隙及內(nèi)部微孔來吸附，從而將污染物截留 在焦末內(nèi)；而化學(xué)吸附是通過焦末表面的含氧官能團(tuán)和極性表面氧化物等特征將污染物固 定在焦末內(nèi)。吸附飽和的焦末通過加熱解析，解析后的焦末繼續(xù)進(jìn)入密相干塔進(jìn)行多污染 物協(xié)同去除。經(jīng)過多次使用的焦末較首次使用的焦末的污染物去除效果更好，因?yàn)榻?jīng)過煙 氣及解析過程的磨損，焦末粒徑更小，比表面積加大，而密相干塔要求脫除劑的粒徑越小越 好。因此焦末基本不需要做補(bǔ)充，不僅實(shí)現(xiàn)以廢治廢，還有效降低成本，使得多污染物協(xié)同 去除成本與脫硫成本相當(dāng)。
[0019] 下面結(jié)合具體實(shí)施例進(jìn)行闡述。
[0020] 實(shí)施例1
[0021] 首先取粒徑為3mm焦末10kg，將其在200 °C，50轉(zhuǎn)/min的回轉(zhuǎn)焙燒爐中焙燒30min 后，然后打開爐門，將其冷卻lh后，焦末溫度降至98°C。接著再關(guān)閉爐門，并在回轉(zhuǎn)焙燒爐 中通入純度為99.99%的氮?dú)?，?dāng)回轉(zhuǎn)焙燒爐中氮?dú)夂窟_(dá)到99%以上時(shí)，停止充氮，關(guān)閉 回轉(zhuǎn)焙燒爐門。此時(shí)爐內(nèi)溫度顯示為90°C，將轉(zhuǎn)速調(diào)至200r/min，開始對(duì)焦末進(jìn)行表面處 理，在氮?dú)猸h(huán)境下處理lh后，繼續(xù)將回轉(zhuǎn)焙燒爐升溫至500°C，在轉(zhuǎn)速為50轉(zhuǎn)/min的回轉(zhuǎn)焙 燒爐中煅燒30min。關(guān)閉焙燒爐lh后打開爐門，再過lh，爐內(nèi)溫度降至102°C，重復(fù)充氮?dú)獠?驟，最后得到改性、活化的焦末?；罨蟮慕鼓┍缺砻娣e為801m 2/g，硫容為28%。
[0022] 實(shí)施例2
[0023] 首先取粒徑為2mm焦末10kg，將其在200 °C，50轉(zhuǎn)/min的回轉(zhuǎn)焙燒爐中焙燒30min 后，然后打開爐門，將其冷卻lh后，焦末溫度降至98°C。接著再關(guān)閉爐門，并在回轉(zhuǎn)焙燒爐中 通入純度為99.99%的氮?dú)猓?dāng)回轉(zhuǎn)焙燒爐中氮?dú)夂窟_(dá)到99%以上時(shí)，停止充氮，關(guān)閉回 轉(zhuǎn)焙燒爐門。此時(shí)爐內(nèi)溫度顯示為90 °C，將轉(zhuǎn)速調(diào)至200r/min，開始對(duì)焦末進(jìn)行表面處理， 在氮?dú)猸h(huán)境下處理lh后，繼續(xù)將焙燒爐升溫至500 °C，在轉(zhuǎn)速為50轉(zhuǎn)/min的回轉(zhuǎn)焙燒爐中煅 燒30min。關(guān)閉焙燒爐lh后打開爐門，再過lh，爐內(nèi)溫度降至102°C，重復(fù)充氮?dú)獠襟E，最后得 到改性、活化的焦末?；罨蟮慕鼓┍缺砻娣e為837m 2/g，硫容為35%。
[0024] 實(shí)施例3
[0025] 首先取粒徑為2mm焦末10kg，將其在200°C，100轉(zhuǎn)/min的回轉(zhuǎn)焙燒爐中焙燒60min 后，然后打開爐門，將其冷卻lh后，焦末溫度降至98°C。接著再關(guān)閉爐門，并在回轉(zhuǎn)焙燒爐中 通入純度為99.99%的氮?dú)?，?dāng)回轉(zhuǎn)焙燒爐中氮?dú)夂窟_(dá)到99%以上時(shí)，停止充氮，關(guān)閉回 轉(zhuǎn)焙燒爐門。此時(shí)爐內(nèi)溫度顯示為90 °C，將轉(zhuǎn)速調(diào)至200r/min，開始對(duì)焦末進(jìn)行表面處理， 在氮?dú)猸h(huán)境下處理lh后，繼續(xù)將焙燒爐升溫至500°C，在轉(zhuǎn)速為100轉(zhuǎn)/min的回轉(zhuǎn)焙燒爐中 煅燒60min。關(guān)閉焙燒爐lh后打開爐門，再過lh，爐內(nèi)溫度降至102°C，重復(fù)充氮?dú)獠襟E，最后 得到改性、活化的焦末?；罨蟮慕鼓┍缺砻娣e為856m 2/g，硫容為35%。
[0026] 實(shí)施例4
[0027] 首先取粒徑為2mm焦末10kg，將其在200°C，100轉(zhuǎn)/min的回轉(zhuǎn)焙燒爐中焙燒60min 后，然后打開爐門，將其冷卻lh后，焦末溫度降至98°C。接著再關(guān)閉爐門，并在回轉(zhuǎn)焙燒爐中 通入純度為99.99%的氮?dú)?，?dāng)回轉(zhuǎn)焙燒爐中氮?dú)夂窟_(dá)到99%以上時(shí)，停止充氮，關(guān)閉回 轉(zhuǎn)焙燒爐門。此時(shí)爐內(nèi)溫度顯示為90 °C，將轉(zhuǎn)速調(diào)至200r/min，開始對(duì)焦末進(jìn)行表面處理， 在氮?dú)猸h(huán)境下處理lh后，繼續(xù)將焙燒爐升溫至500 °C，在轉(zhuǎn)速為50轉(zhuǎn)/min的回轉(zhuǎn)焙燒爐中煅 燒60min。關(guān)閉焙燒爐lh后打開爐門，再過lh，爐內(nèi)溫度降至102°C，重復(fù)充氮?dú)獠襟E，最后得 到改性、活化的焦末。活化后的焦末比表面積為951m 2/g，硫容為44%。
[0028] 實(shí)施例5
[0029] 首先取粒徑為1mm焦末10kg，將其在200°C，100轉(zhuǎn)/min的回轉(zhuǎn)焙燒爐中焙燒60min 后，然后打開爐門，將其冷卻lh后，焦末溫度降至98°C。接著再關(guān)閉爐門，并在回轉(zhuǎn)焙燒爐中 通入純度為99.99%的氮?dú)?，?dāng)回轉(zhuǎn)焙燒爐中氮?dú)夂窟_(dá)到99%以上時(shí)，停止充氮，關(guān)閉回 轉(zhuǎn)焙燒爐門。此時(shí)爐內(nèi)溫度顯示為90 °C，將轉(zhuǎn)速調(diào)至200r/min，開始對(duì)焦末進(jìn)行表面處理， 在氮?dú)猸h(huán)境下處理lh后，繼續(xù)將焙燒爐升溫至500 °C，在轉(zhuǎn)速為50轉(zhuǎn)/min的回轉(zhuǎn)焙燒爐中煅 燒60min。關(guān)閉焙燒爐lh后打開爐門，再過lh，爐內(nèi)溫度降至102°C，重復(fù)充氮?dú)獠襟E，最后得 到改性、活化的焦末?；罨蟮慕鼓┍缺砻娣e為982m 2/g，硫容為49%。
[0030] 實(shí)施例6
[0031] 首先取粒徑為1mm焦末10kg，將其在200 °C，50轉(zhuǎn)/min的回轉(zhuǎn)焙燒爐中焙燒30min 后，然后打開爐門，將其冷卻lh后，焦末溫度降至98°C。接著再關(guān)閉爐門，并在回轉(zhuǎn)焙燒爐中 通入純度為99.99%的氮?dú)?，?dāng)回轉(zhuǎn)焙燒爐中氮?dú)夂窟_(dá)到99%以上時(shí)，停止充氮，關(guān)閉回 轉(zhuǎn)焙燒爐門。此時(shí)爐內(nèi)溫度顯示為90 °C，將轉(zhuǎn)速調(diào)至200r/min，開始對(duì)焦末進(jìn)行表面處理， 在氮?dú)猸h(huán)境下處理lh后，繼續(xù)將焙燒爐升溫至500 °C，在轉(zhuǎn)速為50轉(zhuǎn)/min的回轉(zhuǎn)焙燒爐中煅 燒30min。關(guān)閉焙燒爐lh后打開爐門，再過lh，爐內(nèi)溫度降至102°C，重復(fù)充氮?dú)獠襟E，最后得 到改性、活化的焦末?；罨蟮慕鼓┍缺砻娣e為954m 2/g，硫容為43%。
[0032] 實(shí)施例7
[0033]此實(shí)施例為不充氮條件下的對(duì)比試驗(yàn)。首先取粒徑為1mm焦末10kg，將其在200°C， 50轉(zhuǎn)/min的回轉(zhuǎn)焙燒爐中焙燒30min后，然后打開爐門，將其冷卻lh后，焦末溫度降至98°C。 繼續(xù)將回轉(zhuǎn)焙燒爐升溫至500°C，在轉(zhuǎn)速為50轉(zhuǎn)/min的回轉(zhuǎn)焙燒爐中煅燒30min。關(guān)閉焙燒 爐lh后打開爐門，再過lh，爐內(nèi)溫度降至102°C，最后得到改性、活化的焦末?；罨蟮慕鼓?比表面積為310m 2/g，硫容為15%。
[0034] 將實(shí)施例1-7中所制的活化焦末及對(duì)比樣分批裝入小型密相干塔中進(jìn)行試驗(yàn)，試 驗(yàn)所用活性焦末的重量為7.5kg，密相干塔容積為:0.125m 3;增壓風(fēng)機(jī)參數(shù)為:流量75m3/h， 壓力3000Pa;塔內(nèi)設(shè)攪拌鏈轉(zhuǎn)速為：1440r/h;布袋尺寸為:直徑130mm，高度1200mm，共有三 條布袋，布袋材質(zhì)為普通必達(dá)福布袋。通入模擬煙氣，煙氣成分為:N0200mg/L、S0 23000mg/ L、10%H20、16%02、0.5yg/m3Hg 蒸汽、0.5ng/m3 二噁英、粉塵 100mg/L，N2 為平衡氣，氣體成分 由SICK公司的氣體分析儀S720EX檢測(cè)，Hg和二噁英先采樣后再檢測(cè)。具體檢測(cè)結(jié)果如表1所 不。
[0035] 從表1可知，幾個(gè)實(shí)施例中，對(duì)于重金屬、二噁英以及粉塵的去除效果相差不大。對(duì) 于S02和N0來說，粒徑越小且活化時(shí)間越長，脫除效果越好。但考慮到粒徑小以及活化時(shí)間 長帶來的經(jīng)濟(jì)問題，因此在實(shí)際操作中，按照具體煙氣出口濃度要求來控制活化條件，在經(jīng) 濟(jì)與去除效率之間取一個(gè)最佳的平衡點(diǎn)。
[0036] 表1本專利多污染協(xié)同脫除劑效果

[0039]以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員 來說，在不脫離本發(fā)明所述原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也 應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于密相干塔工藝的煙氣多污染物協(xié)同脫除劑，其特征在于：該協(xié)同脫除劑為 改性、活化的焦末，由如下步驟制得： (1) 準(zhǔn)備粒徑在3mm以下的焦末，作為原料； (2) 將焦末在200 °C，50-100轉(zhuǎn)/min的回轉(zhuǎn)焙燒爐中焙燒30-60min; (3) 將步驟(2)焙燒后的焦末冷卻lh后，溫度降至95-105 °C時(shí)，在回轉(zhuǎn)焙燒爐中通入氮 氣，當(dāng)回轉(zhuǎn)焙燒爐中氮?dú)夂窟_(dá)到99 %以上時(shí)，停止充氮，關(guān)閉回轉(zhuǎn)焙燒爐門，且將回轉(zhuǎn)焙 燒爐溫度調(diào)節(jié)至不加熱狀態(tài)，轉(zhuǎn)速調(diào)至200r/min，開始對(duì)焦末進(jìn)行表面處理，在氮?dú)猸h(huán)境下 處理lh; (4) 繼續(xù)將回轉(zhuǎn)焙燒爐升溫至500°C，在轉(zhuǎn)速為50-100轉(zhuǎn)/min的回轉(zhuǎn)焙燒爐中煅燒30-60min； (5) 按照步驟(3)重復(fù)一次，最終制得改性、活化的焦末。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于密相干塔工藝的煙氣多污染物協(xié)同脫除劑，其特征在于： 所述改性、活化的焦末比表面積為800_1000m 2/g，硫容為28-49%。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于密相干塔工藝的煙氣多污染物協(xié)同脫除劑，其特征在于： 所述改性、活化的焦末在80-120°C時(shí)，S0 2的脫除率大于98.8%，NOx的脫除率大于85%、粉塵 的脫除率大于97.7%、Hg和二噁英的脫除率均達(dá)到100%。
【文檔編號(hào)】B01D49/00GK106000312SQ201610541456
【公開日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年7月11日
【發(fā)明人】宋存義, 蘇偉, 童震松, 梁寶瑞, 常冠欽
【申請(qǐng)人】北京科技大學(xué)