脫硫脫硝活性炭生產工藝研究及實驗性分析

2015-01-13 01:47:36梁建利

山西焦煤科技 2015年11期

梁建利

(大同市節能監測監控中心，山西大同 037006)

1 背景

H2S、NOx、SO2是對自然環境最具危害性的氣體。如何除去廢氣中的NOx、SO2以保護環境，已經成為世界性課題。治理大氣污染的根本途徑之一是采取有效的脫硫措施，減少點、面排放源的H2S、NOx和SO2排放量。針對我國的具體情況，開發切實可行的脫硫技術，控制H2S、NOx和SO2排放量是非常必要，也是極為迫切的。

目前，脫除氣體中H2S、NOx、COS、CS2、SO2的方法很多，主要有濕法脫硫脫硝、半干法脫硫脫硝和干法脫硫脫硝。對于干法脫硫脫硝，使用活性炭具有成本低、操作簡便、脫硫脫硝效率高等特點，是一種具有潛力的脫硫脫硝方法。然而，當H2S、COS、CS2、NOx、SO2的濃度很低時，普通的活性碳將無法達到凈化效果。因此，必須研制、開發、生產高效脫硫脫硝浸漬活性炭。

目前，美國UCI 公司改性活性炭脫硫劑(包括C8－1、C8－6、C8－7、G32C、G32E、G32J、G32W，其中C8－7 最著名)和英國的Cuprox 型活性炭浸漬銅脫硫劑、日本4GCX 及4GRT 活性炭脫硫劑應用較廣泛。國內活性炭行業從未停止過用活性炭制造性能與C8－7 系列炭相近產品的研究工作，但遺憾的是迄今為止都未出現過市售國產高效脫硫脫硝炭產品。脫硫脫硝活性炭是目前市場上最緊俏的活性炭品種，是以后市場上需求量最大的活性炭品種之一，煤質脫硫脫硝活性炭產品必將會成為我國活性炭產業的支柱產品之一。

2 生產工藝及脫硫脫硝原理

1)工藝原理。

選擇一種微孔、細中孔同時發達的活性炭在40 ～45 ℃條件下先預熱，再和一種含鐵低、鹽泥少的離子膜堿在預設溫度下均勻混合，浸泡一段時間后，經特定溫度熱空氣烘干、氧化到一定程度，開始降溫，同時噴霧去離子水，使炭孔表層以水覆蓋。然后篩選、冷卻得到最終高效脫硫脫硝浸漬活性炭.

2)浸漬原理。

初步浸漬后的活性炭在熱空氣流中會發生如下反應:

2NaOH+C+O2=Na2CO3+H2O

通過此法制造的高效脫硫脫硝浸漬活性炭不僅具有活性炭其本身的吸附性能，同時增大了活性炭表面的堿度，加入了性能優異的催化劑及具有氧化性的物質。

3)脫硫原理。

因NOx的性質和H2S、SO2的性質相近，故在此只介紹脫硫機理。

H2S 脫除原理(以R 代表堿金屬離子為例):

SO2脫除原理(以R 代表堿金屬離子為例):

COS 脫除原理:

脫除COS 以水解為主(I)，生成H2S 再按式(A)、(B)、(C)脫除。

在脫硫過程中，式(B)、(G)的反應占主導作用。

4)主要特點。

a)以活性炭為浸漬載體。以微孔、細中孔同時發達的活性炭作為浸漬載體，為硫、氮的脫除提供了充足的反應場所和空間。

b)以高純度的離子膜氫氧化物為浸漬液。以高純度的離子膜堿液浸漬活性炭，直接增大活性炭表面堿度，在一定溫度下，使其在炭表面發生酸堿中和。由于中和反應的快速，決定了H2S、SO2、NOx被脫附的速度，從而提高了H2S、SO2、NOx的脫除效率。

c)獨特的氧化烘干技術和工藝。利用熱空氣對經浸漬的活性炭進行氧化、烘干。直接加入了具有氧化性的物質。

d)去離子水噴霧技術的應用。用去離子水對經過氧化、烘干處理的炭進行噴霧處理，既直接增加了炭的濕度，又增加了活性炭的硫容。

e)再生簡單。活性炭脫硫過程主要產物為可溶性硫酸鹽、硝酸鹽，單質硫很少。一般用水洗所生成的硫酸鹽即可達到再生的效果。

3 脫硫脫硝活性炭實驗分析

1)1#實驗情況。

將華青公司生產的煤質壓塊活性炭預熱，與質量濃度為41%左右的離子膜燒堿溶液混合均勻后在恒溫浸漬4 h;浸漬后的活性炭在氧化烘干爐中，經熱空氣氧化烘干后，用去離子水噴霧處理，然后在振動篩中篩選，得到脫硫脫硝活性炭。

得到脫硫脫硝活性炭后，對其性能進行測試，結果見表1.

表1 脫硫脫硝活性炭的性能參數表

由表1 可知，該脫硫脫硝活性炭與C8－7 性能相當，脫硫脫硝性能良好。

2)2#實驗情況。

將華青公司生產的煤質壓塊活性炭預熱，與質量濃度為42%的離子膜燒堿溶液混合均勻后在恒溫浸漬5 h;浸漬后的活性炭在氧化烘干爐中，經熱空氣氧化烘干后，用去離子水噴霧處理，然后在振動篩中篩選，得到脫硫脫硝活性炭。

得到脫硫脫硝活性炭后，對其性能進行測試，結果見表2.

表2 脫硫脫硝活性炭的性能參數表

由表2 可知，該脫硫脫硝活性炭與C8－7 性能相當，脫硫脫硝性能良好。

3)3#實驗情況。

將華青公司生產的煤質壓塊活性炭預熱，與質量濃度為43%的離子膜燒堿溶液混合均勻后在恒溫浸漬3 h;浸漬后的活性炭在氧化烘干爐中，經熱空氣氧化烘干后，用去離子水噴霧處理，然后在振動篩中篩選，得到脫硫脫硝活性炭。

得到脫硫脫硝活性炭后，對其性能進行測試，結果見表3.

表3 脫硫脫硝活性炭的性能參數表

由表3 可知，該脫硫脫硝活性炭與C8－7 性能相當，脫硫脫硝性能良好。

4 技術總結

華青公司研制開發的高效脫硫脫硝浸漬活性炭是以公司生產的一種微孔、細中孔同時發達的活性炭作為浸漬載體，以高純度的離子膜堿液作為浸漬液，經浸漬、氧化烘干、噴霧等后繼工序制成的高效氣相脫硫脫硝劑產品。其特點是脫硫脫硝速度快、脫硫效率高、硫容大。美國UCI 公司改性活性炭脫硫劑C8－7是目前世界上應用量最大、性能最好的脫硫劑，而國內尚無一個產品牌號完全達到該牌號產品的技術水平。華青公司研制出的同類產品HQJ－1－8系列的各項性能已全面達到了C8－7 的水平。試生產產品已銷往美國、日本，用戶一致認為該公司生產的高效脫硫脫硝浸漬活性炭對H2S、SO2、NOx的脫除效率與速度，較以前的脫硫脫硝炭提高了近兩倍。華青高效脫硫脫硝浸漬活性炭主要技術性能指標表見表4，C8－7 與HQJ－1－8 技術指標對比分析表見表5.