利用焦炭吸附進(jìn)行燃煤煙氣脫硫脫氮技術(shù)的研究
1、前言
隨著工業(yè)的發(fā)展和能源的大量消耗，由燃煤煙氣排放到大氣中的SO2與日劇增，據(jù)統(tǒng)計(jì)，到1995年，我國(guó)SO2排放量達(dá)2370萬(wàn)t，超過(guò)歐洲和美國(guó)居世界首位［1］。一些地區(qū)大氣中高濃度的SO2對(duì)環(huán)境和人體健康帶來(lái)了嚴(yán)重危害。1997年，我國(guó)政府提出2000年和2010年分階段控制目標(biāo)，為實(shí)現(xiàn)控制目標(biāo)，今后幾年燃煤電廠將大力開發(fā)應(yīng)用SO2、污染防治技術(shù)和設(shè)備。干法煙氣脫硫脫氮工藝投資少，運(yùn)行費(fèi)用低，是重點(diǎn)發(fā)展的脫硫脫氮工藝之一。
焦炭浸Na2CO3吸附法同時(shí)脫硫脫氮工藝，屬于干法煙氣治理技術(shù)。用冶金焦或成型焦經(jīng)過(guò)活化、浸漬等工藝處理后，做為吸附材料進(jìn)行煙氣脫硫脫氮，經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，脫硫率、脫氮率達(dá)到滿意的結(jié)果。
2、脫硫脫氮原理
活性焦經(jīng)過(guò)活化、浸漬處理后，進(jìn)行廢氣脫硫脫氮。當(dāng)脫硫時(shí)，SO2與Na2CO3反應(yīng)生成Na2SO4和CO2。當(dāng)脫氮時(shí)，煙氣中NO在C催化作用下生成CO2和N2，同理NO2與C反應(yīng)生成CO2和N2。其反應(yīng)式如下：Na2CO3+SO2+12O2→Na2SO4+CO2，2NO+C→CO2+N2NO2+C→CO2+12N2。當(dāng)含Na2CO3活性焦吸附達(dá)到飽和后，需要再生處理，即通入CO2氣體，同時(shí)提高再生溫度，還原后的Na2CO3再重新循環(huán)使用，而產(chǎn)生H2S進(jìn)行硫回收處理。
3、試驗(yàn)
3.1吸附材料選擇
本試驗(yàn)用冶金焦和成型焦做吸附材料。冶金焦來(lái)自一般焦化廠生產(chǎn)的焦碳，粒度＜10mm(粒度＞10mm作為正品銷售)，干餾溫度950℃～1005℃，干餾時(shí)間24h，冶金焦的揮發(fā)分非常低＜4%，而灰分高＞13%。成型焦是用普通煤進(jìn)行配方，加工成型、低溫干餾制成，直徑Φ3mm，長(zhǎng)度3～6mm不等。我國(guó)焦灰分大(＞10%)，而國(guó)外這種焦灰分＜5%，因此利用我國(guó)煤炭資源開展脫硫脫氮的研究工作是適合我國(guó)國(guó)情的事業(yè)。
3.2活化試驗(yàn)
冶金焦或成型焦經(jīng)過(guò)活化后成為活性焦，活性焦的催化活性是通過(guò)活化獲得，沒(méi)經(jīng)過(guò)活化的焦碳表面積極小，不具有催化活性，經(jīng)過(guò)活化后，形成大量微孔，擴(kuò)大了比表面積，具有了脫硫脫氮的催化活性。
冶金焦經(jīng)過(guò)篩分，選取直徑大于7mm，小于10mm的焦粒進(jìn)行活化，活化比較經(jīng)濟(jì)實(shí)用的方法是用水在高溫下加熱進(jìn)行，其溫度、時(shí)間根據(jù)工藝條件確定。成型焦活化方法與冶金焦相同。
3.3活性焦浸漬Na2CO3溶液
焦碳經(jīng)過(guò)活化后，進(jìn)行浸Na2CO3溶液處理，把活性焦放入配制好的Na2CO3溶液中，浸漬一段時(shí)間，然后進(jìn)行烘干。
3.4脫硫脫氮工藝試驗(yàn)
活性焦經(jīng)過(guò)活化、浸漬后，進(jìn)行脫硫脫氮試驗(yàn)。在實(shí)際工程應(yīng)用中是移動(dòng)床，脫硫脫氮同時(shí)進(jìn)行，因?yàn)槲覀兪窃囼?yàn)研究，所以脫硫、脫氮分別進(jìn)行工藝試驗(yàn)。2NO+C→N2+CO2NO2+C→CO2+12N2 ，SO2+Na2CO3+12O2→Na2SO4+CO2，Na2SO4+2C→Na2S+2CO2，Na2S+CO2+H2O→Na2CO3+HS↓
脫硫脫氮試驗(yàn)共計(jì)作了三個(gè)活性焦樣設(shè)計(jì)煙氣量3.6/Lmin-1。
脫硫試驗(yàn)脫硫試驗(yàn)分別作了不同時(shí)間、溫度試驗(yàn)，二氧化硫分析采用碘量法。分析結(jié)構(gòu)是冶金焦脫硫性能在溫度達(dá)350℃時(shí)，脫硫率最高達(dá)82%，當(dāng)排煙溫度450℃時(shí)，脫硫率下降。同時(shí)兩種冶金焦比較，由于活化時(shí)間不同，其脫硫效果也有差別，活化時(shí)間長(zhǎng)的比時(shí)間短的脫硫率高6%。型焦在150℃時(shí)，脫硫率達(dá)65%，當(dāng)煙氣溫度升高到350～450℃，脫硫率直線下降，最低達(dá)12%。
4、結(jié)論
(1)冶金焦、成型焦經(jīng)過(guò)活化、浸Na2CO3等工藝處理后，作為脫硫脫氮吸附材料是合適的，確認(rèn)有效果。
(2)冶金焦由于活化時(shí)間不等，脫硫脫氮效果不一樣，活化時(shí)間長(zhǎng)好于活化時(shí)間短的。
(3)冶金焦適合高溫?zé)煔鈼l件下脫硫，成型焦適合低溫條件下脫硫。
(4)冶金焦和成型焦的脫硫脫氮效果比較，冶金焦好于成型焦。
(5)冶金焦做吸附材料能達(dá)到同時(shí)脫硫脫氮的結(jié)果，并且原料來(lái)源廣、成本低、符合國(guó)情
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