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CN105688633B - 一种用于燃煤锅炉烟气脱硫剂 - Google Patents

一种用于燃煤锅炉烟气脱硫剂 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于燃煤锅炉烟气脱硫剂，属环境保护技术领域。该脱硫剂是以氯化镁为基体，同时辅以氯化钙或/和氯化锌，分散于聚乙烯醇水溶液中形成A剂，并向氢氧化钠水溶液中加入表面活性剂形成B剂，将A剂和B剂等体积混合反应制备成燃煤锅炉烟气脱硫剂。本发明燃煤锅炉烟气脱硫剂颗粒小、比表面积大、成本较低，对SO2有显著的脱除作用，且其生产制备和应用不产生二次污染，有利于环保和废物利用。

Description

一种用于燃煤锅炉烟气脱硫剂
技术领域
本发明属环境保护技术领域，具体涉及一种用于燃煤锅炉烟气脱硫剂。
背景技术
我国是一个以煤炭为主要能源的国家，每年因燃煤所排放的二氧化硫达到2000多万吨，造成了严重的大气污染，对我国环境保护和经济发展产生重大影响。湿法烟气脱硫技术是世界上大规模商业应用的、最有效的控制二氧化硫污染的脱硫方法。湿法烟气脱硫属于化学吸收的范畴，其基本原理是液态的碱性脱硫剂与烟气中的二氧化硫发生酸碱中和反应，以去除烟气中的二氧化硫。化学吸收的过程是由物理吸收过程和化学反应两个过程组成的。被吸收气体中的活性组分在液相中溶解达到一定浓度时，开始进行化学反应。当化学反应达到平衡时，被吸收气体的消耗量，是化学吸收过程的极限。化学吸收过程中，被吸收气体的气液平衡关系，既服从相平衡关系，又服从化学平衡关系。
湿法脱硫工艺主要有：(1)湿式石灰石/石膏法脱硫技术，该工艺的优点是技术成熟、脱硫效率高，达90％以上，吸收剂成本低廉，废渣可以作为石膏回收，其缺点是设备易积垢、堵塞、腐蚀和磨损，难以长周期稳定运行，且副产物几乎没有用途。(2)双碱法烟气脱硫，该工艺的优点是脱硫效率高、系统简便、投资少；系统不易结垢、堵塞；液气比低(一般为1.8～2:1左右)、电耗少、运行成本低；吸收塔采用喷淋空塔，阻力小，运行可靠，其缺点是工艺复杂，成熟度不高，副产物硫酸钠难再生。(3)氨法烟气脱硫，该工艺的优点是脱硫效率高，能保持脱硫效率95％～99％、能耗低、反应速率快、吸收剂利用率高，其缺点是吸收剂成本高。
对于烟气中二氧化硫的吸收，氧化镁吸收法也是目前广泛关注的应用方法之一，其基本原理是将氧化镁加入吸收塔中使其与含二氧化硫的废气逆流接触，生成亚硫酸镁。其化学反应方程式如下：
吸收：MgO+SO2＝MgSO3
氧化：2MgSO3+O2＝2MgSO4
MgO活性较强，是Ca(OH)2的630倍，同时在脱硫副产物中，MgSO3的溶解度约为CaSO3的630倍，体系中亚硫酸根活度高，因此，可以大大提高吸收SO2的效率。对于氧化镁脱硫反应，当进口二氧化硫浓度为1100～1300mg/m3、系统的pH为5～6、最大液气比为8～11:1L/m3，脱硫总效率可达到93.4％，但是由于氧化镁乳液中氧化镁呈悬浊液形式，需要在不断搅拌下用泵泵入吸收系统，容易出现料浆不均匀、脱硫效果出现波动等问题，而且液气比较高，脱硫剂用量比较大。
氢氧化镁乳液吸收法是目前广泛关注的应用方法之一，与氧化镁法脱硫剂相比，氢氧化镁乳液相对稳定，颗粒大小可控，特别是纳米级氢氧化镁由于颗粒小、与二氧化硫反应快、二氧化硫脱出效果好而受到关注。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服现有脱硫剂存在的问题，提供一种无毒、成本低、用量少、脱硫效率高的燃煤锅炉烟气脱硫剂。
解决上述技术问题所采用的技术方案是：将氯化镁与氯化钙或/和氯化锌加入蒸馏水中，在搅拌下加入聚乙烯醇，搅拌均匀，得到A剂，A剂中氯化钙或氯化锌与氯化镁的质量比为1:1～4，或者氯化钙和氯化锌的总质量与氯化镁的质量比为1:1～4，且A剂中氯化镁与氯化钙或/和氯化锌的总质量浓度为15％～20％；向质量分数为10％～20％的氢氧化钠水溶液中加入表面活性剂，搅拌均匀，得到B剂；将A剂和B剂按体积比为1:1混合，搅拌反应15～30分钟，得到燃煤锅炉烟气脱硫剂。
上述的A剂中优选氯化钙或氯化锌与氯化镁的质量比为1:3～4，或者氯化钙和氯化锌的总质量与氯化镁的质量比为1:3～4。
上述的A剂中优选聚乙烯醇的质量浓度为0.1％～0.4％，其中聚乙烯醇的平均分子量为800～1000。
上述的B剂中优选表面活性剂的质量浓度为0.1％～0.4％，其中所述的表面活性剂是十二烷基硫酸钠或α-烯烃磺酸钠。
本发明烟气脱硫剂的使用方法为：将锅炉原烟气经初级除尘且烟尘浓度降至100mg/m3以下、烟气为90℃左右后，进入由三级吸收装置组成的脱硫工作区，与脱硫剂混合并形成雾状液滴，其中进口二氧化硫浓度为1300～2500mg/m3、系统的pH为6、液气比为1～2:1L/m3，烟气中的SO2、HCl、HF等有害物质与脱硫剂反应后生成盐类被有效脱除。
本发明脱硫剂是在聚合物聚乙烯醇、表面活性剂十二烷基硫酸钠或α-烯烃磺酸钠存在下，通过氯化镁、氯化钙或/和氯化锌与氢氧化钠反应得到的复合氢氧化物乳液，其中聚合物、表面活性剂的存在可控制物质之间的反应速率，加之颗粒表面性质的变化，使得到的复合氢氧化物乳液中固体颗粒小(数百纳米)、分散性好、表面积大、稳定性强(稳定期达到12h以上)、传质效果好，与二氧化硫反应快、脱硫效果好。
本发明的有益效果如下：
(1)本发明燃煤锅炉烟气脱硫剂没有毒性，能够在烟气脱硫等领域广泛应用。
(2)本发明燃煤锅炉烟气脱硫剂的表面张力低，使气体容易形成小气泡，有效地增大了气液比表面积，提高了传质速率，使脱硫效率达99.4％以上。
(3)本发明燃煤锅炉烟气脱硫剂成本低，用于脱硫过程液气比可为1～2:1L/m3，大大节约了脱硫剂用量，减少了后续处理的工作量，酸性负荷高，耗能少，经济性好。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进一步详细说明，但本发明的保护范围不仅限于这些实施例。
实施例1
将400g氯化镁和100g氯化钙加入1992.5g蒸馏水中，在搅拌下加入7.5g平均分子量为800的聚乙烯醇，搅拌均匀，得到2500g A剂；向2497.5g质量分数为15％的氢氧化钠水溶液中加入2.5g十二烷基硫酸钠，搅拌均匀，得到2500g B剂。用计量泵将A剂和B剂按体积比为1:1泵入混合罐中，搅拌反应30分钟，得到燃煤锅炉烟气脱硫剂，其平均粒径为470nm。
实施例2
将375g氯化镁和125g氯化锌加入1997.5g蒸馏水中，在搅拌下加入2.5g平均分子量为1000的聚乙烯醇，搅拌均匀，得到2500g A剂；向2492.5g质量分数为20％的氢氧化钠水溶液中加入7.5g十二烷基硫酸钠，搅拌均匀，得到2500g B剂。用计量泵将A剂和B剂按体积比为1:1泵入混合罐中，搅拌反应25分钟，得到燃煤锅炉烟气脱硫剂，其平均粒径为560nm。
实施例3
将225g氯化镁和75g氯化锌加入1694g蒸馏水中，在搅拌下加入6g平均分子量为1000的聚乙烯醇，搅拌均匀，得到2000g A剂；向1996g质量分数为20％的氢氧化钠水溶液中加入4gα-烯烃磺酸钠，搅拌均匀，得到2000g B剂。用计量泵将A剂和B剂按体积比为1:1泵入混合罐中，搅拌反应15分钟，得到燃煤锅炉烟气脱硫剂，其平均粒径为630nm。
实施例4
将225g氯化镁和75g氯化钙加入1692g蒸馏水中，在搅拌下加入8g平均分子量为1000的聚乙烯醇，搅拌均匀，得到2000g A剂；向1994g质量分数为20％的氢氧化钠水溶液中加入6g十二烷基硫酸钠，搅拌均匀，得到2000g B剂。用计量泵将A剂和B剂按体积比为1:1泵入混合罐中，搅拌反应10分钟，得到燃煤锅炉烟气脱硫剂，其平均粒径为490nm。
实施例5
将400g氯化镁和100g氯化钙加入1995g蒸馏水中，在搅拌下加入5g平均分子量为800的聚乙烯醇，搅拌均匀，得到2500g A剂；向2495g质量分数为20％的氢氧化钠水溶液中加入5g十二烷基硫酸钠，搅拌均匀，得到2500g B剂。用计量泵将A剂和B剂按体积比为1:1泵入混合罐中，搅拌反应20分钟，得到燃煤锅炉烟气脱硫剂，其平均粒径为580nm。
实施例6
将400g氯化镁和50g氯化钙、50g氯化锌加入1990g蒸馏水中，在搅拌下加入10g平均分子量为800的聚乙烯醇，搅拌均匀，得到2500g A剂；向2490g质量分数为20％的氢氧化钠水溶液中加入10g十二烷基硫酸钠，搅拌均匀，得到2500g B剂。用计量泵将A剂和B剂按体积比为1:1泵入混合罐中，搅拌反应10分钟，得到燃煤锅炉烟气脱硫剂，其平均粒径为610nm。
为了证明本发明的有益效果，发明人采用本发明实施例1～5的燃煤锅炉烟气脱硫剂进行锅炉烟气脱硫，具体方法如下：
锅炉原烟气经初级除尘后且烟尘浓度降至100mg/m3以下、烟气为90℃后，进入由三级吸收装置组成的脱硫工作区，与脱硫剂混合并形成雾状液滴，其中进口二氧化硫浓度为2000mg/m3、系统的pH为6、液气比为1:1L/m3，测试出口二氧化硫浓度，计算二氧化硫的脱硫效率，结果见表1。
表1 脱硫效率测试结果
实施例 1 2 3 4 5 6
脱硫效率(％) 99.5 99.6 99.7 99.6 99.4 99.7
由表1可见，本发明燃煤锅炉烟气脱硫剂的脱硫效率均可达到99.4％以上。

Claims (4)

1.一种用于燃煤锅炉烟气脱硫剂的制备方法，其特征在于：将氯化镁与氯化钙或/和氯化锌加入蒸馏水中，在搅拌下加入聚乙烯醇，搅拌均匀，得到A剂，A剂中氯化钙或氯化锌与氯化镁的质量比为1:1～4，或者氯化钙和氯化锌的总质量与氯化镁的质量比为1:1～4，且A剂中氯化镁与氯化钙或/和氯化锌的总质量浓度为15%～20%；向质量分数为10%～20%的氢氧化钠水溶液中加入表面活性剂，搅拌均匀，得到B剂；将A剂和B剂按体积比为1:1混合，搅拌反应15～30分钟，得到燃煤锅炉烟气脱硫剂；
上述的聚乙烯醇的平均分子量为800～1000；所述的表面活性剂是十二烷基硫酸钠或α-烯烃磺酸钠。
2.根据权利要求1所述的用于燃煤锅炉烟气脱硫剂的制备方法，其特征在于：所述的A剂中氯化钙或氯化锌与氯化镁的质量比为1:3～4，或者氯化钙和氯化锌的总质量与氯化镁的质量比为1:3～4。
3.根据权利要求1或2所述的用于燃煤锅炉烟气脱硫剂的制备方法，其特征在于：所述的A剂中聚乙烯醇的质量浓度为0.1%～0.4%。
4.根据权利要求1或2所述的用于燃煤锅炉烟气脱硫剂制备方法，其特征在于：所述的B剂中表面活性剂的质量浓度为0.1%～0.4%。
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