專利名稱:煙氣催化脫硫劑及其制備方法
本發(fā)明屬于化學催化分離技術(shù)領(lǐng)域：
及環(huán)境保護領(lǐng)域。
二氧化硫是一種大氣污染源，它已成為當前一大公害。目前國內(nèi)外脫除廢氣中的二氧化硫，大都采用固體吸著劑或溶液吸收劑。干法固體吸著劑脫除煙氣中二氧化硫所用脫硫劑主要為活性碳脫硫劑及加碘活性碳脫硫劑。缺點是價昂、硫容低、再生頻繁、工藝過程復雜，回收硫資源需消耗大量能源。用溶液吸收劑同樣也存在上述某些缺點。金屬氧化物作干法脫硫劑仍處于開發(fā)研究階段。其中研究較多的為氧化銅脫硫劑。如美國專利〔19〕4001·376發(fā)明者，Nevillel，Cull，Bakcr，WarrenM，Smith Bat-on Rouge。(納維爾，L柯爾·培根等)。其中主要敘述了以γ-氧化鋁為載體，用一種難熔氧化物作涂層，并浸漬了活性金屬或金屬氧化物(氧化銅)而形成的多孔固體吸附劑。其制備過程第一，氧化鋁載體的制備，氧化鋁載體是由0.5英寸的氧化鋁馬鞍形顆粒組成的，具有美國專利2，639·909所示的形狀。予先在1000°F下鍛燒3小時，具有303米2/克的表面積(BET)和0.59立方厘米/克的孔體積，這種材料稱為A-1。第二，金屬氧化物即氧化銅的制備，將上述粒子在硝酸銅水溶液〔Cu(NO3)23H2O重量濃度為27%〕中浸漬10分鐘，然后移出浸漬液，裝瓶以除去多余的液體，空氣干燥20小時，再在800°F下鍛燒3小時。這種材料稱為A-2。第三，一種難熔氧化物涂層的制備，取上述氧化鋁馬鞍形顆粒三份，每份約25克，依照下述過程涂以不同重量的二氧化鈦涂層。A份稱重后裝入一反應(yīng)器中，加純的液體四異丙基鈦烷或其50%(重量)的己烷溶液于該反應(yīng)器中，將氧化鋁鞍形物完全覆蓋住。改變?nèi)芤旱臐舛纫垣@得不同重量的二氧化鈦涂層。將反應(yīng)器及其內(nèi)容物加熱到50～60℃左右，并在此溫度下保持大約30分鐘。然后冷卻到室溫，除去溶液。在室溫下讓鞍形物在空氣中水解16小時，然后在17℃下鼓風干燥6小時，再在590℃(1100°F)下鍛燒過夜。這種處理過程將四異丙基鈦烷冷凝產(chǎn)品轉(zhuǎn)變成了二氧化鈦。再次將鞍形物稱重，計算處理后的鞍形物相對于未處理氧化鋁的增重。這些吸附劑稱為A-3、A-4和A-5。第四，吸附劑的完成制備，將A-5的一部分用27%(重量)的硝酸銅水溶液浸漬10分鐘，取出顆粒，用吸濕紙吸去表面溶液，空氣干燥20小時，然后在800°F下鍛燒3小時，這些鞍形顆粒稱為吸附劑A-6，用和上述同樣的方法在用不同的氧化物涂層可得到一系列氧化銅吸附劑。這種氧化銅系吸附劑除仍存在干法固體脫硫劑的缺點外，其主要缺點所負載體必須經(jīng)過嚴格的加工過程，而且過程極其繁雜，代之而來價格昂貴，不易推廣使用。另外日本專利“公開特許公報”昭和53-17591中曾提到用鈦-鐵氧化物制成的脫硫劑，用來脫除煙氣中的二氧化硫，其成份是以氧化鈦為主體，加入氧化鐵，其組成比為(原子比)鈦∶鐵≈7～9∶1～3，故這種以氧化鈦為主體結(jié)構(gòu)的脫硫劑，其缺點是需使用純凈的化學物質(zhì)，通過各種化學方法如溶解過程，沉淀的形成及處理過程等，制備過程復雜，成本也高，而制成的產(chǎn)品脫硫劑硫容量提，再生次數(shù)頻繁。同樣也不易推廣使用。
本發(fā)明克服了上述干法固體脫硫劑與金屬氧化物脫硫劑的缺點，以一種廉價效高的工業(yè)廢物含鐵礦渣和煙泥為原料。代替價昂，資源緊缺的銅系脫硫劑和活性碳脫硫劑原料，其制備方法簡單，無須負于載體，主要用來脫除化學、電力及其它工業(yè)廢氣中的二氧化硫。不僅成本低，易推廣，且脫硫性能及再生性能優(yōu)良，可回收硫資源，無二次性污染產(chǎn)生，環(huán)境效益、經(jīng)濟效益極為明顯。
本發(fā)明主要以工業(yè)廢物煙泥，以及硫鐵礦礦渣為原料，以活性碳或面粉、氨水作為造孔劑。其所述煙氣催化脫硫劑的煙泥和含硫鐵礦渣配料比(按重量百分數(shù)計算)煙泥含70～95%，硫鐵礦礦渣含5～30%。二者總和為100%。造孔劑所加入的量，一般是主要原料重量的1-5%。配成的煙氣催化脫硫劑，其組成保持三氧化二鐵的含量不低于總重量的50%，氧化鈣含量為5～25%，氧化鋁、氧化鎂的含量均不超過10%，其余為酸不溶物及微量元素。
最佳組成為三氧化二鐵 60～70%氧化鋁 2～3%氧化鈣 10～20%氧化鎂 2～4%其余酸不溶物及微量元素主要是指鉛、鋇、鎳、錳等含量均在0.003%～0.4%之間。
按上述配比制成的煙氣催化脫硫劑在350～450℃溫度范圍內(nèi)，對煙氣中SO2的脫除率可達90%以上。
本發(fā)明制備過程如下取煙泥，涼干或低溫下烘干，過100目篩，篩面下的作為原料放置待用，篩面上的煙泥進碾磨機粉碎二小時取出，過100目篩，篩下面的與第一次取得的細粒合并，篩面上如仍有大量粗煙泥，則再進碾磨機研磨1小時，總之取出來的煙泥使80～90%以上，過100目篩即可備用。其余粗粒仍與下次煙泥一起研磨，過100目篩，留作下次配料之用。
另取硫鐵礦渣或礦灰測PH，當PH在2～3即為合適，如PH＞7，則滴加稀硫酸少許混合，使PH達到要求為止。此礦渣(灰)過100目篩備用。
取所述煙氣催化脫硫劑總重量的備用的70～95%的煙泥，5～30%的備用硫鐵礦礦渣(灰)混合，加適量水，1～5%重量的面粉，氨水和活性碳粉末，放碾子中碾磨，當碾子中物料達到膏狀時取出。在成型機中擠條成型，于105～120℃下烘2-5小時，取出冷卻后，再放在鍛燒爐中于500～650℃鍛燒2～4小時即可得到所需的煙氣催化脫硫劑。
煙氣催化脫硫劑即本發(fā)明脫硫劑性能經(jīng)實測表明，在氣體組成為SO20.5～2%，H2O6～9%，CO20～10%，空速從200-1～500-1時，400℃時在30～80目的脫硫劑上通過進行氣體脫硫，脫硫率可達90%以上，每100克脫硫劑每一次能達到的硫容量大于30克。
當所述煙氣催化脫硫劑硫酸鹽化后，可以在熱空氣中再生，再生后的脫硫劑的一次硫容仍在30克以上。再生時放出的二氧化硫可以作為制造硫酸、硫磺、液體二氧化硫的原料，從而提高了所述煙氣催化脫硫劑的經(jīng)濟效益。
下表為所述煙氣催化脫硫劑八次脫硫再生循環(huán)數(shù)據(jù)。(用熱重法測定單位重量煙氣催化脫硫劑對SO2的吸附增重及脫附情況)
煙氣催化脫硫劑再生能力測定表
權(quán)利要求
1.一種以氧化鐵為主體組成的，主要用于脫除工業(yè)廢氣中二氧化硫的煙氣催化脫硫劑及制備方法。其特征在于所述的以氧化鐵為主體的煙氣催化脫硫劑的原料是工業(yè)廢物煙泥及硫鐵礦礦渣，并以活性碳或氨水、面粉作為造孔劑，所述煙氣催化脫硫劑的制備方法為，取煙泥、硫鐵礦渣混合，加入適量水及活性碳或氨水、面粉，經(jīng)研磨成膏狀，劑壓成條型，然后干燥，鍛燒即可制成，成品便可在一定溫度下脫硫，鹽化后可在空氣中再生。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1，所述的煙氣催化脫硫劑，其特征在于所述的煙泥和硫鐵礦渣。其配料重量比為煙泥70～95%，硫鐵礦渣5～30%，造孔劑加入量是煙泥和硫鐵礦渣重量的1～5%。
3.根據(jù)權(quán)利要求
2，所述的煙泥和硫鐵礦渣，其特征在于經(jīng)配料后三氧化二鐵含量不低于總重量的50%，氧化鈣含量在5～25%，氧化鋁、氧化鎂的含量均不超過10%，其余為酸不溶物及微量元素。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1、3，所述的煙氣催化脫硫劑，其特征在于其最佳組成為三氧化二鐵 60～70%氧化鋁 2～3%氧化鈣 10～20%氧化鎂 2～4%其余為酸不溶物及微量元素。
5.根據(jù)權(quán)利要求
4所述的最佳組成，其特征在于所述的，微量元素指鉛、鋇、錳等含量均在0.003～0.4%。
6.根據(jù)權(quán)利要求
1所述其脫硫劑，其特征在于所述的制備方法是取煙泥涼干或低溫烘干，過100目篩，篩面上粗煙泥經(jīng)研磨，再過100目篩，直到80～90%的煙泥過100目篩即可備用。另取硫鐵礦礦渣或礦灰，PH為2～3，如P＞7則滴加稀硫酸少許。使PH達到要求即可過100目篩備用，而后取所制煙氣催化脫硫劑總重量的、備用的70～95%的煙泥，5～30%的備用的硫鐵礦渣混合，加適量水，1～5%的活性碳粉末或氨水、面粉，放入碾子中碾磨，達到膏狀時取出，成型，在105～120℃下烘2～5小時，取出冷卻，再放在鍛燒爐中在500～650℃下鍛燒2～4小時即可。
7.根據(jù)權(quán)利要求
1所述其煙氣催化脫硫劑，其特征在于所述的脫硫溫度應(yīng)控制在350～450℃。
8.根據(jù)權(quán)利要求
1所述其煙氣催化脫硫劑，其特征在于所述的脫硫劑鹽化后，可在空氣中再生，再生后的脫硫劑的一次硫容仍在30g以上。
專利摘要
本發(fā)明屬于化學分離技術(shù)領(lǐng)域：
及環(huán)境保護領(lǐng)域。
文檔編號B01J23/76GK85104062SQ85104062
公開日1986年7月16日 申請日期1985年5月22日
發(fā)明者吳菊賢, 王沛豐, 韓鎮(zhèn)海 申請人:太原工業(yè)大學導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan