从气流中用干法去除二氧化硫.pdf

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摘要
申请专利号:

CN92115122.5

申请日:

1992.12.28

公开号:

CN1089519A

公开日:

1994.07.20

当前法律状态:

终止

有效性:

无权

法律详情:

|||公开

IPC分类号:

B01D53/36

主分类号:

B01D53/36

申请人:

大连理工大学;

发明人:

张报安; 宫为民; 王荣毅

地址:

116024辽宁省大连市凌水桥

优先权:

专利代理机构:

大连理工大学专利事务所

代理人:

史学松

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内容摘要

本发明提供一种从气流中干法去除SO2的方法。利用在装置或管道中专门置入的异质界面的多相催化作用,使加入的气相介质NH3与SO2生成一种或多种固体铵盐而被去除。对SO2含量为100~2000ppm的气流,去除率一般可达99%,最高可达100%。生成的固体铵盐对土壤有应用价值,经简单地清除后的异质界面可反复使用。本发明操作简便,投资成本及运转费用较低,因而适应性广泛。

权利要求书

1: 一种从气流中干法去除SO 2 的方法,其特征是将一种气体介质NH 3 通入含SO 2 的气流中,经过装置或管道内设置的异质界面的催化作用,使SO 2 与NH 3 气生成固体铵盐被除去,所处理的气流中SO 2 的浓度为100~3000ppm(体积分数),氨气按化学计量比f= ([NH 3 ])/(2x[SO 2 ] o ) ≈0.3-1加入。气流的其它组分:氧气含量从微量~21%(体积);水蒸汽的相对湿度为0.1-1,气流的温度低于100℃,气流的体积空速至少为1800h -1 ,SO 2 脱除率一般可达99%以上,最高可达100%。
2: 如权利要求1所述的方法,其特征在于异质界面的材质及其表面性能必须具有吸附反应气体介质(SO 2 和/或NH 3 )的能力,并促使其发生催化转化者,例如玻璃、陶瓷、搪瓷、橡胶、水泥、纤维等。
3: 如权利要求1所述的方法,其特征在于在二氧化硫气体流经的装置或管路中,至今含有一段由权利要求2所述的异质界面组成的管道或内衬起催化作用,当对异质界面上生成的固体产物,经机械刮除,振荡、喷淋等方法清除后,该界面可以反复使用,在清除时也可利用交替切换的工艺。

说明书


本发明系利用异质界面的催化作用对气流中的二氧化硫进行干法去除。它属于使气体介质与气体介质反应的化学方法;亦属于通过得到至少一种在常温下是固态反应生成物而致使二氧化硫从气体中分离的方法。

    在现有的从气流中去除二氧化硫技术中,大致可分为湿法,半干法和干法。

    湿法流程的共同点是必需选用一种能对SO2进行脱除的吸收剂。其缺点在于或者是吸收剂价格昂贵,又要附加吸收介质的再生装置投资和运行费用。在已发表的公开号CN1043269A,公开号CN1035780A中,就存在着这些缺点;或者是虽采用价格便宜的吸收剂如石灰,但生成的废料硫酸钙又会引起二次污染问题,需作再次处理。

    在半干法中,通常是采用所谓喷雾干燥法,将氢氧化钙水浆从顶部自上而下地喷入气流,可除去多达90%的二氧化硫,并且工艺简单。然而,该方法的缺点是喷咀易堵,喷雾液滴大小的控制是一项困难的技术,制备氢氧化钙水浆和配料设备要增添投资费用,最终产物仍是难以处置的硫酸钙。

    干法是通过将氧化钙,碳酸钙或其他一些碱性化合物直接注入气流中或锅炉燃烧室中,这是近年来较为流行的方法。据已发表的审定号CN1005018B报导,加入的固体石灰需要粉碎到dp50小于20微米,处理是在流化床系统内进行(包括流化床反应器,分离器和回收管道组成)。据悉,该种方法的去除二氧化硫效率可达90~95%,然而技术比较复杂,投资成本和运行费用较高,一般地中、小型锅炉难以承担。最不理想的是生成了产物CaSO4粉尘,它既增加了飞灰清除的负荷,又面临着如何废弃或处理的难题。

    本发明的目的是提供一种从气流中采用干法去除二氧化硫,该方法基本投资和操作费用低,使用方便。

    为达到上述目的,本发明的构思是:

    (1)采用一种热力学上可行的气体介质与气体介质反应的化学方法以去除气流中的二氧化硫,避免了湿法去除中存在的缺点。

    (2)经合理选择所加入的气体反应介质,要求去除的最终产物至少是一种在常温下为固态的物质,它们既没有废弃的问题,亦不会再次对环境产生危害,而是一种有利用价值的商品。

    (3)为了保持现有技术水平的去除效率,甚至超过现有技术的水平,本发明求助于加速化学反应速率的方法,亦即利用异质界面作为催化剂。

    (4)本发明所用催化剂的特征,有别于传统的催化技术:它不需要填充固定床或流化沸腾床作为反应器;它价格便宜,不必经过复杂的制备,只需简单处理后又可反复使用。因而,将使投资成本和操作费用大幅度下降;加之技术简便,可适用于大、中、小型锅炉的烟道气中二氧化硫的去除。

    上述第(1)条和第(2)条中所提到的气体反应介质可以是氨气。在含有一定相对湿度的气流中和温度下,它与二氧化硫在适宜的异质介面上生成白色的固体化合物,这些固体化合物是一种或多种硫铵的混合盐类,它们可被利用为土壤调质剂,或者变为化学肥料出售。

    氨气的用量仅为ppm级。可按化学计量比f= ([NH3])/(2x[SO2]o) 来控制。亦即加入的氨量既足以把气流中的SO2浓度去除到所期待的水平,又不致于因过剩而排放到大气中,造成NH3对环境的污染。

    在上述第(3)条中所提到的异质界面,其材质和表面性能必须具有吸附反应气体介质(SO2和/或NH3)的能力,并促使其发生催化转化者。例如,玻璃、陶瓷、搪瓷、橡胶、水泥、纤维等就是可供选用的异质界面。

    在上述第(4)条中所提到的本发明催化剂的特征,可以通过以下具体措施来体现。在二氧化硫气体流经的管路中,至少含有一段由上述催化性能材质制备而成的异质界面管道,或者以管壁内衬的形式附于管路中等,使其与反应气体介质有充分接触的机会。当通过表面的催化作用致使在该异质界面上生成固体产物后,可以利用简单的方法、如机械刮除、喷淋、振荡等将产物收集。在清除时,亦可利用交替切换的工艺。清除后的异质界面可以反复使用。

    以下是本发明的最佳实施例:

    实施例一:

    在一段以玻璃为材质的管道内,引入含二氧化硫浓度为500~2000ppm(体积分数)的氮气流。气流温度为室温到80℃,气体流量为5立升/分(在管内停留时间为2秒)的条件下,通入化学计量比f=0.5~0.8的氨气。反应迅速地进行,在玻璃管壁上生成白色铵盐固体。对进出玻璃管两端气流中SO2浓度的测定,并由此算出SO2的去除率。其结果如表1所示。

    表1的结果表明,对SO2浓度在500~2000ppm范围内,SO2去除率≥99%。

    表1        氮气作载气气流中去除二氧化硫的结果

    实施例二:

    以燃煤锅炉排放的烟气为目标的SO2去除。为此,采用了下述模拟烟气组成:气体组成O26%(v/v),CO210%(v/v),水份7.5%(v/v),SO3500~1500ppm,其余为N2。管道的异质界面材料同实施例一。在混合气流量为5立升/分(停留时间2秒),气流温度为室温到60℃的条件下通入化学计量比f=0.4~0.8的NH3气,反应在界面上迅速进行,生成白色铵盐固体。经测定进出口气流中SO2的浓度,所得结果如表2所示:

    表2        模拟烟道气流中去除二氧化硫的结果

    表2的结果表明,当模拟烟气中SO2的浓度为500~1500ppm时,其去除率一般可达99%以上,最高可达100%。

    实施例三:

    在实施例2中当将生成铵盐的管道进行清除后,再继续使用,活性不发生改变。经三次清除反复使用,所得结果如表3所示:

    表3        经三次清除产物后的表面性能

    

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本发明提供一种从气流中干法去除SO2的方法。利用在装置或管道中专门置入的异质界面的多相催化作用,使加入的气相介质NH3与SO2生成一种或多种固体铵盐而被去除。对SO2含量为1002000ppm的气流,去除率一般可达99,最高可达100。生成的固体铵盐对土壤有应用价值,经简单地清除后的异质界面可反复使用。本发明操作简便,投资成本及运转费用较低,因而适应性广泛。。

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