一种固体脱硝剂及其制备方法和应用与流程

1.本发明涉及脱硝剂技术领域，尤其涉及一种固体脱硝剂及其制备方法和应用。


背景技术：

2.在工业生产中，燃料燃烧会产生大量烟气，烟气中含有的氮氧化物是造成酸雨、雾霾等严重环境问题的因素之一。随着环保意识的增强，对于烟气的排放要求也越来越严格。
3.现阶段对于烟气脱硝的处理方法主要有选择性催化还原法(scr)、选择性非催化还原法(sncr)，scr脱硝效率较高，可达80％以上，但其需要配套反应设备，且催化剂制作成本较高，还需要周期性更换，造成处理成本显著提高；sncr的脱硝效率相对较低，但相对于scr其脱硝剂成本以及运行成本也较低，但sncr固体脱硝剂中的还原剂通常为氨水，氨逃逸较为严重，很容易造成二次污染。而且，目前的固体脱硝剂其反应温度较窄，当处理温度过高或过低的烟气时会显著影响脱硝剂的活性。
4.因此，如何提供一种成本低、处理效率高、反应温度广、且无二次污染的固体脱硝剂对工业烟气的达标排放具有重要意义。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种固体脱硝剂及其制备方法和应用，解决现有的固体脱硝剂脱硝效率低、易造成二次污染的问题。
6.为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
7.本发明提供了一种固体脱硝剂，由包含以下质量份数的原料制备而成：
8.有机胺50～70份，无机胺40～60份，分散剂5～20份，活性组分10～25份，氧化钙1～15份，金属氧化物3～10份。
9.优选的，在上述一种固体脱硝剂中，所述有机胺为硫脲和/或三聚氰胺；所述无机胺为磺酰胺、尿素、碳酸铵和硫酸铵中的一种或几种。
10.优选的，在上述一种固体脱硝剂中，所述分散剂为沸石、膨润土和活性炭中的一种或几种。
11.优选的，在上述一种固体脱硝剂中，所述活性组分为硫化钙。
12.优选的，在上述一种固体脱硝剂中，所述金属氧化物为氧化铈、氧化钛、氧化铁和氧化锰中的一种或几种。
13.优选的，在上述一种固体脱硝剂中，所述金属氧化物的粒径为50～500nm。
14.本发明还提供了一种固体脱硝剂的制备方法，包括以下步骤：
15.将有机胺、无机胺、分散剂、氧化钙混合后研磨，再加入活性组分、金属氧化物混合，得到固体脱硝剂。
16.优选的，在上述一种固体脱硝剂的制备方法中，所述研磨后的粒径为100～800μm。
17.本发明还提供了一种固体脱硝剂在处理烟气氮氧化物中的应用。
18.优选的，在上述一种固体脱硝剂的应用中，所述烟气的温度为400～900℃。
19.经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
20.(1)本发明的固体脱硝剂以有机胺和无机胺的混合作为还原剂，由于有机胺和无机胺不同的分解温度，可拓宽处理烟气的温度范围；且分散剂的加入可分散有机胺和无机胺，使脱硝剂的原料分散均匀，减少固体脱硝剂的投料。
21.(2)本发明的固体脱硝剂以硫化钙为活性组分，其可捕获氮氧化物中的氧，将氮氧化物还原为氮气，同时原料中的氧化钙会吸收硫化钙反应后可能生成的硫或二氧化硫，避免二次污染。
22.(3)本发明的固体脱硝剂还含有金属氧化物，其具有一定的催化作用，进一步提高脱硝效率。
23.(4)本发明的固体脱硝剂原料廉价易得，制备方法简单，脱硝效率高，可实现工业化大规模应用。
具体实施方式
24.本发明提供了一种固体脱硝剂，由包含以下质量份数的原料制备而成：
25.有机胺50～70份，无机胺40～60份，分散剂5～20份，活性组分10～25份，氧化钙1～15份，金属氧化物3～10份。
26.在本发明中，所述固体脱硝剂中有机胺的质量份数优选为51、52、53、54、55、58、59、60、61、64、65、66、67或69份，进一步优选为53、55、58、59、61、64、66、67或69份，更优选为58、59、64、66或69份。
27.在本发明中，所述固体脱硝剂中无机胺的质量份数优选为41、42、44、45、47、49、52、56、57、58或59份，进一步优选为42、45、47、56、57或58份，更优选为45、47、57或58份。
28.在本发明中，所述固体脱硝剂中分散剂的质量份数优选为6、7、9、10、13、14、15、17、18或19份，进一步优选为7、10、13、15、17或19份，更优选为10、13、17或19份。
29.在本发明中，所述固体脱硝剂中活性组分的质量份数优选为11、13、14、17、18、19、22、23或24份，进一步优选为13、14、17、19、22或23份，更优选为14、17、19或22份。
30.在本发明中，所述固体脱硝剂中氧化钙的质量份数优选为2、3、4、7、8、11、12或14份，进一步优选为3、4、7、8、11、12或14份，更优选为4、7、12或14份。
31.在本发明中，所述固体脱硝剂中金属氧化物的质量份数优选为3、4、5、6、7、8或9份，进一步优选为4、5、7、8或9份，更优选为5、8或9份。
32.在本发明中，所述有机胺优选为硫脲和/或三聚氰胺，进一步优选为硫脲；所述无机胺优选为磺酰胺、尿素、碳酸铵和硫酸铵中的一种或几种，进一步优选为磺酰胺、尿素和硫酸铵中的一种或几种，更优选为磺酰胺。
33.在本发明中，所述分散剂优选为沸石、膨润土和活性炭中的一种或几种，进一步优选为沸石和活性炭中的一种或两种，更优选为沸石。
34.在本发明中，所述活性组分优选为硫化钙。
35.在本发明中，所述金属氧化物优选为氧化铈、氧化钛、氧化铁和氧化锰中的一种或几种，进一步优选为氧化铈、氧化铁和氧化锰中的一种或几种，更优选为氧化铈。
36.在本发明中，所述金属氧化物的粒径优选为50～500nm，进一步优选为70～420nm，更优选为350nm。
37.本发明还提供了一种固体脱硝剂的制备方法，包括以下步骤：
38.将有机胺、无机胺、分散剂、氧化钙混合后研磨，再加入活性组分、金属氧化物混合，得到固体脱硝剂。
39.在本发明中，所述研磨后的粒径优选为100～800μm，进一步优选为200～700μm，更优选为420μm。
40.本发明还提供了一种固体脱硝剂在处理烟气氮氧化物中的应用。
41.在本发明中，所述烟气的温度优选为400～900℃，进一步优选为440～780℃，更优选为690℃。
42.下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
43.实施例1
44.本实施例提供一种固体脱硝剂，其制备方法包括以下步骤：
45.将硫脲30份、三聚氰胺30份、磺酰5份、尿素10份、硫酸铵40份、沸石5份、活性炭5份、氧化钙8份混合均匀后研磨至粒径为200μm，再加入硫化钙14份、氧化铈(粒径为100nm)1份、氧化钛(粒径为300nm)4份混合均匀，得到固体脱硝剂。
46.将上述制得的固体脱硝剂进行烟气脱硝，具体条件为：烟气中氮氧化物浓度为450mg/nm3，烟气温度为600℃，固体脱硝剂喷入量为270kg/h。脱硝处理后，烟气中氮氧化物的含量为37mg/nm3，脱硝率为91.8％。
47.实施例2
48.本实施例提供一种固体脱硝剂，其制备方法包括以下步骤：
49.将硫脲50份、三聚氰胺20份、尿素20份、碳酸铵10份、硫酸铵20份、膨润土10份、活性炭3份、氧化钙4份混合均匀后研磨至粒径为500μm，再加入硫化钙17份、氧化铁(粒径为400nm)3份、氧化锰(粒径为400nm)3份混合均匀，得到固体脱硝剂。
50.将上述制得的固体脱硝剂进行烟气脱硝，具体条件为：烟气中氮氧化物浓度为400mg/nm3，烟气温度为800℃，固体脱硝剂喷入量为310kg/h。脱硝处理后，烟气中氮氧化物的含量为54mg/nm3，脱硝率为86.5％。
51.实施例3
52.本实施例提供一种固体脱硝剂，其制备方法包括以下步骤：
53.将硫脲10份、三聚氰胺40份、磺酰胺15份、尿素15份、碳酸铵20份、沸石10份、膨润土5份、氧化钙11份混合均匀后研磨至粒径为200μm，再加入硫化钙21份、氧化铈(粒径为100nm)1份、氧化钛(粒径为300nm)6份、氧化铁(粒径为400nm)2份混合均匀，得到固体脱硝剂。
54.将上述制得的固体脱硝剂进行烟气脱硝，具体条件为：烟气中氮氧化物浓度为430mg/nm3，烟气温度为500℃，固体脱硝剂喷入量为210kg/h。脱硝处理后，烟气中氮氧化物的含量为46mg/nm3，脱硝率为89.3％。
55.实施例4
56.本实施例提供一种固体脱硝剂，其制备方法包括以下步骤：
57.将硫脲50份、三聚氰胺20份、尿素10份、碳酸铵30份、硫酸铵20份、膨润土15份、氧化钙15份混合均匀后研磨至粒径为600μm，再加入硫化钙25份、氧化钛(粒径为300nm)5份、氧化锰(粒径为400nm)5份混合均匀，得到固体脱硝剂。
58.将上述制得的固体脱硝剂进行烟气脱硝，具体条件为：烟气中氮氧化物浓度为500mg/nm3，烟气温度为900℃，固体脱硝剂喷入量为340kg/h。脱硝处理后，烟气中氮氧化物的含量为62mg/nm3，脱硝率为87.6％。
59.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。