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活性炭生产工艺研究

2015/12/24 阅读:

1背景

H2S、NOx、SO2是对自然环境最具危害性的气体。如何除去废气中的NOx、SO2以保护环境,已经成为世界性课题。治理大气污染的根本途径之一是采取有效的脱硫措施,减少点、面排放源的H2S、NOx和SO2排放量。针对我国的具体情况,开发切实可行的脱硫技术,控制H2S、NOx和SO2排放量是非常必要,也是极为迫切的。目前,脱除气体中H2S、NOx、COS、CS2、SO2的方法很多,主要有湿法脱硫脱硝、半干法脱硫脱硝和干法脱硫脱硝。对于干法脱硫脱硝,使用活性炭具有成本低、操作简便、脱硫脱硝效率高等特点,是一种具有潜力的脱硫脱硝方法。然而,当H2S、COS、CS2、NOx、SO2的浓度很低时,普通的活性碳将无法达到净化效果。因此,必须研制、开发、生产高效脱硫脱硝浸渍活性炭。目前,美国UCI公司改性活性炭脱硫剂(包括C8-1、C8-6、C8-7、G32C、G32E、G32J、G32W,其中C8-7最著名)和英国的Cuprox型活性炭浸渍铜脱硫剂、日本4GCX及4GRT活性炭脱硫剂应用较广泛。国内活性炭行业从未停止过用活性炭制造性能与C8-7系列炭相近产品的研究工作,但遗憾的是迄今为止都未出现过市售国产高效脱硫脱硝炭产品。脱硫脱硝活性炭是目前市场上最紧俏的活性炭品种,是以后市场上需求量最大的活性炭品种之一,煤质脱硫脱硝活性炭产品必将会成为我国活性炭产业的支柱产品之一。

2生产工艺及脱硫脱硝原理

1)工艺原理。选择一种微孔、细中孔同时发达的活性炭在40~45℃条件下先预热,再和一种含铁低、盐泥少的离子膜碱在预设温度下均匀混合,浸泡一段时间后,经特定温度热空气烘干、氧化到一定程度,开始降温,同时喷雾去离子水,使炭孔表层以水覆盖。然后筛选、冷却得到最终高效脱硫脱硝浸渍活性炭.2)浸渍原理。初步浸渍后的活性炭在热空气流中会发生如下反应。通过此法制造的高效脱硫脱硝浸渍活性炭不仅具有活性炭其本身的吸附性能,同时增大了活性炭表面的碱度,加入了性能优异的催化剂及具有氧化性的物质。3)脱硫原理。因NOx的性质和H2S、SO2的性质相近,故在此只介绍脱硫机理。4)主要特点。a)以活性炭为浸渍载体。以微孔、细中孔同时发达的活性炭作为浸渍载体,为硫、氮的脱除提供了充足的反应场所和空间。b)以高纯度的离子膜氢氧化物为浸渍液。以高纯度的离子膜碱液浸渍活性炭,直接增大活性炭表面碱度,在一定温度下,使其在炭表面发生酸碱中和。由于中和反应的快速,决定了H2S、SO2、NOx被脱附的速度,从而提高了H2S、SO2、NOx的脱除效率。c)独特的氧化烘干技术和工艺。利用热空气对经浸渍的活性炭进行氧化、烘干。直接加入了具有氧化性的物质。d)去离子水喷雾技术的应用。用去离子水对经过氧化、烘干处理的炭进行喷雾处理,既直接增加了炭的湿度,又增加了活性炭的硫容。e)再生简单。活性炭脱硫过程主要产物为可溶性硫酸盐、硝酸盐,单质硫很少。一般用水洗所生成的硫酸盐即可达到再生的效果。

3脱硫脱硝活性炭实验分析

1)1#实验情况。将华青公司生产的煤质压块活性炭预热,与质量浓度为41%左右的离子膜烧碱溶液混合均匀后在恒温浸渍4h;浸渍后的活性炭在氧化烘干炉中,经热空气氧化烘干后,用去离子水喷雾处理,然后在振动筛中筛选,得到脱硫脱硝活性炭。得到脱硫脱硝活性炭后,对其性能进行测试,结果见表1.由表1可知,该脱硫脱硝活性炭与C8-7性能相当,脱硫脱硝性能良好。2)2#实验情况。将华青公司生产的煤质压块活性炭预热,与质量浓度为42%的离子膜烧碱溶液混合均匀后在恒温浸渍5h;浸渍后的活性炭在氧化烘干炉中,经热空气氧化烘干后,用去离子水喷雾处理,然后在振动筛中筛选,得到脱硫脱硝活性炭。得到脱硫脱硝活性炭后,对其性能进行测试,结果见表2.由表2可知,该脱硫脱硝活性炭与C8-7性能相当,脱硫脱硝性能良好。3)3#实验情况。将华青公司生产的煤质压块活性炭预热,与质量浓度为43%的离子膜烧碱溶液混合均匀后在恒温浸渍3h;浸渍后的活性炭在氧化烘干炉中,经热空气氧化烘干后,用去离子水喷雾处理,然后在振动筛中筛选,得到脱硫脱硝活性炭。得到脱硫脱硝活性炭后,对其性能进行测试,结果见表3.由表3可知,该脱硫脱硝活性炭与C8-7性能相当,脱硫脱硝性能良好。

4技术总结

华青公司研制开发的高效脱硫脱硝浸渍活性炭是以公司生产的一种微孔、细中孔同时发达的活性炭作为浸渍载体,以高纯度的离子膜碱液作为浸渍液,经浸渍、氧化烘干、喷雾等后继工序制成的高效气相脱硫脱硝剂产品。其特点是脱硫脱硝速度快、脱硫效率高、硫容大。美国UCI公司改性活性炭脱硫剂C8-7是目前世界上应用量最大、性能最好的脱硫剂,而国内尚无一个产品牌号完全达到该牌号产品的技术水平。华青公司研制出的同类产品HQJ-1-8系列的各项性能已全面达到了C8-7的水平。试生产产品已销往美国、日本,用户一致认为该公司生产的高效脱硫脱硝浸渍活性炭对H2S、SO2、NOx的脱除效率与速度,较以前的脱硫脱硝炭提高了近两倍。华青高效脱硫脱硝浸渍活性炭主要技术性能指标表见表4,C8-7与HQJ-1-8技术指标对比分析表见表5.

5脱硫脱硝活性炭市场前景分析

目前,脱除工业气体中硫、NOx的方法很多,由于投资大、产生的固体废渣易引起二次污染、脱硫脱硝效率低等问题,在一些脱硫脱硝领域特别是精脱硫脱硝领域受到限制。干法脱硫脱硝使用活性炭具有成本低、操作简便、脱硫脱硝效率高等特点,是一种具有潜力的脱硫脱硝方法。山西华青活性炭集团股份有限公司生产的脱硫脱硝专用型活性炭,主要特点是脱硫脱硝速度快、脱硫效率高、硫容大,主要用于工业废气的净化处理。随着环保意识的不断提高,脱硫脱硝专用型活性炭市场需求量不断扩大,使用数量逐渐上升,市场空间大、前景广阔。

作者:梁建利 单位:大同市节能监测监控中心

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