[发明专利]一种从烟气中脱硝的脱硝剂及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于处理含氮氧化物烟气的环境保护技术领域，涉及一种从工业烟气中捕获NO_x气体并无害化处理的脱硝剂颗粒，具体涉及一种从烟气中脱硝的脱硝剂及其制备方法和应用。

背景技术

在我国煤炭消费中，80%煤炭被用作动力用煤直接燃烧，其燃烧烟气中存在大量硫氧化物、氮氧化物和二氧化碳等污染物。目前，我国对二氧化硫和粉尘的控制已取得明显成效。2010年，全国二氧化硫和粉尘排放量分别为2185.1和829.1万吨，比2009年减少了1.3%和2.1%。但2010年全国氮氧化物排放量比2009年增加了9.4%，达到了1852.4万吨。可见，相比于二氧化硫和粉尘等污染物排放总量的降低，氮氧化物排放总量正在快速增加。据专家预测，按照目前的发展趋势，若不采取有效控制措施，到2030年氮氧化物排放量将达到3540万吨，势必给我国生态环境和国民经济造成巨大伤害。氮氧化物对我国酸雨污染的贡献呈上升趋势，酸雨中NO₃^—离子浓度明显增加，且NO_x气体具有较强温室效应。因此，控制氮氧化物的排放，尤其控制燃煤火电厂氮氧化物的排放迫在眉睫。

目前工业上应用较多的烟气脱硝技术主要包括：选择性催化还原法（SCR）、选择性非催化还原法（SNCR）、电子束照射法、脉冲电晕等离子法、炽热炭法、湿式络合吸收法、活性炭吸附法、微生物法等。综合考虑技术可靠性、初投资、运行费用、脱硝效率等因素，目前被大规模工业应用的是SCR法和SNCR法。SCR法是指在催化剂的作用下，还原剂（如液氨）与烟气中的氮氧化物反应生成无害的氮气和水，从而去除烟气中的NOx。使用的催化剂主要包括分子筛催化剂、活性炭基催化剂、FeTiOx复合氧化物催化剂和V₂O₅-WO₃/TiO₂催化剂。昂贵的催化剂和体积庞大的催化塔造成了SCR技术的一次性投资过大，而催化剂中毒后必需更换，又增加了其运行成本，限制了该技术的广泛应用。SNCR法反应温度一般高于850℃，将NH₃、尿素等还原剂喷入烟气中，与NOx进行选择性反应将NOx还原，生成氮气和水。SNCR法不使用催化剂，同SCR方法相比一次性投资大大减少，流程简洁，系统运行可靠性强，检修方便快捷，但该方法存在脱硫效率较低的缺点。我国的烟气脱硝形势十分严峻，急需开发更高效的、更经济性的脱硝技术。

化学链技术是一种崭新的化工单元操作理念，它以固体颗粒在两个反应器之间的循环反应来完成氧原子的传递和转移，目前，化学链技术实现了固体燃料的燃烧或气化，具有CO₂自分离、能量利用效率高和载氧体循环性能良好等优点。但是，还未见有将化学链技术用于烟气脱硝领域的报道。

发明内容

针对现有技术中烟气脱硝存在的上述缺陷和不足，本发明的目的在于提供了一种从烟气中脱硝的脱硝剂及其制备方法和应用。本发明以二氧化钛、凹凸棒粘土或蒙脱土颗粒为惰性载体，将氢氧化钙和氢氧化钇溶于丙三醇中，使氢氧化钙和氢氧化钇与硫醛或硫酮或硫代羧酸或硫脲或硫代酰胺等有机物反应，生成有效组分为Ca_xS_x+3yY_2y的脱硝剂颗粒。脱硝剂颗粒在两个反应器间不间断循环，实现烟气脱硝和脱硝剂的循环再生。通过采用本发明的技术方案，可以有效解决目前商业化脱硝技术中催化剂价格偏高、难于回收利用等技术问题。

为实现上述发明目的，本发明采用下述技术方案予以实现：

一种从烟气中脱硝的脱硝剂的制备方法，它包括以下步骤：

（1）配制反应液：将氢氧化钙和氢氧化钇颗粒同时溶于多元醇中获得第一溶液，第一溶液中Y/Ca摩尔比为0.1-2，溶液中Y离子、Ca离子两者的摩尔浓度之和为0.01-10mol/L，将第一溶液置于200-600W超声条件下超声0.5-5h至颗粒完全溶解；

（2）浸渍：向惰性载体颗粒中加入所述第一溶液，在200-600W的超声功率条件下超声使溶液中离子在载体颗粒外表面分布均匀；

（3）逐滴滴加反应液：在200-600W超声条件下，使用多元醇为溶剂溶解硫源获得第二溶液；将所述第二溶液逐滴加入步骤（2）已浸渍完成后的溶液中，滴加过程中持续搅拌，促进溶液中硫化物的形成；