[发明专利]一种可再生干法烟气脱硫剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种可再生干法烟气脱硫剂及其制法和应用，用于脱除烟气中SO₂和SO₃组分。涉及燃煤电厂、供热锅炉、冶金、化工行业烟气脱硫净化领域。本发明的脱硫剂包括活性组分CaO、助剂以及载体，所述活性组分的原料选用廉价的生石灰或熟石灰；所述助剂为Fe、Ce、Zr氧化物中的组合，所述载体为高岭土。本发明的烟气脱硫剂原料成本低，脱硫效果好，硫容高，再生性能良好，重复使用10次硫容达到初次硫容90％以上。且应用过程中兼具脱硫除尘效果。

技术领域

本发明涉及一种可再生干法烟气脱硫剂及其制备方法和应用，属于烟气脱硫净化技术领域。

背景技术

煤炭是重要的基础能源和工业原料，其在我国一次能源消费中占比65％以上。煤炭大量燃用产生大量的二氧化硫等污染物。烟气脱硫是控制二氧化硫污染最行之有效的方法，也是目前市场普遍应用的一种脱硫技术。

烟气脱硫的方法大致分为三类：湿法，即采用液体吸收剂如水或碱液等洗涤烟气以除去二氧化硫；半干法，利用烟气显热蒸发石灰浆液中的水分，同时石灰与二氧化硫反应生成干粉状亚硫酸钙，兼具湿法和干法特点；干法，即采用粉状或颗粒吸收剂、吸附剂或催化剂以除去二氧化硫。湿法脱硫工艺成熟，脱硫效率＞95％，但存在二次污染、投资高电耗大、系统磨损大、排烟温度低等缺点；半干法没有从根本上解决资源可再生利用问题，脱硫效率最高达80％，脱硫效率相对较低，且排烟为白雾，影响感官。干法无设备腐蚀、无污水和废酸、过程无明显温降，二次污染少，无结垢、堵塞，可靠性高，且投资费用低，占地面积小，此外还具有脱硫除尘为一体的特点。

中国专利CN100348300C，采用单分子层分散技术，使脱硫剂中活性组分CeO₂在载体表面有一个良好的分布。SO₂在载体表面的CeO₂単分子层被吸收，不会向表层深处扩散，从而提高脱硫剂使用寿命。但是，该脱硫剂对2000ppm SO₂脱除率仅60-90％，并且再生时需重复使用两次氢气还原，再者，该脱硫剂使用稀土金属Ce及氧化铝，成本高，脱硫率却较低。

中国专利CN1331570C公开了一种CuO/γ-Al₂O₃纳米可再生烟气脱硫剂及其制备方法。通过调节活性组分Cu加入量、制备体系的温度和反应时间控制CuO的存在形式，实现脱硫剂中活性组元CuO在载体表面有一个良好的分布，SO₂在载体表面CuO单分子层吸收，从而提高使用寿命，使制得的CuO/γ-Al₂O₃纳米可再生烟气脱硫剂具有优异的脱硫和还原能力。但是脱硫剂制备过程复杂，且对2000ppm二氧化硫脱除率仅为60-90％，单次还原再生后也仅有69-80％CuO参与脱硫反应。因此该吸附剂成本高昂，且脱硫效率依然较低。

专利申请CN105664706A及专利CN101898110B公布了高硫容脱硫剂的制备方法，采用高含量(50-95％)的羟基氧化铁为活性组分，虽然提高了干法脱硫剂的硫容，但造成了脱硫剂成本过高，与湿法脱硫技术相比，难以得到广泛应用。

专利申请CN107441931A公开一种干法脱硫剂，由75-90重量份纳米氧化钙，5-15重量份纳米二氧化硅和3-15重量份的五氧化二钒组成。通过纳米二氧化硅提供催化吸附反应的活化位，并且增加了比表面积，从而提高其脱硫效率为93.6％-96.2％。该脱硫剂的制备，是简单将三种纳米材料混合然后干燥，虽然纳米材料使得比表面积增大，但实际上，固体混合的氧化钙与五氧化二钒的接触受限，催化脱硫烟气同样受限。也基于此，需要高比例的氧化钙作为活性组分弥补不足，仍然存在成本高的问题。且并未提及该脱硫剂可再生。

可见，现在干法脱硫技术存在氧化钙利用率低，脱硫效率低和脱硫剂再生性能差等缺点，提高干法脱硫剂氧化钙利用率，降低脱硫剂成本，提高脱硫剂再生性能是干法脱硫技术推广应用的主要关键突破点。

因此开发一种廉价、高效、可再生干法烟气脱硫剂尤为重要。