新型催化法介紹

2021-09-13 18:21:00 字數 4664 閱讀 3948

1、新型催化法概況

在國家多項科技專案支援下,通過長期研究,採用特殊工藝技術,開發出低溫高催化

活性的煙氣脫硫新型催化劑及脫硫工藝與裝置,集成為新型催化法煙氣脫硫成套技術。該

方法脫硫效率高,脫硫劑一次投入後可長期使用、消耗量少,工藝簡單,流程短,適應性

強,副產物可以硫酸、硫酸鹽等產品資源化綜合利用。可避免鹼法、氨酸法、活性焦法等

脫硫技術需要隨時加入脫硫劑,脫硫劑消耗量大,二次汙染嚴重等問題。

我國目前採用的煙氣脫硫技術與裝置基本上依賴於引進,引進技術不僅要為智財權

繳納高昂的入門費、技術使用費和引進裝置費,而且僅靠引進技術也難以適應我國國情。

開發的新型催化法煙氣脫硫技術為改變我國煙氣脫硫環保產業的現狀提供了獨創的、具有

自主智財權的技術。相關專利成果有[zl97107745.2],[zl200520034638.

3], [200710049204.4],[200510021388.4]等。

2、新型催化法原理

新型催化法在載體上負載活性催化成分,製備成催化劑,利用煙氣中的水分、氧氣、

so2和熱量,生產一定濃度的硫酸。新型催化法不同於傳統的炭法煙氣脫硫技術。傳統的

炭法煙氣脫硫是利用活性炭孔隙的吸附作用將煙氣中的so2吸附富集,飽和後加熱再生,

解析出高濃度的so2氣體,再經過硫酸生產工藝製備硫酸或進一步生產液態so2。新型催

化法技術既具有吸附功能,又具有催化劑的催化功能。煙氣中的so2、h2o、o2被吸附在

催化劑的孔隙中,在活性組分的催化作用下變為具有活性的分子,同時反應生成h2so4。

催化反應生成的硫酸富集在載體中,當脫硫一段時間孔隙能硫酸達到飽和後再生,釋放出

催化劑的活性位,催化劑的脫硫能力得到恢復。與傳統炭法比較,催化法脫硫能耗少、脫

硫劑損耗小且不必再建一套硫酸生產裝置,使工藝流程變短,執行更穩定可靠。

脫硫機理如下:

so 2(g )

o 2(g)

h 2o(g)

so 2*+o 2*

so 3*+h 2

o*so 2*o 2*h 2o*so 3*h 2so 4*

3、脫硫劑

新型催化法煙氣脫硫技術的核心是脫硫劑,脫硫劑生產技術是脫硫中心的自主知識產

權。該脫硫劑不同於傳統脫硫活性焦、活性炭,它是以一定的材料為載體,負載一定活性組分,使其對so 2氧化制酸過程具有催化性。因此,該脫硫劑既有吸附功能,對硫酸有一定儲存能力,更重要的是具有催化功能,將脫硫過程變為硫酸生產過程。

脫硫劑使用壽命較長,不許持續大量新增,每年維護即可。

4、技術特點

新型催化法主要有以下技術特點:

催化法技術區別於吸收法技術和吸附法技術。吸收法技術包括:鈣法、鈉法、鎂法、氨法、海水法等;吸附法技術包括:活性炭法、活性焦法等。

新型催化劑傳統釩系催化劑起燃溫度400℃左右,適應so 2濃度高於5%,易中毒。

新型催化法使用的新型催化劑在50℃即可反應,適應so 2濃度低於3%,有很強的抗中毒性。

耦合技術傳統工藝為催化轉化+吸收,分兩步在兩個裝置內完成。新型催化法工藝

是催化-吸收耦合技術,兩步反應在乙個裝置內完成。

5、採用新型催化法技術建成的脫硫工程特點

高效:脫硫效率>95%,特別是在處理低濃度煙氣時,能突破吸收法技術氣液平衡的限制,

脫硫效率不下降;

工程實踐中甚至出現了100%的脫硫效率。

適應性強、範圍廣,適應煙氣成分複雜、二氧化硫濃度在0.001%~3%波動、煙氣溫

度在60~200℃間的各種工況條件。

簡單:工藝流程短、裝置少、因此占地面積也小。

操作簡單。由於裝置少,流程短,日常只有再生需要經常間歇式操作,一般裝置每班

只需1人即可,也可由硫酸生產裝置的操作人員兼顧操作,可完全不必考慮操作人員費用。

環保:執行穩定安全可靠。由於是乾法技術,不會有濕法技術的結垢、堵塞等一系列的問題。

無二次汙染。所產生的產品回到硫酸裝置,因此沒有任何其他外排汙染物。

經濟:不需不斷新增脫硫劑。催化法技術的最大優勢是催化劑加速反應過程但本身不消耗,

相比吸收法技術需要不斷新增脫硫劑,新型催化法技術的脫硫劑基本不用新增,只需反覆

再生即可。

執行費用低。日常執行費用只有水、電、汽的費用,省掉了脫硫劑的成分,執行成本

自然要低很多。

產品價值高。so2濃度越高,收益越好。新型催化法技術的脫硫副產品返回到硫酸裝

置後不需其他處理即可變成濃硫酸產品,產品價值高。而硫是一種寶貴的戰略資源,我國

每年需進口硫磺約1000萬噸。這一點對我國具有戰略價值。對硫酸行業來說不光能減少

so2的排放量,還能減少單位產品的原料消耗。而且硫酸尾氣中所含的so2濃度越高,在

同樣的執行成本下通過這種途徑得到的產品就越多,收益就越好。

6、新型催化法應用例項

1採用新型催化法技術的移動式煙氣**檢測及脫硫示範裝置該「移動式煙氣檢測及脫硫

裝置」,採用新型催化法技術,處

理煙氣量為200nm3/h。該裝置中

配備了大量先進的檢測儀器,即

可作為移動式檢測裝置,準確的

檢測出各種煙氣的實際成分和相

關資料,又可實地進行演示,為

使用者篩選出最適當的脫硫工藝和

最佳的脫硫劑型號,還可為不斷

更新公升級的新型催化法煙氣脫硫

技術進行大量實驗。該裝置於

2023年11月建成。在硫酸尾

氣針對性實驗過程中,處理煙氣

實際進口含硫量波動很大,最低700mg/nm3,最高達15000mg/nm3,但出口一直穩定在20mg/nm3以下,大部分時間顯示為0。

2湖北黃石大冶有色金屬****硫酸裝置尾氣處理工程

該專案處理的煙氣量為340000nm3/h,so2含量不高於2000mg/nm3。大冶有色金屬有限公

司的專家經過長時間調查、多方比選,最終確定採用新型催化法技術處理硫酸四系統(27萬噸/年,14萬nm3/h)和新建的五系統(50萬噸/年,20萬nm3/h)的尾氣,該專案已於2023年8月

底投入全面除錯生產,截止目前執行穩定。

3湖北春祥化工****硫酸裝置處理系統

該專案處理規模為17000nm/h,濃度為1000~2000mg/m,該裝置於

2023年底動工,於2023年4月投運,目前脫硫效果良好,出口濃度維持在50mg/m以下。

4濟源金利冶煉有限責任公司還原爐、煙化爐煙氣塵治理專案

該專案處理煙氣型別為冶煉煙氣,煙氣規模110000nm/h,濃度波動達到800~8000mg/m,該專案採用了塔池一體結構,有效減少了占地面積。

目前該專案已經完工,正在除錯執行中。

5中化重慶涪陵化工****120萬噸/年硫酸尾氣治理技改工程中化重慶涪陵化工****通過多方比對,最終選定我公司新型催化法技術用於其4

套硫酸裝置共35萬nm/h的尾氣治理工程。該專案已於10月動工進行建設,預計可於明年4月投運。

6漢中鋅業****10萬噸/年硫酸尾氣治理專案

漢中鋅業****先擁有多套硫酸裝置,均面臨著新標準實施後無法達標排放的環保

壓力,通過與我方多次溝通交流,業主對我方技術表示了極大的信心,並與我方簽訂了epc 總承包合同,目前該專案正處於設計階段,預計將在近期動工。

新型催化法煙氣處理裝置工藝設計

1、工藝設計

自窯爐系統產生的尾氣首先經過餘熱**系統進行降溫,隨後尾氣進入脫硫塔的催化劑固定床,尾氣中的二氧化硫被催化氧化,脫硫後的尾氣經煙囪排放。在催化劑上的二氧化硫經催化氧化生成硫酸,當催化劑內的硫酸達到飽和後進行再生。

再生採用梯級迴圈再生方式,通過不同濃度的稀酸進行分級淋洗,最終將床層內的硫酸轉化到再生液中,脫硫劑的活性得到恢復,靜置瀝乾一段時間後,即可再次投入使用,同時獲得較高濃度的稀酸產品,該部分稀酸可用到其它工段。

工藝流程

含硫尾氣

2、尾氣輸送和預處理:

尾氣在進入脫硫塔前需調節粉塵含量,水蒸氣,氧氣的含量,以及溫度等引數,使尾氣符合脫硫要求。針對本方案煙氣,各項條件除了溫度較高外,均符合新型催化法煙氣脫硫要求,因此預處理只需考慮對煙氣溫度進行控制即可。

煙氣降溫首選餘熱**裝置,由於煙溫較高,仍有180℃左右,可利用現有的中溫**技術進行餘熱回用,在降溫的同時,可以獲得一定量的低壓蒸汽,產生一定的經濟效益。

新型催化法脫硫系統阻力在2500pa左右,一般來說系統主風機可滿足此壓降如不能滿足,可對其進行簡單改造即可,無需另外配備增壓風機。

3、催化脫硫制酸:

含有o2、so2、水蒸氣的煙氣通過脫硫催化劑床層,o2和so2被催化劑催化氧化成so3,so3與煙氣中的水蒸氣作用生成硫酸,脫硫後的尾氣經煙囪排放。

4、脫硫劑再生及脫硫副產物的獲得:

脫硫劑在工作一段時間後脫硫容量飽和,需進行再生使其恢復脫硫能力。本工藝採用水洗滌再生,「脫硫-再生-脫硫」迴圈按設計程式自動進行。水洗過程中,脫硫劑中貯存的硫酸被帶出並形成稀硫酸。

通過再生程式的控制,採用梯級濃度洗滌的方式,即可使得脫硫劑獲得徹底再生,同時也可獲得20-30%左右的成品稀硫酸。

5、稀硫酸的精製與利用:

硫酸是十大化工基礎原料之一,在化工生產中被大量應用。但為保證獲得的稀酸產品可以繼續在工業生產中使用,需將成品酸池中的硫酸進行簡單的處理。本方案中採用簡單膜法稀酸過濾單元,除去可能有的微量雜質,得到的高品質酸便可直接應用到化工生產工序。

6、有關脫硫劑

本脫硫技術的核心是採用了具有自主智財權的低溫高催化活性的煙氣脫硫新型催化劑。脫硫劑一次投入後可長期使用、消耗量少。正在使用的脫硫劑證實可用三年,現我們保證完好使用四年,活性不會影響催化。

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