脫硫脫硝活性炭生產(chǎn)工藝研究及實(shí)驗(yàn)性分析

梁建利

(大同市節(jié)能監(jiān)測(cè)監(jiān)控中心，山西 大同 037006)

1 背 景

H2S、NOx、SO2是對(duì)自然環(huán)境最具危害性的氣體。如何除去廢氣中的NOx、SO2以保護(hù)環(huán)境，已經(jīng)成為世界性課題。治理大氣污染的根本途徑之一是采取有效的脫硫措施，減少點(diǎn)、面排放源的H2S、NOx和SO2排放量。針對(duì)我國(guó)的具體情況，開(kāi)發(fā)切實(shí)可行的脫硫技術(shù)，控制H2S、NOx和SO2排放量是非常必要，也是極為迫切的。

目前，脫除氣體中H2S、NOx、COS、CS2、SO2的方法很多，主要有濕法脫硫脫硝、半干法脫硫脫硝和干法脫硫脫硝。對(duì)于干法脫硫脫硝，使用活性炭具有成本低、操作簡(jiǎn)便、脫硫脫硝效率高等特點(diǎn)，是一種具有潛力的脫硫脫硝方法。然而，當(dāng)H2S、COS、CS2、NOx、SO2的濃度很低時(shí)，普通的活性碳將無(wú)法達(dá)到凈化效果。因此，必須研制、開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)高效脫硫脫硝浸漬活性炭。

目前，美國(guó)UCI 公司改性活性炭脫硫劑(包括C8－1、C8－6、C8－7、G32C、G32E、G32J、G32W，其中C8－7 最著名)和英國(guó)的Cuprox 型活性炭浸漬銅脫硫劑、日本4GCX 及4GRT 活性炭脫硫劑應(yīng)用較廣泛。國(guó)內(nèi)活性炭行業(yè)從未停止過(guò)用活性炭制造性能與C8－7 系列炭相近產(chǎn)品的研究工作，但遺憾的是迄今為止都未出現(xiàn)過(guò)市售國(guó)產(chǎn)高效脫硫脫硝炭產(chǎn)品。脫硫脫硝活性炭是目前市場(chǎng)上最緊俏的活性炭品種，是以后市場(chǎng)上需求量最大的活性炭品種之一，煤質(zhì)脫硫脫硝活性炭產(chǎn)品必將會(huì)成為我國(guó)活性炭產(chǎn)業(yè)的支柱產(chǎn)品之一。

2 生產(chǎn)工藝及脫硫脫硝原理

1)工藝原理。

選擇一種微孔、細(xì)中孔同時(shí)發(fā)達(dá)的活性炭在40 ～45 ℃條件下先預(yù)熱，再和一種含鐵低、鹽泥少的離子膜堿在預(yù)設(shè)溫度下均勻混合，浸泡一段時(shí)間后，經(jīng)特定溫度熱空氣烘干、氧化到一定程度，開(kāi)始降溫，同時(shí)噴霧去離子水，使炭孔表層以水覆蓋。然后篩選、冷卻得到最終高效脫硫脫硝浸漬活性炭.

2)浸漬原理。

初步浸漬后的活性炭在熱空氣流中會(huì)發(fā)生如下反應(yīng):

2NaOH+C+O2=Na2CO3+H2O

通過(guò)此法制造的高效脫硫脫硝浸漬活性炭不僅具有活性炭其本身的吸附性能，同時(shí)增大了活性炭表面的堿度，加入了性能優(yōu)異的催化劑及具有氧化性的物質(zhì)。

3)脫硫原理。

因NOx的性質(zhì)和H2S、SO2的性質(zhì)相近，故在此只介紹脫硫機(jī)理。

H2S 脫除原理(以R 代表堿金屬離子為例):

SO2脫除原理(以R 代表堿金屬離子為例):

COS 脫除原理:

脫除COS 以水解為主(I)，生成H2S 再按式(A)、(B)、(C)脫除。

在脫硫過(guò)程中，式(B)、(G)的反應(yīng)占主導(dǎo)作用。

4)主要特點(diǎn)。

a)以活性炭為浸漬載體。以微孔、細(xì)中孔同時(shí)發(fā)達(dá)的活性炭作為浸漬載體，為硫、氮的脫除提供了充足的反應(yīng)場(chǎng)所和空間。

b)以高純度的離子膜氫氧化物為浸漬液。以高純度的離子膜堿液浸漬活性炭，直接增大活性炭表面堿度，在一定溫度下，使其在炭表面發(fā)生酸堿中和。由于中和反應(yīng)的快速，決定了H2S、SO2、NOx被脫附的速度，從而提高了H2S、SO2、NOx的脫除效率。

c)獨(dú)特的氧化烘干技術(shù)和工藝。利用熱空氣對(duì)經(jīng)浸漬的活性炭進(jìn)行氧化、烘干。直接加入了具有氧化性的物質(zhì)。

d)去離子水噴霧技術(shù)的應(yīng)用。用去離子水對(duì)經(jīng)過(guò)氧化、烘干處理的炭進(jìn)行噴霧處理，既直接增加了炭的濕度，又增加了活性炭的硫容。

e)再生簡(jiǎn)單?；钚蕴棵摿蜻^(guò)程主要產(chǎn)物為可溶性硫酸鹽、硝酸鹽，單質(zhì)硫很少。一般用水洗所生成的硫酸鹽即可達(dá)到再生的效果。

3 脫硫脫硝活性炭實(shí)驗(yàn)分析

1)1#實(shí)驗(yàn)情況。

將華青公司生產(chǎn)的煤質(zhì)壓塊活性炭預(yù)熱，與質(zhì)量濃度為41%左右的離子膜燒堿溶液混合均勻后在恒溫浸漬4 h;浸漬后的活性炭在氧化烘干爐中，經(jīng)熱空氣氧化烘干后，用去離子水噴霧處理，然后在振動(dòng)篩中篩選，得到脫硫脫硝活性炭。

得到脫硫脫硝活性炭后，對(duì)其性能進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果見(jiàn)表1.

表1 脫硫脫硝活性炭的性能參數(shù)表

由表1 可知，該脫硫脫硝活性炭與C8－7 性能相當(dāng)，脫硫脫硝性能良好。

2)2#實(shí)驗(yàn)情況。

將華青公司生產(chǎn)的煤質(zhì)壓塊活性炭預(yù)熱，與質(zhì)量濃度為42%的離子膜燒堿溶液混合均勻后在恒溫浸漬5 h;浸漬后的活性炭在氧化烘干爐中，經(jīng)熱空氣氧化烘干后，用去離子水噴霧處理，然后在振動(dòng)篩中篩選，得到脫硫脫硝活性炭。

得到脫硫脫硝活性炭后，對(duì)其性能進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果見(jiàn)表2.

表2 脫硫脫硝活性炭的性能參數(shù)表

由表2 可知，該脫硫脫硝活性炭與C8－7 性能相當(dāng)，脫硫脫硝性能良好。

3)3#實(shí)驗(yàn)情況。

將華青公司生產(chǎn)的煤質(zhì)壓塊活性炭預(yù)熱，與質(zhì)量濃度為43%的離子膜燒堿溶液混合均勻后在恒溫浸漬3 h;浸漬后的活性炭在氧化烘干爐中，經(jīng)熱空氣氧化烘干后，用去離子水噴霧處理，然后在振動(dòng)篩中篩選，得到脫硫脫硝活性炭。

得到脫硫脫硝活性炭后，對(duì)其性能進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果見(jiàn)表3.

表3 脫硫脫硝活性炭的性能參數(shù)表

由表3 可知，該脫硫脫硝活性炭與C8－7 性能相當(dāng)，脫硫脫硝性能良好。

4 技術(shù)總結(jié)

華青公司研制開(kāi)發(fā)的高效脫硫脫硝浸漬活性炭是以公司生產(chǎn)的一種微孔、細(xì)中孔同時(shí)發(fā)達(dá)的活性炭作為浸漬載體，以高純度的離子膜堿液作為浸漬液，經(jīng)浸漬、氧化烘干、噴霧等后繼工序制成的高效氣相脫硫脫硝劑產(chǎn)品。其特點(diǎn)是脫硫脫硝速度快、脫硫效率高、硫容大。美國(guó)UCI 公司改性活性炭脫硫劑C8－7是目前世界上應(yīng)用量最大、性能最好的脫硫劑，而國(guó)內(nèi)尚無(wú)一個(gè)產(chǎn)品牌號(hào)完全達(dá)到該牌號(hào)產(chǎn)品的技術(shù)水平。華青公司研制出的同類產(chǎn)品HQJ－1－8系列的各項(xiàng)性能已全面達(dá)到了C8－7 的水平。試生產(chǎn)產(chǎn)品已銷往美國(guó)、日本，用戶一致認(rèn)為該公司生產(chǎn)的高效脫硫脫硝浸漬活性炭對(duì)H2S、SO2、NOx的脫除效率與速度，較以前的脫硫脫硝炭提高了近兩倍。華青高效脫硫脫硝浸漬活性炭主要技術(shù)性能指標(biāo)表見(jiàn)表4，C8－7 與HQJ－1－8 技術(shù)指標(biāo)對(duì)比分析表見(jiàn)表5.

表4 華青高效脫硫脫硝浸漬活性炭主要技術(shù)性能指標(biāo)表

表5 C8－7 與HQJ－1－8 技術(shù)指標(biāo)對(duì)比分析表

5 脫硫脫硝活性炭市場(chǎng)前景分析

目前，脫除工業(yè)氣體中硫、NOx的方法很多，由于投資大、產(chǎn)生的固體廢渣易引起二次污染、脫硫脫硝效率低等問(wèn)題，在一些脫硫脫硝領(lǐng)域特別是精脫硫脫硝領(lǐng)域受到限制。干法脫硫脫硝使用活性炭具有成本低、操作簡(jiǎn)便、脫硫脫硝效率高等特點(diǎn)，是一種具有潛力的脫硫脫硝方法。

山西華青活性炭集團(tuán)股份有限公司生產(chǎn)的脫硫脫硝專用型活性炭，主要特點(diǎn)是脫硫脫硝速度快、脫硫效率高、硫容大，主要用于工業(yè)廢氣的凈化處理。隨著環(huán)保意識(shí)的不斷提高，脫硫脫硝專用型活性炭市場(chǎng)需求量不斷擴(kuò)大，使用數(shù)量逐漸上升，市場(chǎng)空間大、前景廣闊。