一种应用于水泥厂的脱硫催化剂及其制备方法与流程

文档序号：25861221发布日期：2021-07-13 16:17阅读：232来源：国知局

本发明属于催化剂材料领域，特别涉及一种应用于水泥厂的脱硫催化剂；此外，本发明还涉及该脱硫催化剂的制备方法。

背景技术：

水泥生产过程中硫的来源主要有两个途径，一是来源于原料，二是来源于燃料。生料含有的硫分为有机硫、硫化物和硫酸盐。

有机硫为硫的有机化合物；硫化物主要为fes2及少量的pbs、zns；硫酸盐主要有caso4、na2so4、k2so4。在预热器系统内，物料温度小于200℃时，有机硫氧化成so2，而在物料温度为400-600℃时，fes2被氧化，生成fe2o3和so2。有机硫和硫化物氧化生成的so2随烟气通过上部预热器至生料磨和预热器，在此过程中，so2与caco3作用，生成caso3和co2。在预热器系统内，有机硫和硫化物氧化生成的so2，通常有50-55％与caco3作用，剩下的45-50％的so2排出预热器系统。

在原料磨、袋收尘系统，仍有一定量的so2与caco3作用，生料磨中石灰石(caco3)持续产生新鲜表面，同时粉料有较长的停留时间；另外生料磨中气体温度通常已经降到200℃以下，因此相对湿度较高。尽管较低温度会降低脱硫反应速率，但考虑到参与反应的物料拥有巨大的反应面积、较长的停留时间，同时水蒸气也会促进脱硫反应进行，生料磨中硫的脱除率还是很可观的。

燃料中的硫的存在形式和原料中的一样，有硫化物、硫酸盐还有有机硫。燃料在分解炉或者回转窑燃烧生成so2，在分解炉存在大量的活性cao，同时分解炉的温度正是脱硫反应发生的最佳范围，因此烧成带产生的so2气体可以在分解炉被cao吸收或者在过渡带和烧成带与碱结合生成硫酸盐。部分硫酸盐在熟料煅烧过程中，若存在还原气氛则与c作用，分解放出so2，然后又被重新吸收生成硫酸盐，形成硫循环；而未被分解的硫酸盐则成为熟料组分。也就是说正常情况下，燃料中的硫很少会影响到硫的排放。但是以下这些情况下会出现例外：

(1)燃料的燃烧是在还原状况下进行的；

(2)生料易烧性很差，烧成带温度被提得很高；

(3)硫碱比明显偏高。

目前国标二氧化硫排放限值为200mg/nm³，重点地区按照100mg/nm³，个别地区按照20mg/nm³执行，因此，当原料硫较高时，二氧化硫在生料磨停机时很容易超标，因此对于这类水泥厂脱硫就迫在眉睫。

技术实现要素：

为了避免二氧化硫超标，尤其是避免在生料磨停机时二氧化硫超标，本发明提供了一种应用于水泥厂的脱硫催化剂。具体方案如下：一种应用于水泥厂的脱硫催化剂，由含有至少如下种类的原材料制成：聚乙二醇10-20份，丙胺和丁胺共5-10份，n-甲基二乙醇胺5-10份，硫代硫酸钠5-10份，碳酸盐和硫酸盐共5-10份，水40-70份；所述份为重量份。

进一步地，所述碳酸盐为易溶于水的碳酸盐和/或碳酸氢钠；所述硫酸盐为易溶于水的硫酸盐和/或硫酸钙。易溶于水指，标准状态下(20℃，1标准大气压)，溶解度s＞10g。

进一步地，所述易溶于水的碳酸盐选自碳酸钠、碳酸钾、碳酸铵中的一种或多种；所述易溶于水的硫酸盐选自硫酸钠、硫酸钾、硫酸铜、硫酸镁、硫酸铁、硫酸铝中的一种或多种。

优选地，所述碳酸盐和所述硫酸盐是以钠、钾为主的碳酸盐和硫酸盐；以钠、钾为主的碳酸盐和硫酸盐指，钠、钾的碳酸盐和硫酸盐作为一个整体的重量百分比是所述碳酸盐和所述硫酸盐总和的90％以上。

丙胺、丁胺是介于低级与高级之间的液态状，低级胺为气态，高级胺为固态。以钠、钾为主的碳酸盐、硫酸盐属于易溶于水的碱式碳酸盐、硫酸盐。例如：碳酸钠、碳酸钾、硫酸钠、硫酸钾等。本发明中所指的易溶于水为：在20℃的情况下，在100g该物质的饱和溶液中该物质的含量大于等于10g。

进一步地，所述原材料还包括消泡剂；消泡剂的重量份为5-10份；消泡剂含有聚二甲基硅氧烷。加入消泡剂聚二甲基硅氧烷主要是保证在脱硫催化剂制备过程中避免产生泡沫。聚二甲基硅氧烷主要是一种无毒而且起泡性低、抗泡性强的油，可作消泡剂等使用。

进一步地，所述聚乙二醇的平均分子量小于1000。由于分子量低，该聚乙二醇多为黏状液体，例如聚乙二醇400、聚乙二醇600。

进一步地，所述硫代硫酸钠为无水硫代硫酸钠。不能长期暴露于空气中，长期暴露在空气中易被氧和二氧化碳氧化和碳化。

进一步地，所述水为净化水。净化水为经过软化过的纯净水，不含钙、镁等易于与其他物质反应生成沉淀的重金属离子。

进一步地，所述原材料的重量百分比分别为聚乙二醇10％-20％，丙胺和丁胺共5％-10％，n-甲基二乙醇胺5％-10％，硫代硫酸钠5％-10％，以钠、钾为主的碳酸盐、硫酸盐共5％-10％，水40％-70％。

进一步地，消泡剂的重量百分比为5％-10％。

上述原材料经混合搅拌后，溶液颜色为无色无味的液体，密度为1.1-1.3g/cm³，25℃下ph为8.0-9.5，40℃以下长期密封在阴凉通风的环境下保存，使用温度为300℃～420℃。

另一方面，本发明还提供一种如上所述的应用于水泥厂的脱硫催化剂的制备方法。该方法包括如下步骤：

步骤1、获得所述重量份的原材料；

步骤2、加入所述重量份的原材料，搅拌，每加入一种原材料搅拌0.5h-1.5h，相邻原材料的加入时间间隔在2h以上；

步骤3、所有原材料全部加入后，再搅拌0.5-1.5h。

n-甲基二乙醇胺储存、配制在阴凉通风的环境下进行，避免阳光直射。

进一步地，所述搅拌采用搅拌机搅拌；搅拌机为带叶片的不锈钢耐腐蚀耐磨的可旋转的圆轴。

进一步地，步骤3结束后获得的溶液就是脱硫催化剂。原材料在密闭脱硫催化剂搅拌罐中混合搅拌。

现有技术中多采用湿法脱硫技术。表1为湿法脱硫技术与本发明的脱硫催化剂运行中各项指标进行的对比，从中可以看出，本发明的有益效果有：该脱硫催化剂低投入、低成本、低能耗，建设成本低，反应速度快，效率高，运行成本是其它脱硫技术的1/3，无副产物，尤其适用于水泥生产线二氧化硫的脱除。

表1湿法脱硫技术与本发明的脱硫催化剂运行中各项指标对比

本发明的脱硫催化剂的主要原理是在so2的聚集区c2至c1上升风管处雾化喷入经活化的脱硫催化剂溶液，延长脱硫催化剂的反应时间，增大了物料之间的接触面积，有效捕获逃逸的so2，可促进生料、脱硫催化剂固定烟气中的so2。

经本发明脱硫催化剂实验验证，从图1可以看出，使用该脱硫催化剂后，半分钟以内在线监测二氧化硫检测值迅速降低，且二氧化硫排放数据波动幅度减小，受工艺影响小，较为稳定。针对不同的二氧化硫浓度本底排放值，添加不同剂量的脱硫催化剂，二氧化硫浓度都可以降低到20mg/nm³以下。可以看出，该脱硫催化剂对水泥厂二氧化硫有极大的适应性，且能够满足水泥厂二氧化硫超低排放的目标。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1是本发明实施例7中脱硫催化剂使用过程中二氧化硫在线监测趋势图。

具体实施方式

为了使发明实现的技术手段、创造特征、达成目的和功效易于明白了解，下结合具体图示，进一步阐述本发明。但本发明不仅限于以下实施的案例。

须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

实施例1制备实施例

(1)原材料为：聚乙二醇10％，丙胺和丁胺共5％，n-甲基二乙醇胺5％，硫代硫酸钠5％，以钠、钾为主的碳酸盐和硫酸盐共5％，净化水70％。