[发明专利]一种脱硫脱硝剂、制备方法及其用途

说明书

技术领域

本发明涉及一种纳米级脱硫脱硝剂，其制备方法及其在烟气净化方面的应用，尤其适用于工业燃煤燃烧后产生的含SO₂、NO_X等成份烟气的同步脱硫脱硝应用。

背景技术

大气是人类赖以生存的最基本的生命要素，然而利用煤、石油等化石能源燃烧做功时产生二氧化硫(SO₂)、氮氧化合物(NO_X)和颗粒物，SO₂和NO_X是最主要的二种大气污染物，是造成酸雨的主要原因所在。同时NO_X也是造成臭氧层破坏和光化学烟雾等环境问题的一种物质。这些已经成为制约社会和经济发展的重要因素，引起了各国人民的广泛关注。

各国科学家及商业机构一直致力于脱硫脱硝的技术研究。全球研究和开发的脱硫方法已有数百种之多，脱硝方法也有几十种之多，这些方法按工艺一般可分为干法和湿法。按产品的利用状态可分为回收法和抛弃法；按吸收方式可分为物理吸收和化学吸收。

现有的脱硫技术中比较实用的、可行的、经济的技术方案有硫化床燃烧技术、炉内喷吸收剂/增湿活化脱硫工艺、湿式石灰/石灰石脱硫工艺、海水脱硫工艺、喷雾干燥脱硫工艺、吸附剂再生脱硫工艺、烟道喷吸收剂脱硫工艺、电子束辐照法等十余种技术。

现有的脱硝技术主要分为两大类：燃烧过程控制和燃烧后处理。燃烧后处理又包括：选择性非催化还原法(SNCR)、选择性催化还原法(SCR)、热分解法、催化分解法、气体洗涤法、等离子体治理技术、液体吸收法、氧化吸收法处理等。

目前全球脱硫、脱硝基本采用联合方式来进行，即脱硫与脱硝分开处理，或炉内脱硫与炉外脱硝联合，或湿式脱硫与干法脱硝相联合等，这种联合式的方法虽然在脱硫、脱硝效果上能够达到环保排放的要求，但基础设施投资高，系统占地面积大，运行操作复杂，且运行维护费用很高，就是在发达国家，一般企业也承担不了这么高的运行维护费用。

经过长时间的研究与开发，已成功开发出几种烟气同时脱硫脱硝技术。如日本发明的活性炭吸收脱硫脱硝同步工艺，活性炭吸收工艺是利用活性炭具有较大的比表面积进行烟气同时脱硫脱硝的。SO₂是通过活性炭的微孔吸附作用，存于活性炭的微孔内，再通过热再生，生成高浓度的SO₂气体，经过转化装置形成高纯硫磺、浓硫酸等副产品；NO_x是在加氨的条件下经活性炭的催化作用生成水和氮气排入大气，这种方法的优点是无二次污染，脱硫效率能达到90％左右，缺点是活性炭种类太少，采购成本高造成运行维护成本太高，同时脱硝效率虽然能达到65％左右，但随着活性炭活性的衰减脱硝效率呈曲线性变化，不够稳定。

同期德国、以色列等国还发明了CuO同时脱硫脱硝工艺。该方法利用Al₂O₃或SiO₂作为载体，用浸渍等方法制备吸附剂，在300～450℃的温度范围内，与烟气中的SO₂发生反应，形成的CuSO₄和CuO对SCR法还原NO_x有很高的催化活性。吸收饱和的CuSO₄被送去再生，再生过程一般用CH₄气体对CuSO₄进行还原，释放的SO₂可制酸，还原得到的金属铜或Cu₂S再用烟气或空气氧化。生成的CuO又重新用于吸收还原过程。该方法的优点是不产生二次污染物，可产出硫或硫酸副产品，处理后烟气无需加热，可循环利用。该工艺能达到90％以上的SO₂脱除效率和75％～80％的NO_x脱除效率。缺点是需要大量吸附剂，设备庞大，投资大，运行能耗大。而且随着各国环保标准的提高，80％左右的脱硫效率已经不能满足当前各主要工业国家环保标准的新要求。