[发明专利]糠醛渣活性炭及其用于消除与回收烟气中二氧化硫

说明书

本发明提供一种由糖醛渣制成的活性炭催化剂及利用这种催化剂将燃煤烟气或其它工业排气中的二氧化硫转化为硫酸加以回收的工艺过程，从而达到消除烟气对大气污染。这种工艺过程，特别适用于烟气中的二氧化硫含量较低的烟气脱硫和净化过程。

工业生产中，如硫酸厂、冶炼厂、电厂及化工厂等，排出的烟气中常含有一定量的二氧化硫。这些工业废气，造成对大气环境的严重污染。为了消除这种影响，通常采用催化氧化过程，将废气中的二氧化硫氧化成硫酸进行回收，同时消除了二氧化硫对环境的污染。与本发明较为接近的技术是采用添加活性组份碘的煤质活性炭为催化剂的工艺过程（中国专利申请号：89100623）。该专利技术制造出适用于SO₂氧化的高活性催化剂和能够付产出30%H₂SO₄的工艺过程。但是此方法存在两个主要方面的不足，一是该催化剂除活性炭外添加碘组份，该炭中所添加的碘组份在使用过程中含有少量流失;此外碘组份的成本甚高因而使得催化剂的价格偏高。二是此工艺是采用五次洗涤再生方法，再生时间长，洗涤次数频繁，并且洗涤时的用酸浓度也难于调节。与本发明另一个相近的技术是用玉米芯糖醛渣制造颗粒活性炭技术（中国专利申请号：88101457A）。由该技术制造的活性炭仅具有活性炭的一般性能，即和用煤做原料制造的活性炭性质相近，并且其价格可有较大下降，然而若用它直接作为二氧化硫氧化的催化剂，则由于它的活性太低而不能直接应用。

本发明的目的在于制备一种原料来源充足，价格低廉，脱硫活性高与稳定性好以及不需外加活性组份碘的新型专用活性炭催化剂。并设计一种简化的二级洗涤再生方式，使工艺过程简单易行。

本发明的活性炭催化剂采用糖醛渣（例如，玉米芯生产糠醛的废渣）为原料经筛出加粘合剂挤压成型、炭化、活化以及经过改性处理后制成活性炭催化剂成品。制成活性炭的主要物理性能为：强度＞90%;总孔容：0.65～0.75cc/g;比表面积：600～750M²/g;堆比重480～520g/l;以及表面碱性氧化物含量0.26～0.3mmd/g。本发明的工业过程为使用固定床吸收反应装置，处理强度可达500h^-1空速以上，再生方式使用“一酸一水”洗涤再生，洗涤时间2～3小时。当烟气浓度为3800ppm以下时，二氧化硫转化效率为70%以上，付产硫酸浓度为30%。

糠醛渣活性炭催化剂制备方法是：

1、将糖醛渣原料干燥粉碎100目以下，含水30～40%。填加0.1～0.2%的羧甲基纤维素或面粉作粘合剂挤压成型。

2、炭化：炭化温度150～350℃，最好在250～350℃，炭化时间：1.5～3.5小时。

3、活化：活化温度750～850℃，最好为800～820℃，活化时间：25～30小时。活化介质为水蒸汽。

4、改性处理

使用二氧化硫、氨、氩或氮气中的一种或几种混合气体作为改性剂进行改性处理。改性处理在500～800℃，最好在750～800℃下处理1～10小时，待温度降至150℃后停止通改性剂气体，使之暴露在空气中直至到室温制成催化剂。

利用本发明的糠醛渣活性炭催化剂进行烟气脱SO₂的工艺，包括1、烟气除尘;2、吸附氧化及再生;3、回收硫酸及浓缩三个主要过程，具体工艺过程如下：

1、烟气除尘：除尘过程在除尘塔中进行，采用造价低的湿法除尘方法或其它常用的烟气除尘方法。除尘后的烟气含尘量要求低于0.1克/立方米，SO₂含量在3500ppm以下，烟气中含氧量大于3%为宜，水汽含量在6～12%。含氧量较高，水汽含量较低的烟气，可直接用烟气及蒸汽调湿调温而无需除尘，例如硫酸厂排出的尾气，应用本发明的方法回收SO₂尤为有利。

2、吸附氧化及再生：除尘后的烟气，通过催化剂表面时，发生吸附氧化过程，SO₂被吸附于活性炭表面，在炭表面上的含氧络合物活性中心上发生氧化反应，继与水作用形成硫酸储存于炭孔中，待吸附饱和后用“一酸一水”的二次洗涤方式使之再生，即一次为30%硫酸洗涤，一次为水洗。洗涤再生温度为70～90℃，最好在75～85℃下进行。再生后要通入蒸汽将床层予热至80～90℃完成再生过程。吸附氧化及再生一般采用多个（例如四个）吸附塔以切换操作方式进行，经常有一个水洗塔处于再生，其余塔（例如三个）投入氧化反应运行，轮流切换操作。