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新型催化法烟气脱硫技术

摘要

新型催化法脱硫技术是成都达奇科技股份有限公司具有自主知识产权的一项高效、低碳、污染少、收益好的催化法烟气脱硫技术,致力于硫酸、焦化、锅炉、钢铁等多个行业,用最简单的流程达到超低排放的标准

一、新型催化法脱硫技术原理简述

新型催化法烟气脱硫技术是一种以炭基催化剂为核心,在较低温度(40–150℃)下,利用烟气中的O2H2OSO2转化为硫酸的环境友好型污染控制技术。公司研发团队开创性地采用计算模拟手段,明确了炭材料空位、氮掺杂和受限空间协同催化氧化SO2机理,为公司新型脱硫催化剂的研发提供了可靠的理论指导。催化脱硫反应机理遵循Langmuir-Hinshelwood反应模式脱硫反应包括气-固催化和液-固再生两个相耦合的过程,催化脱硫性能是反应物吸附、氧化和产物硫酸脱附的综合结果。炭基催化剂利用自身丰富的孔隙结构将SO2O2H2O吸附到孔隙内表面:SO2(g)→SO2**指吸附态,下同),O2(g)→O2*H2O(g)→H2O*催化剂中丰富的碳原子空位和微孔受限空间是SO2吸附与氧化的主要场所SO2O2分子直接氧化:SO2*+O*→SO3*SO3*+H2O*→H2SO4*。其中,掺杂通过改变临近碳原子的电子结构激发炭材料的催化活性并能增强O2吸附和显著降低其解离能垒羟基通过氢键作用将电子传递给吸附态SO2,形成-羟基-吸附态SO2和环氧基的电子传递环,从而降低氧化能垒。当催化剂孔隙内硫酸达到饱和后,采用简单的水洗再生即可实现产物硫酸的脱附,释放出催化剂活性位,从而实现催化剂的循环使用与副产硫酸的回收

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图1 核心技术原理与计算模拟


二、新型催化法脱硫技术优势亮点


  目前市面常见的SO2的脱除方法通常可分为湿法、半干法和干法技术,湿法脱除技术:石灰石-石膏法、氨法烟气脱硫、双碱法、氧化镁法、磷铵肥法和微生物法等,湿法脱硫技术大都有脱硫率高的优点,但也存在运行费用高、二次污染等缺点;半干法脱除技术:旋转喷雾干燥法和循环流化床等,这些技术有工艺流程简单、运行成本低的优点,但也存在脱硫效率低、对脱硫剂要求高的缺点;常见的干法脱硫技术有:炉内喷钙尾部增湿活化脱硫、电子束辐照法、荷电干式吸收剂喷射脱硫法和活性炭/活性炭纤维/分子筛吸附法等,这些技术有设备简单、副产物可以利用等优点,但也存在运行和维护成本高、脱硫效率参差不齐等的缺点。


新型催化法脱硫技术作为达奇环境具有自主知识产权的一项技术,具有高效、低碳、环境友好、收益好等的优势。


首先新型催化法烟气脱硫技术具有高效的性能:经特殊处理的炭基材料具有大的比表面积,可高效吸附烟气中的SO2,提高接触催化氧化效果,脱硫效率可达95%以上。


其次新型催化法烟气脱硫技术具有低碳的运行工艺:脱硫剂一次添加可长期使用,操作人员仅需按时进行再生,运行费用只有少量电费和水费等,因此有较低的运行成本,同时具有低碳的运行特点。


然后新型催化法烟气脱硫技术具有污染少的运行环境:因其吸附及催化转化在同一设备中完成,流程短,设备少,操作简单,无需消耗其他原料并且副产物硫酸可回收利用,所以具备污染少的特点。


另外新型催化法烟气脱硫技术还具有收益好的运行结果:除了高效脱除二氧化硫和硫酸雾之外,在脱除污染物时不消耗其他原料,利用烟气中的组分实现脱硫,并且副产物稀硫酸可回收利用,无二次污染。且因其吸附性好,可避免PM2.5超标,意外情况下还可承担多种污染物综合减排的任务。


针对新型催化法脱硫技术高效、低碳、污染少、收益好的这几项优势,在使用理论数据证明的同时,还在实验室内进行了多次的实验,实验数据也真实的验证了这些优势。


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图2 《国家鼓励发展的重大环保技术装备目录》支撑单位


与传统炭法比较,新型催化法脱硫能耗少、脱硫剂损耗小且不必再建一套硫酸生产装置,使工艺流程变短,运行更稳定可靠。因此,新型催化法技术主要有以下绝对的优势:


1)工艺流程短,整个反应可以在1个塔内完成;


2)脱硫效率高,可稳定实现SO220mg、硫酸雾<5mg;


3)环境效益好,无废水废渣,副产物稀硫酸品质好,可资源化利用;


4)经济效益好,可将尾气中的SO2充分回收进入制酸系统最终得到硫酸产品,符合循环经济要求;


5)技术先进强,自主知识产权、技术国际先进,催化技术国际领先。


新型催化法技术的烟气脱硫效率超过90%,甚至高达99%以上,并且无废水、废渣等二次污染物产生,能够将污染物控制到近零排放,是一项高效环保绿色的治理技术,近年来,新型催化法脱硫脱硝技术在核心原理、方法和技术特别是在材料、工艺和设备方面取得了重大进步,为适应技术智能化、专用化要求,进一步减少装置投资,降低成本,促进新型催化法技术的进一步推广应用


目前正开展以下工作:(1以智能化成套装备和专用化系列催化剂为重点,通过严格控制工艺过程,确保催化剂和装备能适应不同工况要求达到使用性能,从而实现催化法技术精准治理烟气污染同时降低投资和运行成本。2)进一步全面开展围绕以新型催化材料、新型反应器、新治理工艺为核心的系列技术创新,进而实现该技术在脱硫、脱硝、脱汞、脱重金属离子等方面的突破


同时在研发和工程应用过程中,我们也发现了新型催化法烟气脱硫技术存在的一些问题和优化,我们达奇人仍需要更加努力推陈出新,优化产品升级,不断攻坚技术问题,以更优质的服务回馈客户,求真务实,创新达奇,以科技力量改善环境质量,为实现碧水蓝天,净土青山愿景,做出更多杰出贡献。

新型催化法烟气脱硫技术工程案例