一、新型催化法脫硫技術(shù)原理簡(jiǎn)述
新型催化法煙氣脫硫技術(shù)是一種以炭基催化劑為核心,在較低溫度(40–150℃)下,利用煙氣中的O2和H2O將SO2轉(zhuǎn)化為硫酸的環(huán)境友好型污染控制技術(shù)。公司研發(fā)團(tuán)隊(duì)開創(chuàng)性地采用計(jì)算模擬手段,明確了炭材料空位、氮摻雜和受限空間協(xié)同催化氧化SO2的機(jī)理,為公司新型脫硫催化劑的研發(fā)提供了可靠的理論指導(dǎo)。催化脫硫反應(yīng)機(jī)理遵循Langmuir-Hinshelwood反應(yīng)模式,脫硫反應(yīng)包括氣-固催化和液-固再生兩個(gè)相耦合的過(guò)程,催化脫硫性能是反應(yīng)物吸附、氧化和產(chǎn)物硫酸脫附的綜合結(jié)果。炭基催化劑利用自身豐富的孔隙結(jié)構(gòu)將SO2,O2和H2O吸附到孔隙內(nèi)表面:SO2(g)→SO2*(*指吸附態(tài),下同),O2(g)→O2*,H2O(g)→H2O*。催化劑中豐富的碳原子空位和微孔受限空間是SO2吸附與氧化的主要場(chǎng)所,SO2被O2分子直接氧化:SO2*+O*→SO3*,SO3*+H2O*→H2SO4*。其中,氮摻雜通過(guò)改變臨近碳原子的電子結(jié)構(gòu)激發(fā)炭材料的催化活性,并能增強(qiáng)O2吸附和顯著降低其解離能壘;羥基通過(guò)氫鍵作用將電子傳遞給吸附態(tài)SO2,形成炭-羥基-吸附態(tài)SO2和環(huán)氧基的電子傳遞環(huán),從而降低氧化能壘。當(dāng)催化劑孔隙內(nèi)硫酸達(dá)到飽和后,采用簡(jiǎn)單的水洗再生即可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)物硫酸的脫附,釋放出催化劑活性位,從而實(shí)現(xiàn)催化劑的循環(huán)使用與副產(chǎn)硫酸的回收。
圖1 核心技術(shù)原理與計(jì)算模擬
二、新型催化法脫硫技術(shù)優(yōu)勢(shì)亮點(diǎn)
目前市面常見的 SO2的脫除方法通??煞譃闈穹?、半干法和干法技術(shù),濕法脫除技術(shù):石灰石-石膏法、氨法煙氣脫硫、雙堿法、氧化鎂法、磷銨肥法和微生物法等,濕法脫硫技術(shù)大都有脫硫率高的優(yōu)點(diǎn),但也存在運(yùn)行費(fèi)用高、二次污染等缺點(diǎn);半干法脫除技術(shù):旋轉(zhuǎn)噴霧干燥法和循環(huán)流化床等,這些技術(shù)有工藝流程簡(jiǎn)單、運(yùn)行成本低的優(yōu)點(diǎn),但也存在脫硫效率低、對(duì)脫硫劑要求高的缺點(diǎn);常見的干法脫硫技術(shù)有:爐內(nèi)噴鈣尾部增濕活化脫硫、電子束輻照法、荷電干式吸收劑噴射脫硫法和活性炭/活性炭纖維/分子篩吸附法等,這些技術(shù)有設(shè)備簡(jiǎn)單、副產(chǎn)物可以利用等優(yōu)點(diǎn),但也存在運(yùn)行和維護(hù)成本高、脫硫效率參差不齊等的缺點(diǎn)。
新型催化法脫硫技術(shù)作為達(dá)奇環(huán)境具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的一項(xiàng)技術(shù),具有高效、低碳、環(huán)境友好、收益好等的優(yōu)勢(shì)。
首先新型催化法煙氣脫硫技術(shù)具有高效的性能:經(jīng)特殊處理的炭基材料具有大的比表面積,可高效吸附煙氣中的SO2,提高接觸催化氧化效果,脫硫效率可達(dá)95%以上。
其次新型催化法煙氣脫硫技術(shù)具有低碳的運(yùn)行工藝:脫硫劑一次添加可長(zhǎng)期使用,操作人員僅需按時(shí)進(jìn)行再生,運(yùn)行費(fèi)用只有少量電費(fèi)和水費(fèi)等,因此有較低的運(yùn)行成本,同時(shí)具有低碳的運(yùn)行特點(diǎn)。
然后新型催化法煙氣脫硫技術(shù)具有污染少的運(yùn)行環(huán)境:因其吸附及催化轉(zhuǎn)化在同一設(shè)備中完成,流程短,設(shè)備少,操作簡(jiǎn)單,無(wú)需消耗其他原料并且副產(chǎn)物硫酸可回收利用,所以具備污染少的特點(diǎn)。
另外新型催化法煙氣脫硫技術(shù)還具有收益好的運(yùn)行結(jié)果:除了高效脫除二氧化硫和硫酸霧之外,在脫除污染物時(shí)不消耗其他原料,利用煙氣中的組分實(shí)現(xiàn)脫硫,并且副產(chǎn)物稀硫酸可回收利用,無(wú)二次污染。且因其吸附性好,可避免PM2.5超標(biāo),意外情況下還可承擔(dān)多種污染物綜合減排的任務(wù)。
針對(duì)新型催化法脫硫技術(shù)高效、低碳、污染少、收益好的這幾項(xiàng)優(yōu)勢(shì),在使用理論數(shù)據(jù)證明的同時(shí),還在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行了多次的實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)也真實(shí)的驗(yàn)證了這些優(yōu)勢(shì)。
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