CN102359959A - 测定选择性催化还原脱硝催化剂二氧化硫氧化率的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种测定选择性催化还原脱硝催化剂二氧化硫氧化率的方法，特征是，包括以下工艺步骤：(1)控制气体捕集器的温度恒定在85～95℃，并将气体捕集器连接到锅炉上以捕集烟气，在气体捕集器上连接有气体吸收瓶，气体吸收瓶里盛放有用于吸收SO₂气体的H₂O₂溶液；(2)打开抽气泵，抽取锅炉内的烟气；(3)取样结束后，用pH值为5～6的硫酸溶液冲洗气体捕集器上的烟气，收集冲洗液，SO₂气体被H₂O₂溶液吸收得到吸收液；(4)用硼酸钠溶液滴定冲洗液直到pH为5.5，计算得到SO₃的浓度SO₃(ppm)；(5)采用沉淀滴定法分析吸收液中的SO₂的浓度；(6)计算SO₂的氧化率。本发明具可以保证烟气中的水蒸汽不会冷凝，SO₂不会和氧气、水汽发生反应，测量准确。

Description

测定选择性催化还原脱硝催化剂二氧化硫氧化率的方法

技术领域

本发明涉及一种测定二氧化硫氧化率的方法，尤其是一种测定选择性催化还原脱硝催化剂二氧化硫氧化率的方法。

背景技术

随着“十二五”期间国家对氮氧化物排放的控制越来越严格，单纯的低氮燃烧技术已无法满足现行排放标准的要求，选择性催化还原(SCR)技术因其高效可靠的脱硝性能已开始在国内燃煤电厂应用。SCR的主要原理是以NH₃为还原剂，在催化剂的作用下，选择性地将NO_x还原成N₂。目前应用最广泛的是蜂窝式钒钨钛催化剂。

由于锅炉烟气中还存在SO₂等气体，而且催化剂中的活性组分钒在催化降解NOx的过程中也会将烟气中的SO₂氧化生成SO₃，SO₃与SCR脱硝过程中未反应的还原剂氨反应生成硫酸氢铵。硫酸氢铵具有粘性，会对空预器和催化剂床层造成危害。硫酸氢铵在低温下具有吸湿性，当从烟气中吸水后会造成设备的腐蚀堵塞。烟气经过SCR反应器和空预器热段后，排烟温度降低，当温度降至185℃以下时烟气中已生成的气态硫酸氢铵会在空预器冷段的传热元件上凝固下来，造成空预器冷段积盐与结垢，进而影响空预器的正常运行。如果粘附在催化剂表面，会造成催化剂部分堵塞，增大催化剂压降或造成催化剂失效。

因此，监控和分析烟气中SO₃和H₂SO₄的浓度，已经成为调控锅炉运行条件，验收和评价SCR催化剂的必备手段。SO₂氧化率成为评价SCR催化剂性能和SCR***验收的一个重要指标。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种测定选择性催化还原脱硝催化剂二氧化硫氧化率的方法，实现了对脱硝催化剂二氧化硫氧化率的检测工作，为评价脱硝催化剂的性能、控制烟气中三氧化硫和硫酸铵盐的含量以及保障燃煤电厂的正常运行提供控制决策的数据支持。

按照本发明提供的技术方案，所述测定选择性催化还原脱硝催化剂二氧化硫氧化率的方法，特征是，包括以下工艺步骤：

(1)控制气体捕集器的温度恒定在85～95℃，并将气体捕集器连接到锅炉上以捕集烟气，在气体捕集器上连接有气体吸收瓶，气体吸收瓶里盛放有用于吸收SO₂气体的H₂O₂溶液，所述H₂O₂溶液的质量百分浓度为1％～3％；

(2)打开抽气泵，抽取锅炉内的烟气，控制抽气速率为3～5L/min，气体取样体积为V，气体流量计的压力为Pm，气体流量计的温度为t；

(3)取样结束后，用pH值为5～6的硫酸溶液冲洗气体捕集器上的烟气，收集冲洗液，SO₂气体被H₂O₂溶液吸收得到吸收液；

(4)用0.02mol/L的硼酸钠溶液滴定冲洗液直到pH为5.5，通过以下公式计算得到SO₃的浓度SO₃(ppm)：

${\mathrm{SO}}_3\left(\mathrm{ppm}\right)=\frac{0.224\×a\×f}{V\×\frac{273}{273+t}\×\frac{\mathrm{Pa}+\mathrm{Pm}-\mathrm{Pv}}{760}}\×1000\left(\mathrm{ppm}\right),$

其中，a＝消耗的0.02mol/L硼酸钠溶液的体积，单位为ml；

f＝2，即浓度为0.02mol/L的硼酸钠的当量换算因数；

V＝气体取样体积，单位为L；

t＝气体流量计温度，单位为℃；

Pa＝大气压，单位为mmHg；

Pm＝气体流量计压力，单位为mmHg；

Pv＝气体流量计温度下的水的饱和蒸汽压，单位为mmHg；

(5)采用沉淀滴定法分析吸收液中的SO₂的浓度，得出SO₂的浓度SO₂(ppm)：取5～25ml的吸收液放入锥形瓶中，加入35～50ml异丙醇，0.5～2ml乙酸，加入3～5滴的指示剂偶氮胂III溶液，再用0.05mol/L的乙酸钡溶液滴定吸收液呈现蓝色不退去，再通过以下公式计算得到SO₂的浓度，

${\mathrm{SO}}_2\left(\mathrm{ppm}\right)=\frac{{\mathrm{afV}}_l/V_s}{V_g\frac{273}{273+t}\frac{\mathrm{Pa}+\mathrm{Pm}-\mathrm{Pv}}{760}}\·1000,$

其中，a＝消耗的0.05mol/L乙酸钡的体积，单位为ml；

f＝1.12，为0.05mol/L乙酸钡的当量换算因数；

V₁＝吸收液的总体积，单位为ml；

V_s＝滴定使用的吸收液体积，单位为ml；

V_g＝气体取样体积，单位为1；

t＝气体流量计温度，单位为℃；

Pa＝大气压，单位为mmHg；

Pm＝气体流量计压力，单位为mmHg；

Pv＝气体流量计温度下的水的饱和蒸汽压，单位为mmHg；

(6)SO₂氧化率的测定：采用以下公式计算SO₂氧化率ηSO₂，

${\mathrm{\η}}_{{\mathrm{SO}}_2}(\%)=\frac{{\mathrm{SO}}_3\left(\mathrm{ppm}\right)}{{\mathrm{SO}}_2\left(\mathrm{ppm}\right)+{\mathrm{SO}}_3\left(\mathrm{ppm}\right)}\×100.$

本发明具有以下优点：

(1)烟气中的SO₃/H₂SO₄都以气态形式存在，保证烟酸蒸汽都进入下游的螺旋冷凝收集管中；

(2)以气态形式进入螺旋管的SO₃和H₂SO₄立即冷凝形成酸雾雾滴，利用等速采样时，烟气抽吸过程中在螺旋管中产生的离心力将雾滴状的H₂SO₄甩到螺旋管的壁面，并利用酸雾雾滴的强吸附性，粘附在收集管壁面上，便于完全收集；

(3)收集管置于85～95℃以上的水浴中，这个温度高于水的露点温度，烟气中的水蒸汽不会冷凝，SO₂在这个温度不会和氧气、水汽发生反应，不会产生干扰，测量准确。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例一：一种测定选择性催化还原脱硝催化剂二氧化硫氧化率的方法，包括以下工艺步骤：

(1)控制气体捕集器的温度恒定在93℃，并将气体捕集器连接到锅炉上以捕集烟气，在气体捕集器上连接有气体吸收瓶，气体吸收瓶里盛放有用于吸收SO₂气体的H₂O₂溶液，所述H₂O₂溶液的质量百分浓度为2.1％；

(2)打开抽气泵，抽取锅炉内的烟气，控制抽气速率为4L/min，气体取样体积为V＝120L，气体流量计的压力为Pm＝43mmHg，气体流量计的温度为t＝35℃；

(3)取样结束后，用pH值为5.5的硫酸溶液冲洗气体捕集器上的烟气，收集冲洗液，SO₂气体被H₂O₂溶液吸收得到吸收液；

(4)用0.02mol/L的硼酸钠溶液滴定冲洗液直到pH为5.5，通过以下公式计算得到SO₃的浓度SO₃(ppm)＝5.0ppm：

${\mathrm{SO}}_3\left(\mathrm{ppm}\right)=\frac{0.224\×a\×f}{V\×\frac{273}{273+t}\×\frac{\mathrm{Pa}+\mathrm{Pm}-\mathrm{Pv}}{760}}\×1000\left(\mathrm{ppm}\right),$

其中，a＝1.20ml，消耗的0.02mol/L硼酸钠溶液的体积；

f＝2，即浓度为0.02mol/L的硼酸钠的当量换算因数；

V＝120L；

t＝35；

Pa＝760mmHg；

Pm＝43mmHg；

Pv＝42.1mmHg；

(5)采用沉淀滴定法分析吸收液中的SO₂的浓度，得出SO₂的浓度SO₂(ppm)：取20ml的吸收液放入锥形瓶中，加入40ml异丙醇，1ml乙酸，加入4滴的指示剂偶氮胂III溶液，再用0.05mol/L的乙酸钡溶液滴定吸收液呈现蓝色不退去，再通过以下公式计算得到SO₂的浓度SO₂(ppm)＝489.6ppm，

${\mathrm{SO}}_2\left(\mathrm{ppm}\right)=\frac{{\mathrm{afV}}_l/V_s}{V_g\frac{273}{273+t}\frac{\mathrm{Pa}+\mathrm{Pm}-\mathrm{Pv}}{760}}\·1000,$

其中，a＝9.31ml；

f＝1.12，为0.05mol/L乙酸钡的当量换算因数；

V₁＝100ml；

V_s＝20ml；

V_g＝1201；

t＝35℃；

Pa＝760mmHg；

Pm＝43mmHg；

Pv＝42.1mmHg；

(6)SO₂氧化率的测定：采用以下公式计算SO₂氧化率ηSO₂＝1.01％，

${\mathrm{\η}}_{{\mathrm{SO}}_2}(\%)=\frac{{\mathrm{SO}}_3\left(\mathrm{ppm}\right)}{{\mathrm{SO}}_2\left(\mathrm{ppm}\right)+{\mathrm{SO}}_3\left(\mathrm{ppm}\right)}\×100.$

实施例二：一种测定选择性催化还原脱硝催化剂二氧化硫氧化率的方法，包括以下工艺步骤：

(1)控制气体捕集器的温度恒定在95℃，并将气体捕集器连接到锅炉上以捕集烟气，在气体捕集器上连接有气体吸收瓶，气体吸收瓶里盛放有用于吸收SO₂气体的H₂O₂溶液，所述H₂O₂溶液的质量百分浓度为2.5％；

(2)打开抽气泵，抽取锅炉内的烟气，控制抽气速率为4.2L/min，气体取样体积为V＝126L，气体流量计的压力为Pm＝46mmHg，气体流量计的温度为t＝36℃；

(3)取样结束后，用pH值为5.5的硫酸溶液冲洗气体捕集器上的烟气，收集冲洗液，SO₂气体被H₂O₂溶液吸收得到吸收液；

(4)用0.02mol/L的硼酸钠溶液滴定冲洗液直到pH为5.5，通过以下公式计算得到SO₃的浓度SO₃(ppm)＝4.0ppm，

${\mathrm{SO}}_3\left(\mathrm{ppm}\right)=\frac{0.224\×a\×f}{V\×\frac{273}{273+t}\×\frac{\mathrm{Pa}+\mathrm{Pm}-\mathrm{Pv}}{760}}\×1000\left(\mathrm{ppm}\right),$

其中，a＝1.00ml，消耗的0.02mol/L硼酸钠溶液的体积；

f＝2，即浓度为0.02mol/L的硼酸钠的当量换算因数；

V＝126L；

t＝36℃；

Pa＝760mmHg；

Pm＝46mmHg；

Pv＝44.6mmHg；

(5)采用沉淀滴定法分析吸收液中的SO₂的浓度，得出SO₂的浓度SO₂(ppm)：取15ml的吸收液放入锥形瓶中，加入35ml异丙醇，1ml乙酸，加入4滴的指示剂偶氮胂III溶液，再用0.05mol/L的乙酸钡溶液滴定吸收液呈现蓝色不退去，再通过以下公式计算得到SO₂的浓度SO₂(ppm)＝508.8ppm，

${\mathrm{SO}}_2\left(\mathrm{ppm}\right)=\frac{{\mathrm{afV}}_l/V_s}{V_g\frac{273}{273+t}\frac{\mathrm{Pa}+\mathrm{Pm}-\mathrm{Pv}}{760}}\·1000,$

其中，a＝7.60ml，消耗的0.05mol/L乙酸钡的体积；

f＝1.12，为0.05mol/L乙酸钡的当量换算因数；

V₁＝100ml；

V_s＝15ml；

V＝126L；

t＝36℃；

Pa＝760mmHg；

Pm＝46mmHg；

Pv＝44.6mmHg；

(6)SO₂氧化率的测定：采用以下公式计算SO₂氧化率ηSO₂＝0.78％，

${\mathrm{\η}}_{{\mathrm{SO}}_2}(\%)=\frac{{\mathrm{SO}}_3\left(\mathrm{ppm}\right)}{{\mathrm{SO}}_2\left(\mathrm{ppm}\right)+{\mathrm{SO}}_3\left(\mathrm{ppm}\right)}\×100.$

实施例三：一种测定选择性催化还原脱硝催化剂二氧化硫氧化率的方法，包括以下工艺步骤：

(1)控制气体捕集器的温度恒定在90℃，并将气体捕集器连接到锅炉上以捕集烟气，在气体捕集器上连接有气体吸收瓶，气体吸收瓶里盛放有用于吸收SO₂气体的H₂O₂溶液，所述H₂O₂溶液的质量百分浓度为2.2％；

(2)打开抽气泵，抽取锅炉内的烟气，控制抽气速率为3.9L/min，气体取样体积为V＝118L，气体流量计的压力为Pm＝32mmHg，气体流量计的温度为t＝30℃；

(3)取样结束后，用pH值为5.5的硫酸溶液冲洗气体捕集器上的烟气，收集冲洗液，SO₂气体被H₂O₂溶液吸收得到吸收液；

(4)用0.02mol/L的硼酸钠溶液滴定冲洗液直到pH为5.5，通过以下公式计算得到SO₃的浓度SO₃(ppm)＝3.5ppm，

${\mathrm{SO}}_3\left(\mathrm{ppm}\right)=\frac{0.224\×a\×f}{V\×\frac{273}{273+t}\×\frac{\mathrm{Pa}+\mathrm{Pm}-\mathrm{Pv}}{760}}\×1000\left(\mathrm{ppm}\right),$

其中，a＝0.83ml，消耗的0.02mol/L硼酸钠溶液的体积；

f＝2，即浓度为0.02mol/L的硼酸钠的当量换算因数；

V＝118L；

t＝30℃；

Pa＝760mmHg；

Pm＝32mmHg；

Pv＝31.8mmHg；

(5)采用沉淀滴定法分析吸收液中的SO₂的浓度，得出SO₂的浓度SO₂(ppm)：取15ml的吸收液放入锥形瓶中，加入35ml异丙醇，1ml乙酸，加入4滴的指示剂偶氮胂III溶液，再用0.05mol/L的乙酸钡溶液滴定吸收液呈现蓝色不退去，再通过以下公式计算得到SO₂的浓度SO₂(ppm)＝502.7ppm，

${\mathrm{SO}}_2\left(\mathrm{ppm}\right)=\frac{{\mathrm{afV}}_l/V_s}{V_g\frac{273}{273+t}\frac{\mathrm{Pa}+\mathrm{Pm}-\mathrm{Pv}}{760}}\·1000,$

其中，a＝7.16ml，消耗的0.05mol/L乙酸钡的体积；

f＝1.12，为0.05mol/L乙酸钡的当量换算因数；

V₁＝100ml；

V_s＝15ml；

V＝118L；

t＝30℃；

Pa＝760mmHg；

Pm＝32mmHg；

Pv＝31.8mmHg；

(6)SO₂氧化率的测定：采用以下公式计算SO₂氧化率ηSO₂＝0.69％，

${\mathrm{\η}}_{{\mathrm{SO}}_2}(\%)=\frac{{\mathrm{SO}}_3\left(\mathrm{ppm}\right)}{{\mathrm{SO}}_2\left(\mathrm{ppm}\right)+{\mathrm{SO}}_3\left(\mathrm{ppm}\right)}\×100.$

Claims (1)

1.一种测定选择性催化还原脱硝催化剂二氧化硫氧化率的方法，其特征是，包括以下工艺步骤：

(1)控制气体捕集器的温度恒定在85～95℃，并将气体捕集器连接到锅炉上以捕集烟气，在气体捕集器上连接有气体吸收瓶，气体吸收瓶里盛放有用于吸收SO₂气体的H₂O₂溶液，所述H₂O₂溶液的质量百分浓度为1％～3％；

(2)打开抽气泵，抽取锅炉内的烟气，控制抽气速率为3～5L/min，气体取样体积为V，气体流量计的压力为Pm，气体流量计的温度为t；

(3)取样结束后，用pH值为5～6的硫酸溶液冲洗气体捕集器上的烟气，收集冲洗液，SO₂气体被H₂O₂溶液吸收得到吸收液；

(4)用0.02mol/L的硼酸钠溶液滴定冲洗液直到pH为5.5，通过以下公式计算得到SO₃的浓度SO₃(ppm)：

${\mathrm{SO}}_3\left(\mathrm{ppm}\right)=\frac{0.224\×a\×f}{V\×\frac{273}{273+t}\×\frac{\mathrm{Pa}+\mathrm{Pm}-\mathrm{Pv}}{760}}\×1000\left(\mathrm{ppm}\right),$

其中，a＝消耗的0.02mol/L硼酸钠溶液的体积，单位为ml；

f＝2，即浓度为0.02mol/L的硼酸钠的当量换算因数；

V＝气体取样体积，单位为L；

t＝气体流量计温度，单位为℃；

Pa＝大气压，单位为mmHg；

Pm＝气体流量计压力，单位为mmHg；

Pv＝气体流量计温度下的水的饱和蒸汽压，单位为mmHg；

(5)采用沉淀滴定法分析吸收液中的SO₂的浓度，得出SO₂的浓度SO₂(ppm)：取5～25ml的吸收液放入锥形瓶中，加入35～50ml异丙醇，0.5～2ml乙酸，加入3～5滴的指示剂偶氮胂III溶液，再用0.05mol/L的乙酸钡溶液滴定吸收液呈现蓝色不退去，再通过以下公式计算得到SO₂的浓度，

${\mathrm{SO}}_2\left(\mathrm{ppm}\right)=\frac{{\mathrm{afV}}_l/V_s}{V_g\frac{273}{273+t}\frac{\mathrm{Pa}+\mathrm{Pm}-\mathrm{Pv}}{760}}\·1000,$

其中，a＝消耗的0.05mol/L乙酸钡的体积，单位为ml；

f＝1.12，为0.05mol/L乙酸钡的当量换算因数；

V₁＝吸收液的总体积，单位为ml；

V_s＝滴定使用的吸收液体积，单位为ml；

V_g＝气体取样体积，单位为1；

t＝气体流量计温度，单位为℃；

Pa＝大气压，单位为mmHg；

Pm＝气体流量计压力，单位为mmHg；

Pv＝气体流量计温度下的水的饱和蒸汽压，单位为mmHg；

(6)SO₂氧化率的测定：采用以下公式计算SO₂氧化率ηSO₂，

${\mathrm{\η}}_{{\mathrm{SO}}_2}(\%)=\frac{{\mathrm{SO}}_3\left(\mathrm{ppm}\right)}{{\mathrm{SO}}_2\left(\mathrm{ppm}\right)+{\mathrm{SO}}_3\left(\mathrm{ppm}\right)}\×100.$