CN111359653A - 一种提高氧化钙脱硫性能的催化剂 - Google Patents

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曲晓龙
南军
苏少龙
钟读乐
张利杰
李世鹏
孟广莹
冯晴
曾贤君
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Abstract

本发明提供一种提高氧化钙脱硫性能的催化剂，所述催化剂的组分及各组分的重量百分比为：催化组分10～20％、钾盐15～20％、重晶石20～30％、电石渣余量，所述的催化组分为硝酸铈、硝酸镍的混合物，所述的催化组分为硝酸铈，或硝酸铈与硝酸镍的混合物。本发明催化剂可以显著提高氧化钙与SO2和SO3反应速率，且可以增大氧化钙反应硫容，提高氧化钙的脱硫效率。

Description

一种提高氧化钙脱硫性能的催化剂
技术领域
本发明属于环保技术领域，尤其涉及一种提高氧化钙脱硫性能的催化剂。
背景技术
化石燃料燃烧所排放的二氧化硫是造成大气污染、形成酸雨的主要原因之一，二氧化硫具有刺激性气味，会引起酸雨，酸雨会导致水质和土壤的酸化，危害森林和农作物，其对生态环境造成了严重危害。
随着我国对环境问题越来越重视，二氧化硫排放已成为我国企业尾气污染物控制排放的重要指标，化石燃料企业污染物二氧化硫排放将会被严格限制。针对二氧化硫等大气污染，河北省与江苏省相继出台了《河北省大气污染防治条例(2016)》、《江苏省环境保护厅文件(苏环办(2017)128号)》，北京市《大气污染物地方排放标准(DB11501-2017)》要求自2018年1月1日起，二氧化硫排放限值小于等于20mg/m3。
可以预见随着环保法规的升级，新型脱硫材料及相关脱硫技术将迎来市场的春天。
烟气脱硫技术是目前唯一大规模工业化应用的脱硫方法，是减少二氧化硫排放和污染的主要技术手段。20世纪60年代以来，美国、德国、日本等国开始了对烟气脱硫技术的大规模研究开发与应用，至今世界上已有数千套烟气脱硫装置投入运行、有超过百种的烟气脱硫技术使用.
这些技术中常用的有20多种，按照脱硫副产物的状态分为三类：湿法脱硫技术、半干法脱硫技术和干法脱硫技术。
现有的三大类脱硫技术使用的脱硫材料主要为钙基材料，钙基材料中氧化钙因为其广泛的原料来源，低廉的价格是国内各行业使用最多的脱硫材料，多年来一直应用于国内各行业烟气脱硫。
氧化钙作为脱硫材料近年来应用领域不断缩小，主要原因在于近年来我国环保要求指标持续收紧，SO2超低排放政策的逐步在各行业推进，传统的氧化钙由于自身材料结构性能所限，脱硫效率仅有40％～50％,在新的、更为严格的二氧化硫控制排放环保政策背景下，脱硫效率及脱硫深度均难以满足当前尾气脱硫技术要求。
发明内容
本发明针对以上技术问题，提供一种提高氧化钙脱硫性能的催化剂。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种提高氧化钙脱硫性能的催化剂，催化剂的组分及各组分的重量百分比为：催化组分10～20％、钾盐15～20％、重晶石20～30％、电石渣余量；所述的催化组分为硝酸铈、硝酸镍的一种或其混合物。
其中催化组分优选为重量百分比为1:1的硝酸铈、硝酸镍的混合物；其中钾盐优选为高锰酸钾和硝酸钾中的一种或混合物，更优选为重量百分比为1:1的高锰酸钾和硝酸钾混合物。
本发明所述的提高氧化钙脱硫性能的催化剂，用于氧化钙脱硫时，其添加量为氧化钙重量百分比的1％～3％。
本发明技术方案有以下优点：在烟气中催化组分可直接提高SO2与O2生成SO3的反应速率，加速CaO的对SO3吸附脱硫速率；同时可以降低SO2与CaO反应的活化能，提高CaO与SO2两者反应速率；通过引入钾盐，使得氧化钙材料具备自氧化性能，可将反应生成的亚硫酸钙转化为硫酸钙，促进氧化钙脱硫正反应发生。
具体实施方式
下面结合实施例将对本发明提供的方法进行进一步的说明，但并不因此而限制本发明。
实施例一
按照以下重量百分比制备催化剂：硝酸铈5kg、硝酸镍5kg、高锰酸钾7.5kg、硝酸钾7.5kg、重晶石30kg、电石渣45kg。
在山东山水水泥有限公司工业应用测试：工业试验对比数据：未添加催化剂的氧化钙使用量2吨，企业尾气中SO2含量为160mg/m3；将上述催化剂按照1％比例添加至工业级CaO中，添加催化剂改性后的氧化钙在相同添加量下，企业尾气中SO2含量为40mg/m3，达到当地SO2“超低排放”环保要求。
实施例二
按照以下重量百分比制备催化剂：硝酸铈10kg、硝酸镍10kg、高锰酸钾10kg、硝酸钾10kg、重晶石20kg、电石渣40kg。
在山东山水水泥有限公司工业应用测试：工业试验对比数据：未添加催化剂的氧化钙使用量2吨，企业尾气中SO2含量为160mg/m3；将上述催化剂按照3％比例添加至工业级CaO中，添加催化剂改性后的氧化钙在相同添加量下，企业尾气中SO2含量为21mg/m3，达到当地SO2“超低排放”环保要求。
实施例三
按照以下重量百分比制备催化剂：硝酸铈10kg、高锰酸钾10kg、硝酸钾10kg、重晶石30kg、电石渣40kg。
在山东山水水泥有限公司工业应用测试：工业试验对比数据：未添加催化剂的氧化钙使用量2吨，企业尾气中SO2含量为160mg/m3；将上述催化剂按照1％比例添加至工业级CaO中，添加催化剂改性后的氧化钙在相同添加量下，企业尾气中SO2含量为34mg/m3，达到当地SO2“超低排放”环保要求。
实施例四
按照以下重量百分比制备催化剂：硝酸镍10kg、高锰酸钾10kg、硝酸钾10kg、重晶石30kg、电石渣40kg。
在山东山水水泥有限公司工业应用测试：工业试验对比数据：未添加催化剂的氧化钙使用量2吨，企业尾气中SO2含量为160mg/m3；将上述催化剂按照3％比例添加至工业级CaO中，添加催化剂改性后的氧化钙在相同添加量下，企业尾气中SO2含量为42mg/m3，达到当地SO2“超低排放”环保要求。
实施例五
按照以下重量百分比制备催化剂：硝酸铈20kg、高锰酸钾10kg、硝酸钾10kg、重晶石30kg、电石渣30kg。
在山东山水水泥有限公司工业应用测试：工业试验对比数据：未添加催化剂的氧化钙使用量2吨，企业尾气中SO2含量为160mg/m3；将上述催化剂按照2％比例添加至工业级CaO中，添加催化剂改性后的氧化钙在相同添加量下，企业尾气中SO2含量为33mg/m3，达到当地SO2“超低排放”环保要求。
实施例六
按照以下重量百分比制备催化剂：硝酸镍20kg、高锰酸钾10kg、硝酸钾10kg、重晶石30kg、电石渣30kg。
在山东山水水泥有限公司工业应用测试：工业试验对比数据：未添加催化剂的氧化钙使用量2吨，企业尾气中SO2含量为160mg/m3；将上述催化剂按照2％比例添加至工业级CaO中，添加催化剂改性后的氧化钙在相同添加量下，企业尾气中SO2含量为19mg/m3，达到当地SO2“超低排放”环保要求。
实施例七
按照以下重量百分比制备催化剂：硝酸铈5kg、硝酸镍5kg、高锰酸钾15kg、重晶石30kg、电石渣45kg。
在山东山水水泥有限公司工业应用测试：工业试验对比数据：未添加催化剂的氧化钙使用量2吨，企业尾气中SO2含量为160mg/m3；将上述催化剂按照3％比例添加至工业级CaO中，添加催化剂改性后的氧化钙在相同添加量下，企业尾气中SO2含量为39mg/m3，达到当地SO2“超低排放”环保要求。
实施例八
按照以下重量百分比制备催化剂：硝酸铈5kg、硝酸镍5kg、硝酸钾15kg、重晶石30kg、电石渣45kg。
在山东山水水泥有限公司工业应用测试：工业试验对比数据：未添加催化剂的氧化钙使用量2吨，企业尾气中SO2含量为160mg/m3；将上述催化剂按照2％比例添加至工业级CaO中，添加催化剂改性后的氧化钙在相同添加量下，企业尾气中SO2含量为27mg/m3，达到当地SO2“超低排放”环保要求。
实施例九
按照以下重量百分比制备催化剂：硝酸铈5kg、硝酸镍5kg、高锰酸钾20kg、重晶石30kg、电石渣40kg。
在山东山水水泥有限公司工业应用测试：工业试验对比数据：未添加催化剂的氧化钙使用量2吨，企业尾气中SO2含量为160mg/m3；将上述催化剂按照3％比例添加至工业级CaO中，添加催化剂改性后的氧化钙在相同添加量下，企业尾气中SO2含量为43mg/m3，达到当地SO2“超低排放”环保要求。
实施例十
按照以下重量百分比制备催化剂：硝酸铈5kg、硝酸镍5kg、硝酸钾20kg、重晶石30kg、电石渣40kg。在山东山水水泥有限公司工业应用测试：工业试验对比数据：未添加催化剂的氧化钙使用量2吨，企业尾气中SO2含量为160mg/m3；将上述催化剂按照3％比例添加至工业级CaO中，添加催化剂改性后的氧化钙在相同添加量下，企业尾气中SO2含量为35mg/m3，达到当地SO2“超低排放”环保要求。

Claims (5)

1.一种提高氧化钙脱硫性能的催化剂，其特征在于，所述的催化剂的组分及各组分的重量百分比为：催化组分10～20％、钾盐15～20％、重晶石20～30％、电石渣余量；所述的催化组分为硝酸铈和硝酸镍的一种或其混合物。
2.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于，所述的催化组分为质量比为1:1的硝酸铈和硝酸镍混合物。
3.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于，所述的钾盐为高锰酸钾、硝酸钾中的一种或两种。
4.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于，所述的钾盐为质量比为1:1的高锰酸钾和硝酸钾的混合物。
5.一种权利要求1所述的催化剂在提高氧化钙脱硫性能中的应用，其特征在于，所述的催化剂添加量为氧化钙质量的1％～3％。
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