CN112973431A - 一种脱除船舶尾气中二氧化硫的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种脱除船舶尾气中二氧化硫的方法，将脱二氧化硫涂料涂覆在陶瓷或者金属载体表面，集成于现有的尾气净化***当中，对船舶尾气中的SO2气体产生吸附脱除的作用，解决了现有船舶尾气脱除二氧化硫技术中存在的脱硫效率低、脱硫装置大、脱硫***复杂、容易造成二次污染的问题。

Description

一种脱除船舶尾气中二氧化硫的方法
技术领域：
本发明涉及脱除船舶尾气中二氧化硫的技术领域，具体涉及一种脱除船舶尾气中二氧化硫的方法。
背景技术：
船舶排放的尾气中含有较多的有害成分，其中的硫氧化物(SOx)和氮氧化物(NOx)就是船舶尾气中的主要有害成分。二氧化硫(SO2)是船舶尾气中的一种十分有害的气体，其排放到大气中会危害人类的健康和造成环境的污染。世界上许多国家和组织都对船舶尾气中SO2的排放有着严格的限制。因此，船舶尾气中的SO2必须得到有效的控制和脱除。
在目前的船舶尾气脱硫技术中，主要有洗涤法脱硫、石灰-石膏法脱硫、镁法脱硫、氨法脱硫等技术，但这些脱硫技术运用于船舶尾气脱硫中都存在着不足之处，例如洗涤法脱硫设备占用空间大，脱硫效率低，在尾气硫含量较高时处理效果较差，容易造成二次污染；石灰-石膏法脱硫和镁法脱的硫设备较大、管理复杂，设备易被磨损和腐蚀，还存在吸收剂和副产物的存放、搬运等问题；氨法脱硫技术中氨的价格较高，投入和成本较高，氨吸收液本身就存在污染等。因此，研究高效、经济、可靠、环保的尾气脱硫技术将会一直是船舶尾气脱硫的发展方向，还有许多问题亟需解决，切实做到降低船舶尾气排放造成的生态环境污染，实现绿色航运。
发明内容：
本发明的目的是提供一种脱除船舶尾气中二氧化硫的方法，将脱二氧化硫涂料涂覆在陶瓷或者金属载体表面，集成于现有的尾气净化***当中，对船舶尾气中的SO2气体产生吸附脱除的作用，解决了现有船舶尾气脱除二氧化硫技术中存在的脱硫效率低、脱硫装置大、脱硫***复杂、容易造成二次污染的问题。
本发明是通过以下技术方案予以实现的：
一种脱除船舶尾气中二氧化硫的方法，将脱二氧化硫涂料涂覆在陶瓷或者金属载体表面形成脱二氧化硫涂层，集成于现有的尾气净化***当中，脱二氧化硫涂层在SO2体积浓度范围为100-2000ppm，温度区间为200-400℃，反应空速范围为105-106h-1的尾气条件中脱除二氧化硫；所述脱二氧化硫涂层涂料在载体上的负载量为10～50wt％，涂层中脱二氧化硫活性组分的质量分数为10～25wt％，粘结剂的质量分数为60～85wt％，添加剂的质量分数为5～15wt％，其制备方法如下：
1)将脱二氧化硫活性组分、粘结剂、添加剂按质量比例为0.5-2:3-10:0.3-1混合，搅拌、超声震荡使它们混合均匀，形成具有一定流动性的涂层液体；
2)将载体浸渍于上述涂层液体中，或将涂层液体涂覆在载体表面，待涂层液体完全涂覆于载体表面后，将载体取出，并把载体表面多余的涂层液体吹扫除去；
3)将涂覆好的载体置于180-210℃的环境中干燥处理2-3小时，干燥完毕后自然降温到室温，降温完后，称量出载体中涂层的负载量，可以根据涂层负载量的需求，对负载好一次的载体再进行多次涂覆和干燥，直到达到涂层负载量的需求为止；
4)将达到涂层负载量需求的载体置于380-430℃的环境中焙烧1-3小时，焙烧完后自然降温，目标载体表面上制得了一种脱二氧化硫涂层。
所述脱二氧化硫活性组分为拥有高脱二氧化硫性能的干式脱二氧化硫材料及其复合材料，例如高比表面积的二氧化锰(MnO2)材料；粘结剂为铝溶胶、硅溶胶或铝/硅溶胶，粘结剂中的物质不能与脱硫活性组分和添加剂产生反应；添加剂为带碱金属离子的可溶性盐或可溶性碱，例如LiCl、NaCl、KCl、LiOH、NaOH、KOH等。
优选地，本发明中脱二氧化硫活性组分在200-400℃的脱硫容量为200mgSO2/g材料以上；粘结剂中的固含量为10～30wt％；添加剂为LiCl或LiOH。
二氧化锰比表面积为150-300m2/g。
本发明的有益效果如下：本发明制备得到的新型脱二氧化硫涂层能很好地负载在陶瓷或金属载体表面上，均匀密实，能在反应空速为105-106h-1下使用不脱落，容易集成于现有的尾气净化***当中，其吸附脱除二氧化硫的过程不需要复杂的操作，不需要占据太多空间，简单高效，脱二氧化硫涂层在SO2体积浓度范围为100-2000ppm，温度区间为200-400℃，反应空速范围为105-106h-1的尾气条件中，具有较好的脱二氧化硫性能。
附图说明：
图1是脱二氧化硫涂层涂覆在多孔陶瓷载体表面上的结构示意图。
具体实施方式：
以下是对本发明的进一步说明，而不是对本发明的限制。
实施例1：
1)分别取MnO2(比表面积300m2/g)材料、铝溶胶(AlCl3含量≥20％)、氯化锂(LiCl)按质量比为1:5:0.7混合，搅拌、超声震荡使它们混合均匀，形成具有一定流动性的涂层液体。
2)将陶瓷载体浸渍于上述涂层液体中，待涂层液体完全涂覆于载体表面后，再将载体取出，并把载体表面多余的涂层液体吹扫除去。
3)将涂覆好涂层液体的载体置于200℃的环境中干燥处理2小时，干燥完毕后自然降温到室温。降温完后，称量出载体中涂层的负载量。然后将涂覆好一次的载体重新浸渍于步骤1)得到的涂层液体中，重复上述浸渍和干燥过程一次。
4)将涂覆、干燥好二次的载体置于400℃的环境中焙烧2小时，焙烧完后自然降温，载体表面的涂层记做：14.9％MnO2(300)-74.6％AlCl3-10.5％LiCl；
5)将上述载体表面的涂层刮下来，收集后研磨成60目的涂层粉体，再取1.0g涂层粉体置于固定床反应器中，升温到400℃后，通入反应气体(1000ppm SO2+N2基底)进行反应，反应气体流量为1000ml/min。该脱二氧化硫涂层的反应条件及性能测试结果如表1所示。
实施例2：
参考实施例1，不同之处在于，步骤5)为升温到300℃后，通入反应气体进行反应。
实施例3：
参考实施例1，不同之处在于，步骤5)为升温到200℃后，通入反应气体进行反应。
实施例4：
参考实施例1，不同之处在于，步骤1)为分别取MnO2(比表面积200m2/g)材料、铝溶胶(AlCl3含量≥20％)、氯化锂(LiCl)按质量比为1:5:0.5混合均匀。该涂层记做：15.4％MnO2(200)-76.9％AlCl3-7.7％LiCl。
实施例5：
参考实施例1，不同之处在于，步骤1)为分别取MnO2(比表面积200m2/g)材料、铝溶胶(AlCl3含量≥20％)、氯化锂(LiCl)按质量比为1:5:0.5混合均匀。该涂层记做：15.4％MnO2(200)-76.9％AlCl3-7.7％LiCl；步骤5)为取0.6g涂层粉体置于固定床反应器中，升温到400℃后，通入反应气体进行反应。
实施例6：
参考实施例1，不同之处在于，步骤1)为分别取MnO2(比表面积200m2/g)材料、铝溶胶(AlCl3含量≥20％)、氯化锂(LiCl)按质量比为1:5:0.5混合均匀。该涂层记做：15.4％MnO2(200)-76.9％AlCl3-7.7％LiCl；步骤5)为取0.6g涂层粉体置于固定床反应器中，升温到300℃后，通入反应气体进行反应。
实施例7：
参考实施例1，不同之处在于，步骤1)为分别取MnO2(比表面积200m2/g)材料、铝溶胶(AlCl3含量≥20％)、氯化锂(LiCl)按质量比为1:5:0.5混合均匀。该涂层记做：15.4％MnO2(200)-76.9％AlCl3-7.7％LiCl；步骤5)为取0.6g涂层粉体置于固定床反应器中，升温到200℃后，通入反应气体进行反应。
实施例8：
参考实施例1，不同之处在于，步骤1)为分别取MnO2(比表面积200m2/g)材料、硅溶胶(SiO2含量≥20％)、氯化锂(LiCl)按质量比为1:5:0.7混合，搅拌、超声震荡使它们混合均匀，形成具有一定流动性的涂层液体。该涂层记做：14.9％MnO2(200)-74.6％SiO2-10.5％LiCl。
实施例9：
参考实施例1，不同之处在于，步骤1)为分别取MnO2(比表面积200m2/g)材料、硅溶胶(SiO2含量≥20％)、氯化锂(LiCl)按质量比为1:5:0.3混合，搅拌、超声震荡使它们混合均匀，形成具有一定流动性的涂层液体。该涂层记做：15.9％MnO2(200)-79.4％SiO2-4.7％LiCl；步骤5)为取0.6g涂层粉体置于固定床反应器中，升温到400℃后，通入反应气体进行反应。
实施例10：
参考实施例1，不同之处在于，步骤1)为分别取MnO2(比表面积200m2/g)材料、铝/硅溶胶(Al2O3含量≥20％，SiO2含量≥10％)、氯化锂(LiCl)按质量比为2:8:0.7混合，搅拌、超声震荡使它们混合均匀，形成具有一定流动性的涂层液体。该涂层记做：18.7％MnO2(200)-74.8％Al2O3/SiO2-6.5％LiCl。
实施例11：
参考实施例1，不同之处在于，步骤1)为分别取MnO2(比表面积150m2/g)材料、铝溶胶(Al2O3含量≥15％)、氯化锂(LiCl)按质量比为1:5:0.3混合，搅拌、超声震荡使它们混合均匀，形成具有一定流动性的涂层液体。该涂层记做：15.9％MnO2(150)-79.4％Al2O3-4.7％LiCl。
实施例12：
参考实施例1，不同之处在于，步骤1)为分别取MnO2(比表面积150m2/g)材料、铝溶胶(Al2O3含量≥15％)、氯化钠(NaCl)按质量比为1:5:0.3混合，搅拌、超声震荡使它们混合均匀，形成具有一定流动性的涂层液体。该涂层记做：15.9％MnO2(150)-79.4％Al2O3-4.7％NaCl。
表1
Figure BDA0002940020710000061

Claims (6)

1.一种脱除船舶尾气中二氧化硫的方法，其特征在于，将脱二氧化硫涂料涂覆在陶瓷或者金属载体表面形成脱二氧化硫涂层，集成于现有的尾气净化***当中，脱二氧化硫涂层在SO2体积浓度范围为100-2000ppm，温度区间为200-400℃，反应空速范围为105-106h-1的尾气条件中脱除二氧化硫；所述脱二氧化硫涂层涂料在载体上的负载量为10～50wt％，涂层中脱二氧化硫活性组分的质量分数为10～25wt％，粘结剂的质量分数为60～85wt％，添加剂的质量分数为5～15wt％，其制备方法如下：
1)将脱二氧化硫活性组分、粘结剂、添加剂按质量比例为0.5-2:3-10:0.3-1混合，搅拌、超声震荡使它们混合均匀，形成具有一定流动性的涂层液体；
2)将载体浸渍于上述涂层液体中，或将涂层液体涂覆在载体表面，待涂层液体完全涂覆于载体表面后，将载体取出，并把载体表面多余的涂层液体吹扫除去；
3)将涂覆好的载体置于180-210℃的环境中干燥处理2-3小时，干燥完毕后自然降温到室温，降温完后，称量出载体中涂层的负载量，可以根据涂层负载量的需求，对负载好一次的载体再进行多次涂覆和干燥，直到达到涂层负载量的需求为止；
4)将达到涂层负载量需求的载体置于380-430℃的环境中焙烧1-3小时，焙烧完后自然降温，目标载体表面上制得了一种脱二氧化硫涂层。
2.根据权利要求1所述脱除船舶尾气中二氧化硫的方法，其特征在于，所述脱二氧化硫活性组分为干式脱二氧化硫材料及其复合材料；粘结剂为铝溶胶、硅溶胶或铝/硅溶胶；添加剂为带碱金属离子的可溶性盐或可溶性碱。
3.根据权利要求1或2所述脱除船舶尾气中二氧化硫的方法，其特征在于，所述脱二氧化硫活性组分为二氧化锰材料。
4.根据权利要求3所述脱除船舶尾气中二氧化硫的方法，其特征在于，二氧化锰比表面积为150-300m2/g。
5.根据权利要求1或2所述脱除船舶尾气中二氧化硫的方法，其特征在于，添加剂为LiCl、NaCl、KCl、LiOH、NaOH、KOH中的任一种。
6.根据权利要求1或2所述脱除船舶尾气中二氧化硫的方法，其特征在于，粘结剂中的固含量为10～30wt％；添加剂为LiCl或LiOH。
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GR01 Patent grant
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