一種脫硫脫硝劑及其製備方法和應用與流程

2023-04-24 08:20:26

本發明涉及環保和能源領域，具體涉及一種脫硫脫硝劑及其製備方法和應用。
背景技術：
：由於天然氣、石油、煤等化石能源消耗量的逐年增加，導致酸雨、溫室效應以及臭氧層破壞等生態環境已經成為世界各國社會與經濟發展的制約條件，引起廣泛關注。氮氧化物（NOX）是造成大氣汙染的主要汙染源之一，主要包括一氧化氮（NO）、二氧化氮（NO2）以及一氧化二氮（N2O）等。隨著化工能源消耗以及汽車用量的急劇增加，人類向大氣中排放的NOX越來越多，NOX造成的汙染已經成為一個日益嚴重的世界性環境問題。近年來我國的NOX排放量和大氣中的NOX濃度的快速增加，使得大氣汙染的性質發生根本的變化，將導致一系列的城市以及區域環境問題，對於城市居民的健康和生態環境的可持續發展構成了巨大威脅，控制NOX的排放已勢在必行。在日益嚴峻的NOX汙染狀況及排放標準下，我國政府以採取多種手段，如經濟、技術、法律及政策等，加大對NOX排放的控制力度，尋求新的脫硝技術。選擇性催化還原(SCR)是目前最成熟、應用最廣的煙氣脫硝技術，這種脫硝技術是世界範圍內已經有成功的應用和數十年的運行經驗，但是催化劑的配方和製作工藝仍掌握在國外少數廠家手裡，而且價格仍舊較高，成本問題成為制約SCR脫硝技術在中國推廣的關鍵。本發明以改性有機矽蠟，氯化液體石蠟和小分子有機過氧化物為原材料，以特定的比例混合，該混合物對煙氣中的氮氧化物吸收效果好，而且能循環使用，並且價格低廉。在文獻中尚未出現與本發明相似的報導，本發明在煙氣脫硫脫硝這個迫切等待解決的國際性難題上具有很大的發展前景。技術實現要素：要解決的技術問題：本發明的目的是提供一種脫硫脫硝劑，能經濟、高效的脫除煙氣中二氧化硫和氮氧化物的混合物，同時可被重複使用，且不會造成對環境的二次汙染。技術方案：一種脫硫脫硝劑，由以下成分以重量百分比製備而成一種脫硫脫硝劑，其特徵在於：由以下成分以重量百分比製備而成：改性有機矽蠟80wt%-98wt%、氯化液體石蠟1wt%-10wt%、小分子有機過氧化物1wt%-15wt%，其中，所述的改性有機矽蠟是一種由烷基烯丙基碸通過加成反應將烷基碸引入到聚矽氧烷鏈上,通式為:CH2CHCH2SO2R1,其中,R1為CH3、CH2CH3、CH2CH2CH3、CHCH3CH3、CH2CH2CH2CH3、CHCH3CH2CH3或C(CH3)4。所述的小分子有機過氧化物的通式為：R2XOOR3，包括但不限於所示的以下化合物：進一步優選的，所述的一種脫硫脫硝劑，其特徵在於：由以下成分以重量百分比製備而成：改性有機矽蠟90wt%、氯化液體石蠟2wt%-7wt%、小分子有機過氧化物3wt%-8wt%。進一步優選的，所述的一種脫硫脫硝劑，其特徵在於：由以下成分以重量百分比製備而成：改性有機矽蠟80wt%、氯化液體石蠟5wt%-10wt%、小分子有機過氧化物10wt%-15wt%。所述的氯化石蠟的氯含量在40%-70%。所述的小分子有機過氧化物可以是一種或多種小分子有機過氧化物的混合物。上述脫硫脫硝劑的製備方法包括以下步驟：將改性有機矽蠟、氯化液體石蠟和小分子有機過氧化物混合即得脫硫脫硝劑，其中，改性有機矽蠟的製備方法為在配有通惰性氣體裝置，攪拌器，溫度計，回流冷凝裝置的三口反應瓶中，加入200ml甲苯，45g烯丙基烷基碸和30g含氫矽油，其中烯丙基烷基碸和含氫矽油的比例為1.5:1，緩慢升溫至70-95oC，隨後加入氯鉑酸異丙醇溶液，氯鉑酸異丙醇的用量為含氫矽油重量的0.008%-0.01%，反應進程用TLC監測，反應完成後，用甲苯稀釋，水洗乾燥後過濾，除去濾液得改性有機矽蠟，改性過程如下，改性有機矽蠟產品見表1。表1改性有機矽蠟產品產品R1轉化率GY1CH395%GY2CH2CH394%GY3CH2CH2CH393%GY4CHCH3CH394%GY5CH2CH2CH2CH393%GY6CHCH3CH2CH393%GY7C(CH3)493%有益效果：本發明的脫硫脫硝劑是以改性有機矽蠟，氯化液體石蠟和小分子有機過氧化物以一定的比例混合而成，能夠將煙氣中的二氧化硫（吸收率99%）和氮氧化物有效吸收（吸收率90%以上），該混合物吸收煙氣中的二氧化硫和氮氧化物達到飽和後隨著溫度的升高，物料中氮氧化物氣體逸出緩慢，具有在較大溫度範圍內吸收氮氧化物的能力。將此脫硫脫硝劑用於工業煙氣的脫硝，可以滿足不同溫度下的煙氣脫硝。具體實施方式實施例1將表2中不同含量GY4型改性有機矽蠟、過氧化苯甲酸和氯化液體石蠟加入三口瓶中混合攪拌均勻製備得不同脫硫脫硝劑，升溫至40℃，攪拌下通入二氧化硫氣體，持續稱量直至恆重後停止通氣。記錄製備的各脫硫脫硝劑在40℃下的二氧化硫飽和吸收量。各成分配比及結果見下表2。表2由實施例1製備的各脫硫脫硝劑在40℃下二氧化硫的飽和吸收量實驗編號GY4型有機矽蠟（g）過氧化苯甲酸（g）氯化液體石蠟（g）40℃下SO2吸收量（g）1200008.022180101012.33150252510.3412040408.66510050506.2368060605.9075075755.2182090902.5591095950.661001001000.08實施例2將表3中不同含量GY4型改性有機矽蠟、小分子過氧化物2和氯化液體石蠟加入三口瓶中混合攪拌均勻製備得不同脫硫脫硝劑，升溫至40℃，攪拌下通入二氧化硫氣體，持續稱量直至恆重後停止通氣。記錄製備的各脫硫脫硝劑在40℃下的二氧化硫飽和吸收量。各成分配比及結果見下表3。表3各脫硫脫硝劑在40℃下二氧化硫的飽和吸收量實驗編號GY4型有機矽蠟（g）小分子過氧化物2（g）氯化液體石蠟（g）40℃吸收SO2（g）11962210.221905510.93180101012.34170151511.65160202010.5618051511.9718021811.4818015511.7918018211.2實施例3將表4中GY4型改性有機矽蠟、不同種類小分子過氧化物和氯化液體石蠟加入三口瓶中混合攪拌均勻製備得不同脫硫脫硝劑，升溫至40℃，攪拌下通入二氧化硫氣體，持續稱量直至恆重後停止通氣。記錄製備的各脫硫脫硝劑在40℃下的二氧化硫飽和吸收量。各成分配比及結果見下表4。表4各脫硫脫硝劑在40℃下二氧化硫的飽和吸收量小分子過氧化物編號小分子過氧化物用量（g）GY4型有機矽蠟（g）氯化液體石蠟（g）40℃下SO2飽和吸收量（g）1101801011.942101801011.873101801011.994101801011.895101801011.906101801012.037101801012.308101801012.319101801012.2810101801012.2411101801012.1912101801012.2913101801011.7814101801011.8015101801011.7916101801012.0117101801012.0318101801011.7819101801011.6920101801012.27實施例4將表5中不同種類改性有機矽蠟、小分子過氧化物2和氯化液體石蠟加入三口瓶中混合攪拌均勻製備得不同脫硫脫硝劑，升溫至40℃，攪拌下通入二氧化硫氣體，持續稱量直至恆重後停止通氣。記錄製備的各脫硫脫硝劑在40℃下的二氧化硫飽和吸收量。各成分配比及結果見下表5。表5各脫硫脫硝劑在40℃下二氧化硫的飽和吸收量實施例5將總量為200g的含90wt%各型號有機矽蠟、5wt%小分子有機過氧化物2和5wt%氯化液體石蠟加入三口瓶中混合，攪拌均勻後升溫至40℃，吸收二氧化硫達到飽和後，採用升溫的方法將混合物中的二氧化硫逸出，記錄隨著溫度的升高，混合物中二氧化硫的殘留量。結果見下表6。表6各配比脫硫脫硝劑在40℃下吸收二氧化硫達到飽和後，升高溫度混合物中的二氧化硫殘留量有機矽蠟型號投料量(g)40℃飽和時吸收量(g)50℃時氣體殘留樣(g)60℃時氣體殘留樣(g)70℃時氣體殘留樣(g)80℃時氣體殘留樣(g)90℃時氣體殘留樣(g)100℃時氣體殘留樣(g)GY12006.86.356.214.012.000.80.25GY22007.37.015.904.111.850.900.32GY32008.17.526.664.102.040.810.30GY420012.311.5510.665.072.160.880.20GY520010.29.227.985.692.991.220.45GY62008.66.996.575.232.561.990.66GY72006.56.365.994.642.251.680.44實施例6將90wt%GY4型有機矽蠟、5wt%小分子有機過氧化物7和5wt%氯化液體石蠟加入三口瓶中混合，攪拌均勻製備得到脫硫脫硝劑，升溫至40℃，吸收二氧化硫達到飽和後，採用升溫的方法將混合物中的二氧化硫脫除，脫除了二氧化硫的該混合物再重複用來做同一溫度下吸收二氧化硫的實驗。以此類推，該混合物至少被應用5次來檢驗其重複吸收二氧化硫的能力，見下表7。表7脫硫脫硝劑進行重複吸收二氧化硫實驗結果重複次數樣品量（g）40℃飽和吸收量（g）020012.31200.212.42200.412.23200.512.34200.712.55200.812.2實施例7將不同含量的GY4型有機矽蠟、小分子有機過氧化物7和氯化液體石蠟加入三口瓶中混合，攪拌均勻得不同脫硫脫硝劑（成分配比與脫硫脫硝劑編號見表8），將反應瓶放入40℃的水浴中，在攪拌下通入含有100ppm一氧化氮（NO/N2）氣體，用專門的煙氣檢測儀器，記錄隨著時間的變化，尾氣中NO的濃度，見表9。表8各脫硫脫硝劑編號脫硫脫硝劑編號GY4型有機矽蠟（g）小分子過氧化物7（g）氯化液體石蠟（g）GY4-1-120000GY4-1-21801010GY4-1-31502525GY4-1-41204040GY4-1-51005050GY4-1-6806060GY4-1-7507575GY4-1-8209090GY4-1-90100100表9各脫硫脫硝劑在40℃下通含有100ppm一氧化氮（NO/N2）氣體，隨時間變化尾氣中一氧化氮的濃度脫硫脫硝劑編號通氣0.5h後尾氣中一氧化氮濃度（ppm）通氣1h後尾氣中一氧化氮濃度（ppm）通氣1.5h後尾氣中一氧化氮濃度（ppm）通氣2h後尾氣中一氧化氮濃度（ppm）通氣2.5h後尾氣中一氧化氮濃度（ppm）通氣3h後尾氣中一氧化氮濃度（ppm）通氣3.5h後尾氣中一氧化氮濃度（ppm）通氣4h後尾氣中一氧化氮濃度（ppm）通氣5h後尾氣中一氧化氮濃度（ppm）GY4-1-1404856707785899092GY4-1-2445556688GY4-1-35668812131515GY4-1-456881012151720GY4-1-581015202226303135GY4-1-6101518222935374045GY4-1-7152231363941434750GY4-1-8172532374147505558GY4-1-9495668727982889193實施例8將GY4型有機矽蠟、不同種類小分子有機過氧化物和氯化液體石蠟加入三口瓶中混合，攪拌均勻得不同脫硫脫硝劑（成分配比、小分子過氧化物編號和脫硫脫硝劑編號見表10），將反應瓶放入40℃的水浴中，在攪拌下通入含有100ppm一氧化氮（NO/N2）氣體，用專門的煙氣檢測儀器，記錄隨著時間的變化，尾氣中NO的濃度，見表11。表10各脫硫脫硝劑編號表11各脫硫脫硝劑在40℃下通含有100ppm一氧化氮（NO/N2）氣體，隨時間變化尾氣中一氧化氮的濃度脫硝劑編號通氣0.5h後尾氣中一氧化氮濃度（ppm）通氣1h後尾氣中一氧化氮濃度（ppm）通氣1.5h後尾氣中一氧化氮濃度（ppm）通氣2h後尾氣中一氧化氮濃度（ppm）通氣2.5h後尾氣中一氧化氮濃度（ppm）通氣3h後尾氣中一氧化氮濃度（ppm）通氣3.5h後尾氣中一氧化氮濃度（ppm）通氣4h後尾氣中一氧化氮濃度（ppm）通氣5h後尾氣中一氧化氮濃度（ppm）GY4-2-17788810101113GY4-2-2777999111114GY4-2-366881010141516GY4-2-47779912121414GY4-2-5668999111314GY4-2-666881115171719GY4-2-7557788101010GY4-2-8446666899GY4-2-9444555888GY4-2-105557799910GY4-2-116688810101213GY4-2-12667999101010GY4-2-116699910101111GY4-2-1478881012121213GY4-2-15777999101011GY4-2-16668888101010GY4-2-17777101012121414GY4-2-187799911111313GY4-2-19777999111111GY4-2-2066881010101212實施例9將不同含量GY4型有機矽蠟、小分子有機過氧化物7和氯化液體石蠟加入三口瓶中混合，攪拌均勻得不同脫硫脫硝劑（成分配比和脫硫脫硝劑編號見表12），將反應瓶放入40℃的水浴中，在攪拌下通入含有100ppm一氧化氮（NO/N2）氣體，用專門的煙氣檢測儀器，記錄隨著時間的變化，尾氣中NO的濃度，見表13。表12各脫硫脫硝劑編號表13各脫硫脫硝劑在40℃下通含有100ppm一氧化氮（NO/N2）氣體，隨時間變化尾氣中一氧化氮的濃度有機矽蠟型號通氣0.5h後尾氣中一氧化氮濃度（ppm）通氣1h後尾氣中一氧化氮濃度（ppm）通氣1.5h後尾氣中一氧化氮濃度（ppm）通氣2h後尾氣中一氧化氮濃度（ppm）通氣2.5h後尾氣中一氧化氮濃度（ppm）通氣3h後尾氣中一氧化氮濃度（ppm）通氣3.5h後尾氣中一氧化氮濃度（ppm）通氣4h後尾氣中一氧化氮濃度（ppm）通氣5h後尾氣中一氧化氮濃度（ppm）GY4-3-166881113151518GY4-3-2667889111214GY4-3-3445556688GY4-3-445566881111GY4-3-56677711131315GY4-3-6668888999GY4-3-7567778899實施例10將總量為200g的含90wt%各型號改性有機矽蠟、5wt%小分子有機過氧化物7和5wt%氯化液體石蠟加入三口瓶中混合均勻，製得不同脫硫脫硝劑，放入40℃的水浴中，攪拌下通入含有100ppm一氧化氮（NO/N2）氣體，用專門的煙氣檢測儀器，記錄隨著時間的變化，尾氣中NO的濃度。驗證不同型號的有機矽蠟所製得的脫硫脫硝劑吸收一氧化氮的能力，結果見表14。表14各脫硫脫硝劑在40℃下通含有100ppm一氧化氮（NO/N2）氣體，隨時間變化尾氣中一氧化氮的濃度有機矽蠟型號通氣0.5h後尾氣中一氧化氮濃度（ppm）通氣1h後尾氣中一氧化氮濃度（ppm）通氣1.5h後尾氣中一氧化氮濃度（ppm）通氣2h後尾氣中一氧化氮濃度（ppm）通氣2.5h後尾氣中一氧化氮濃度（ppm）通氣3h後尾氣中一氧化氮濃度（ppm）通氣3.5h後尾氣中一氧化氮濃度（ppm）通氣4h後尾氣中一氧化氮濃度（ppm）通氣5h後尾氣中一氧化氮濃度（ppm）GY1151720263042505562GY2121420243037424755GY3101215202532374247GY4445556688GY581012152025303235GY661011151822263234GY7557121517222527實施例11將不同型號改性有機矽蠟、小分子有機過氧化物7和氯化液體石蠟按重量配比為90:5:5加入三口瓶中混合均勻，製得不同脫硫脫硝劑，在40℃下當液體吸收一氧化氮氣體得到飽和後，採用升溫的方法將液體中的一氧化氮逸出，隨著溫度的升高該液體中一氧化氮的殘留量，結果見表15。表15各脫硫脫硝劑在40℃吸收NO氣體達到飽和後，升高溫度混合物中NO氣體的殘留量改性有機矽蠟型號投料量(g)40℃飽和時吸收量(g)50℃時氣體殘留樣(g)60℃時氣體殘留樣(g)70℃時氣體殘留樣(g)80℃時氣體殘留樣(g)90℃時氣體殘留樣(g)100℃時氣體殘留樣(g)GY1300.024.235.124.814.212.111.270.38GY23005.45.214.964.532.101.350.36GY3300.025.175.024.764.152.041.220.37GY4300.046.545.895.664.072.161.230.20GY5300.014.564.223.983.691.991.120.32GY6300.074.353.993.573.231.560.990.22GY7300.053.853.362.992.641.250.680.19實施例12將總量為200g的含90wt%GY4型有機矽蠟、5wt%小分子有機過氧化物7和5wt%氯化液體石蠟加入三口瓶中混合，攪拌均勻製備得到脫硫脫硝劑，在40℃下，當混合物吸收一氧化氮達到飽和後，採用升溫的方法將混合物中的一氧化氮脫除。脫除了一氧化氮的該混合物再重複用來做同一溫度下吸收一氧化氮的實驗。以此類推，該脫硫脫硝劑至少被應用5次來檢驗其重複吸收一氧化氮的能力，結果見表16。表16重複吸收一氧化氮實驗結果重複次數樣品量（g）40℃飽和吸收量（g）03006.541300.36.662300.76.493301.06.704301.36.565301.76.60當前第1頁1&nbsp2&nbsp3&nbsp