一種利用糖廠濾泥製成的氣體吸附劑及其在處理鍋爐煙氣中的應用的製作方法
2023-11-04 02:59:52 1
專利名稱：一種利用糖廠濾泥製成的氣體吸附劑及其在處理鍋爐煙氣中的應用的製作方法
技術領域：
本發明涉及製糖工業中的廢物回收利用技術，特別涉及一種利用糖廠濾泥製成的氣體吸附劑及將其應用於處理鍋爐煙氣的技術。
背景技術：
濾泥是製糖工業清淨工序中產生的廢料，糖廠利用碳酸法生產產生的濾泥主要成份是碳酸鈣和有機非糖分，碳酸法產生的溼濾泥佔生產原料甜菜重量的8％-12％、甘蔗重量的8％-10％；迄今為止，國內外處理碳酸法製糖產生的濾泥的主要方法有將濾泥經鍛燒後在製糖工業中再利用，或製造水泥和磚等；在我國，糖廠產生的溼濾泥除個別用於製造水泥和磚外，其餘絕大部分均用作填土或排入江河；利用濾泥生產的水泥因標號低而銷路困難，近年來這方面的應用越來越少，而填埋與堆放處理已形成新的汙染源；所以，處理製糖工業產生的濾泥已成為環境保護及廢物回收利用的一大問題。
另一方面，工業鍋爐燃燒燃料後排出的煙氣中含有大量的有害物質，其中主要有如下成份含硫化合物、含氮化合物、氯化氫、氟化氫、一氧化碳、二氧化碳和粉塵等；其中，含硫化合物主要是二氧化硫(SO2)，三氧化硫(SO3)，硫化氫(H2S)，硫酸(H2SO4)和亞硫酸(H3SO4)等。含硫化合物排放到大氣中，導致酸雨的形成、呼吸道疾病的產生、導致腐蝕和植物新陳代謝過程的改變，其它有害物質的排放亦會對大氣造成不同程度的汙染。目前控制SOX和NOX排放的方法可歸結為三大類1)燃燒前燃料的預處理；2)燃燒期間的處理；3)燃燒後的處理。用於燃料和煤炭的前處理方法是水洗脫硫法(HDS)或者生物催化去硫法(BDS)；燃燒期間的處理是向燃料中加入含鈣化合物，如Ca(OH)2，CaCO3或者CaO等。含鈣化合物可以在風機前隨粉末添加劑一起加入或直接注射入燃燒爐腔中。這兩種方法都增加了煙氣的固體物質的含量；目前燃燒後的處理方法通常用碳酸鈉溶液洗滌，產生的廢水中含有大量的硫酸鈉，因而很難處理。本發明嘗試「以廢治廢」克服這一問題。
發明內容
本發明的目的在於克服現有技術的缺點，提供一種利用糖廠濾泥製成的吸附效果良好的氣體吸附劑。
本發明的另一目的在於提供上述氣體吸附劑在處理鍋爐煙氣中的應用。
本發明的目的通過下述技術方案實現本氣體吸附劑是碳酸鈣濾泥或活性炭纖維加碳酸鈣濾泥製成的混合物；碳酸鈣濾泥與活性炭纖維的比例為1∶0～1∶0.5。
所述碳酸鈣濾泥是由糖廠排出的溼濾泥乾燥至水分含量為2.0～10％後在550～700℃的溫度條件下燃燒除去有機物質並使其主要成分碳酸鈣含量達85％以上，水分含量1～5％。
所述活性炭纖維由甘蔗渣或農作物秸稈等天然纖維素或合成纖維經預處理、預氧化、活化工藝製成。
所述活性炭纖維是將天然纖維素或合成纖維用酸或鹼液浸漬3～76h，除去非穩定性物質，在200～300℃下預氧化1～4h，然後在水蒸氣與二氧化碳流量比為3∶1的混合氣氛中，溫度為800～900℃的條件下活化20～50min製得。此活性炭纖維亦可以在市面上購買。
氣體吸附劑的一種應用是用於處理工業鍋爐燃燒燃料後排出的煙氣。
所述氣體吸附劑應用於處理鍋爐煙氣的具體過程是在煙道內的封閉式吸附床上進行，吸附劑放在吸附床上，吸附劑的顆粒直徑在3～30mm，含水分20～60％，吸附床置於鼓風機之後，煙氣通過鼓風機恆流速通過吸附床。
所述封閉式吸附床為柱形活動式，床層高度與直徑比為2∶1～5∶1。煙道氣通過吸附床後被用於碳酸飽充，或直接排放；當吸附百分率低於25～30％時，應更換吸附劑。
所述處理鍋爐煙氣的吸附劑用量為吸附劑對煙道氣的比例為1∶100～5∶100；採用此比例的脫硫率和脫氮率可達90％以上。
所述處理鍋爐煙道氣後的碳酸鈣濾泥由於pH降低並且吸附了硫、氮等元素，可作為複合肥的原料。
本發明與現有技術相比具有如下優點(1)本發明利用糖廠濾泥製成的氣體吸附劑可以有效地用於吸附鍋爐煙道氣中的含硫化合物及含氮化合物，脫硫率和脫氮率可達90％以上；二氧化碳脫除率達70％以上。因而具有「以廢治廢」的理想效果，實現環境保護及廢物回收利用的目的。
(2)利用本發明處理鍋爐煙道氣可減少用於煙道氣處理的水膜除塵耗水量和氫氧化鈣及碳酸鈉消耗量，較好地降低了處理成本，經濟效益較高。
(3)本發明可以降低廢水排放和濾泥排放量；碳酸法糖廠的溼濾泥排放量為8～12％甜菜或甘蔗，濾泥的固形物含量為50～67％，pH11以上，濾泥的主要成分(幹基)是碳酸鈣45～55％，有機物2～3％，鐵、砷、鉛等10％左右，懸浮物8～11％，大部分顆粒直徑在20μm左右；衝爐灰水的pH為9.0～10.0，衝爐灰水的排放量為15～20％甜菜或甘蔗，水體中大部分為可沉澱的懸浮物；由於這些廢水和濾泥含有較高的COD和一定量的BOD，直接排放對環境會造成汙染，或使土地和水質鹼性化；因此本發明對促進位糖工業的可持續性發展，保護生態環境具有重要意義。
具體實施例方式
下面結合實施例對本發明作進一步具體的描述，但本發明的實施方式不限於此。
實施例1材料碳酸飽充濾泥取自甜菜糖廠，甘蔗渣強鹼性陰離子交換纖維自製，所處理的煙道氣為燃煤鍋爐煙道氣。
溼濾泥在100℃乾燥箱內烘乾至水分含量為5％，再放入馬夫爐內逐步升溫至650℃，冷卻至100℃，與含水量50％的甘蔗渣強鹼性陰離子交換纖維以1∶0.01的比例混合形成直徑15mm的顆粒，待完全冷卻至室溫，量取10ml，裝入交換柱中。以200ml/min的速率通入1000ml的煙道氣，氣相色譜測定不同時間交換柱入口和出口的氣體成分，計算吸附百分率。
處理前SOx含量800mg/Nm3處理後SOx含量80mg/Nm3
吸附百分率＝(800-80/800)×100％＝90％處理前NO含量500mg/Nm3，處理後NO含量40mg/Nm3吸附百分率＝(500-40/500)×100％＝92％處理前CO2含量15％(v/v)處理後CO2含量3.75％(v/v)吸附百分率＝(15-3.75)/15×100％＝75％實施例2材料碳酸飽充濾泥取自甘蔗糖廠，所處理的煙道氣為燃甘蔗渣鍋爐煙道氣。
溼濾泥在95℃乾燥箱內烘乾至水分含量為8％，再放入馬夫爐內逐步升溫至620℃，冷卻至950℃，量取15ml，裝入交換柱中。以250ml/min的速率通入1500ml的煙道氣，氣相色譜測定不同時間交換柱入口和出口處的氣體成分，計算吸附百分率。
處理前SOx含量760mg/Nm3處理後SOx含量75mg/Nm3吸附百分率＝(760-75/760)×100％＝90.1％處理前NO含量650mg/Nm3，處理後NO含量63mg/Nm3吸附百分率＝(650-63/650)×100％＝90.3％實施例3材料碳酸飽充濾泥取自甜菜糖廠，所處理的煙道氣為燃油鍋爐煙道氣。
溼濾泥在120℃乾燥箱內烘乾至水分含量為4％，再放入馬夫爐內逐步升溫至700℃，冷卻至115℃，與含水量40％的活性炭纖維混合形成直徑0mm的顆粒，待完全冷卻至室溫，量取20ml，裝入交換柱中。以260ml/min的速率通入2000ml的煙道氣，氣相色譜測定不同時間交換柱入口和出口處的氣體成分，計算吸附百分率。
處理前SOx含量1350mg/Nm3處理後SOx含量101mg/Nm3吸附百分率＝(1350-101/1350)×100％＝92.5％處理前NO含量350mg/Nm3，處理後NO含量30mg/Nm3吸附百分率＝(350-30/350)×100％＝91.4％
實施例4材料碳酸飽充濾泥取自甘蔗糖廠，活性炭纖維為丙烯基纖維(PAN)，所處理的煙道氣為燃蔗渣鍋爐煙道氣。
溼濾泥在140℃乾燥箱內烘乾至水分含量為3.5％，再放入馬夫爐內逐步升溫至635℃，冷卻至105℃，與含水量55％的活性炭纖維與含水量50％的甘蔗渣交換纖維以1∶0.05的比例混合形成直徑8mm的顆粒，待完全冷卻至室溫，量取30ml，裝入交換柱中。以300ml/min的速率通入3000ml的煙道氣，氣相色譜測定不同時間交換柱入口和出口處的氣體成分，計算吸附百分率。
處理前SOx含量850mg/Nm3處理後SOx含量79mg/Nm3吸附百分率＝(850-790/850)×100％＝90.7％處理前NO含量436mg/Nm3，處理後NO含量43mg/Nm3吸附百分率＝(436-43/436)×100％＝90.1％處理前CO2含量13.5％(v/v)處理後CO2含量0.675％(v/v)吸附百分率＝(13.5-0.675)/13.5×100％＝95％由上述實施例中實驗結果可知，本發明的脫硫率和脫氮率可達90％以上，CO2脫除率視活性炭纖維加入量的不同在75-100％之間，總體煙氣淨化效果較好。
權利要求
1.一種利用糖廠濾泥製成的氣體吸附劑，其特徵在於是碳酸鈣濾泥或是活性炭纖維加碳酸鈣濾泥製成的混合物，碳酸鈣濾泥與活性炭纖維的比例為1∶0～1∶0.5。
2.根據權利要求1所述的一種利用糖廠濾泥製成的氣體吸附劑，其特徵在於所述碳酸鈣濾泥是由糖廠排出的溼濾泥乾燥至水分含量為2.0～10％後在550～700℃的溫度條件下燃燒除去有機物質並使其主要成分碳酸鈣含量達85％以上的產物。
3.根據權利要求1所述的一種利用糖廠濾泥製成的氣體吸附劑，其特徵在於所述活性炭纖維由甘蔗渣或農作物秸稈等天然纖維素或合成纖維經預處理、預氧化、活化工藝製成。
4.根據權利要求3所述的一種利用糖廠濾泥製成的氣體吸附劑，其特徵在於所述活性炭纖維是將天然纖維素或合成纖維用酸或鹼液浸漬3～76h，除去非穩定性物質，在200～300℃下預氧化1～4h，然後在水蒸氣與二氧化碳流量比為3∶1的混合氣氛中，溫度為800～900℃的條件下活化20～50min製得。
5.一種利用糖廠濾泥製成的氣體吸附劑在處理鍋爐煙氣中的應用。
6.根據權利要求5所述一種利用糖廠濾泥製成的氣體吸附劑在處理鍋爐煙氣中的應用，其特徵在於所述氣體吸附劑應用於處理鍋爐煙氣的具體過程是在煙道內的封閉式吸附床上進行，吸附劑放在吸附床上，吸附劑的顆粒直徑在3～30mm，含水分20～60％，吸附床置於鼓風機之後，煙氣通過鼓風機恆流速通過吸附床。
7.根據權利要求5所述一種利用糖廠濾泥製成的氣體吸附劑在處理鍋爐煙氣中的應用，其特徵在於所述處理鍋爐煙氣的吸附劑用量為吸附劑對煙道氣的比例為1∶100～5∶100。
8.根據權利要求5所述一種利用糖廠濾泥製成的氣體吸附劑在處理鍋爐煙氣中的應用，其特徵在於所述處理鍋爐煙道氣後的碳酸鈣濾泥作為複合肥的原料。
全文摘要
本發明提供一種利用糖廠濾泥製成的氣體吸附劑，本氣體吸附劑是由碳酸鈣濾泥或活性炭纖維加碳酸鈣濾泥製成的混合物，碳酸鈣濾泥與活性炭纖維的比例為1∶0～1∶0.5；本氣體吸附劑可用於處理工業鍋爐燃燒燃料後排出的煙氣。本發明可以有效地用於吸附鍋爐煙道氣中的含硫化合物、含氮化合物及二氧化碳，脫硫率和脫氮率可達90％以上，二氧化碳脫除率在70～100％之間；因而具有「以廢治廢」的理想效果，可實現環境保護及廢物回收利用的目的；利用本發明處理鍋爐煙道氣還可減少用於煙道氣處理的水膜除塵耗水量和氫氧化鈣及碳酸鈉消耗量，較好地降低了處理成本，經濟效益較高。
文檔編號B01D53/04GK1403184SQ0213489
公開日2003年3月19日 申請日期2002年9月30日 優先權日2002年9月30日
發明者於淑娟, 高文宏, 扶雄 申請人:華南理工大學