利用焦炭吸附进行燃煤烟气脱硫脱氮技术的研究
1、前言
随着工业的发展和能源的大量消耗，由燃煤烟气排放到大气中的SO2与日剧增，据统计，到1995年，我国SO2排放量达2370万t，超过欧洲和美国居世界首位［1］。一些地区大气中高浓度的SO2对环境和人体健康带来了严重危害。1997年，我国政府提出2000年和2010年分阶段控制目标，为实现控制目标，今后几年燃煤电厂将大力开发应用SO2、污染防治技术和设备。干法烟气脱硫脱氮工艺投资少，运行费用低，是重点发展的脱硫脱氮工艺之一。
焦炭浸Na2CO3吸附法同时脱硫脱氮工艺，属于干法烟气治理技术。用冶金焦或成型焦经过活化、浸渍等工艺处理后，做为吸附材料进行烟气脱硫脱氮，经过试验，脱硫率、脱氮率达到满意的结果。
2、脱硫脱氮原理
活性焦经过活化、浸渍处理后，进行废气脱硫脱氮。当脱硫时，SO2与Na2CO3反应生成Na2SO4和CO2。当脱氮时，烟气中NO在C催化作用下生成CO2和N2，同理NO2与C反应生成CO2和N2。其反应式如下：Na2CO3+SO2+12O2→Na2SO4+CO2，2NO+C→CO2+N2NO2+C→CO2+12N2。当含Na2CO3活性焦吸附达到饱和后，需要再生处理，即通入CO2气体，同时提高再生温度，还原后的Na2CO3再重新循环使用，而产生H2S进行硫回收处理。
3、试验
3.1吸附材料选择
本试验用冶金焦和成型焦做吸附材料。冶金焦来自一般焦化厂生产的焦碳，粒度＜10mm(粒度＞10mm作为正品销售)，干馏温度950℃～1005℃，干馏时间24h，冶金焦的挥发分非常低＜4%，而灰分高＞13%。成型焦是用普通煤进行配方，加工成型、低温干馏制成，直径Φ3mm，长度3～6mm不等。我国焦灰分大(＞10%)，而国外这种焦灰分＜5%，因此利用我国煤炭资源开展脱硫脱氮的研究工作是适合我国国情的事业。
3.2活化试验
冶金焦或成型焦经过活化后成为活性焦，活性焦的催化活性是通过活化获得，没经过活化的焦碳表面积极小，不具有催化活性，经过活化后，形成大量微孔，扩大了比表面积，具有了脱硫脱氮的催化活性。
冶金焦经过筛分，选取直径大于7mm，小于10mm的焦粒进行活化，活化比较经济实用的方法是用水在高温下加热进行，其温度、时间根据工艺条件确定。成型焦活化方法与冶金焦相同。
3.3活性焦浸渍Na2CO3溶液
焦碳经过活化后，进行浸Na2CO3溶液处理，把活性焦放入配制好的Na2CO3溶液中，浸渍一段时间，然后进行烘干。
3.4脱硫脱氮工艺试验
活性焦经过活化、浸渍后，进行脱硫脱氮试验。在实际工程应用中是移动床，脱硫脱氮同时进行，因为我们是试验研究，所以脱硫、脱氮分别进行工艺试验。2NO+C→N2+CO2NO2+C→CO2+12N2 ，SO2+Na2CO3+12O2→Na2SO4+CO2，Na2SO4+2C→Na2S+2CO2，Na2S+CO2+H2O→Na2CO3+HS↓
脱硫脱氮试验共计作了三个活性焦样设计烟气量3.6/Lmin-1。
脱硫试验脱硫试验分别作了不同时间、温度试验，二氧化硫分析采用碘量法。分析结构是冶金焦脱硫性能在温度达350℃时，脱硫率最高达82%，当排烟温度450℃时，脱硫率下降。同时两种冶金焦比较，由于活化时间不同，其脱硫效果也有差别，活化时间长的比时间短的脱硫率高6%。型焦在150℃时，脱硫率达65%，当烟气温度升高到350～450℃，脱硫率直线下降，最低达12%。
4、结论
(1)冶金焦、成型焦经过活化、浸Na2CO3等工艺处理后，作为脱硫脱氮吸附材料是合适的，确认有效果。
(2)冶金焦由于活化时间不等，脱硫脱氮效果不一样，活化时间长好于活化时间短的。
(3)冶金焦适合高温烟气条件下脱硫，成型焦适合低温条件下脱硫。
(4)冶金焦和成型焦的脱硫脱氮效果比较，冶金焦好于成型焦。
(5)冶金焦做吸附材料能达到同时脱硫脱氮的结果，并且原料来源广、成本低、符合国情
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