一種鋇離子摻雜鈣基脫硫劑的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鋇離子摻雜鈣基脫硫劑的制備方法，包括以下步驟：1)取CaCl2、BaCl2及去離子水A，再將CaCl2、BaCl2及去離子水A混合均勻，得混合鹽溶液；稱取K2CO3及去離子水B，再將K2CO3及去離子水B混合均勻，得K2CO3溶液，然后將混合鹽溶液逐滴滴入K2CO3溶液中，使K2CO3溶液的pH調(diào)整至9.0?10.5，再靜置后抽濾分離，得沉淀；2)對步驟1)得到的沉淀進行洗滌，再放入干燥箱中干燥，得樣品，然后再對樣品進行煅燒，得鋇離子摻雜鈣基脫硫劑。本發(fā)明制備的鋇離子摻雜鈣基脫硫劑的空位點缺陷數(shù)量較大，且與SO2反應(yīng)后形成的產(chǎn)物層固態(tài)離子擴散能力較強，脫硫成本較低。
【專利說明】
_種鋇禹子摻雜鑰基脫硫劑的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于干法煙氣脫硫領(lǐng)域，涉及一種鋇離子摻雜鈣基脫硫劑的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]我國是目前世界上最大的煤炭生產(chǎn)國和消費國。據(jù)中煤協(xié)2013年統(tǒng)計數(shù)據(jù)，我國一次能源消費結(jié)構(gòu)中煤炭所占比重超過60%，這一主導(dǎo)地位在未來相當(dāng)長的時間內(nèi)不會發(fā)生改變。大量燃燒煤炭會造成嚴重的SO2污染，增加酸雨、霧霾等災(zāi)害性天氣的發(fā)生幾率，危害公眾的身體健康和財產(chǎn)安全。
[0003]2011年環(huán)保部頒布了《火力發(fā)電廠大氣污染物排放標準》GB13223-2011。對新建機組，新標準要求S02排放限值為100mg/m3，重點地區(qū)為50mg/m3。該標準的出臺標志著我國已經(jīng)成為世界上控制SO2排放最嚴格的國家，燃煤電廠SO2減排壓力驟增。
[0004]控制SO2排放的煙氣脫硫技術(shù)可分為濕法、半干法和干法工藝。濕法脫硫技術(shù)雖然可以獲得很尚的脫硫效率，但是存在運彳丁能耗尚、水耗尚、建設(shè)投資大等弊端。我國煤炭主產(chǎn)區(qū)大多位于干旱缺水的西部地區(qū)，因此具有節(jié)水優(yōu)勢的干法脫硫工藝日趨凸顯其應(yīng)用價值。鈣基吸收劑干法脫硫(爐內(nèi)噴鈣)的反應(yīng)方程式如下:
[0005]Ca0+S02+(l/2)02 = CaS04
[0006]然而，隨著硫化反應(yīng)進行，脫硫劑表面會形成一層致密CaSO4產(chǎn)物殼，內(nèi)部的新鮮CaO吸收劑若想繼續(xù)與SO2反應(yīng)，只能通過“固態(tài)離子擴散”的形式穿透硫化產(chǎn)物殼才可實現(xiàn)，普通鈣基吸收劑硫化后產(chǎn)物層擴散能力微弱，導(dǎo)致吸收劑利用率低下，干法脫硫消耗氧化鈣較多，成本較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供了一種鋇離子摻雜鈣基脫硫劑的制備方法，該方法制備的鋇離子摻雜鈣基脫硫劑的空位點缺陷數(shù)量較大，且與SO2反應(yīng)后形成的產(chǎn)物層固態(tài)離子擴散能力較強，脫硫成本較低。
[0008]為達到上述目的，本發(fā)明所述的鋇離子摻雜鈣基脫硫劑的制備方法包括以下步驟:
[0009]I)取CaCl2、BaCl2及去離子水A，再將CaCl2、BaCl2及去離子水A混合均勻，得混合鹽溶液;稱取K2CO3及去離子水B，再將K2CO3及去離子水B混合均勻，得1(20)3溶液，然后將混合鹽溶液逐滴滴入K2CO3溶液中，使K2CO3溶液的pH調(diào)整至9.0-10.5，再靜置后抽濾分離，得沉淀；
[0010]2)對步驟I)得到的沉淀進行洗滌，再放入干燥箱中干燥，得樣品，然后再對樣品進行煅燒，得鋇離子摻雜鈣基脫硫劑。
[0011 ] 所述CaCl2與BaCl2的物質(zhì)的量的比為4:1。
[0012]混合鹽溶液中溶質(zhì)的濃度為1.5M。
[0013]K2CO3溶液中溶質(zhì)的濃度為1M。
[0014]在室溫下邊攪拌邊將混合鹽溶液逐滴滴入K2CO3溶液中。
[0015]步驟I)中，抽濾分離過程中，當(dāng)濾液電導(dǎo)率低于700yS/cm時，則完成抽濾分離，得沉淀。
[0016]步驟2)的干燥過程中溫度為80-120 °C，時間為1.5_3h。
[0017]步驟2)中對樣品進行煅燒的具體操作為:將樣品放置到馬弗爐中，在800°C-90(TC的溫度下煅燒lh_2h。
[0018]本發(fā)明具有以下有益效果:
[0019]本發(fā)明所述的鋇離子摻雜鈣基脫硫劑的制備方法在操作時，利用液相離子共沉淀原理，將CaCl2、BaCl2及去離子水A形成的混合鹽溶液與K2CO3溶液混合，形成沉淀，然后對所述沉淀進行洗滌、干燥及煅燒處理，得到鋇離子摻雜鈣基脫硫劑，從而制備出晶體中Ba2+的CaO吸收劑，有效的提高空位點缺陷數(shù)量，使其與SO2反應(yīng)后形成的產(chǎn)物層的固態(tài)離子擴散能力$父強。與現(xiàn)有的I丐基脫硫劑相比，本發(fā)明制備的鎖尚子慘雜I丐基脫硫劑具有$父尚的孔隙率、較大的孔容及孔表面積，同時具有更高的脫硫效率及更長的反應(yīng)活性時間，克服現(xiàn)有鈣基吸收劑孔隙結(jié)構(gòu)不發(fā)達、脫硫效率低、氧化鈣消耗量大的缺點。
【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明的流程圖；
[0021 ]圖2為本發(fā)明中摻加不同種類離子的CaO的全譜圖；
[0022]圖3為本發(fā)明中摻加不同種類離子的CaO的32.2°特征峰圖；
[0023]圖4為本發(fā)明中摻加不同種類離子的CaO的53.8°特征峰圖；
[0024]圖5為本發(fā)明中摻加不同種類離子的CaO的64.1°特征峰圖；
[0025]圖6為純CaO的SEM圖；
[0026]圖7為本發(fā)明制備的鋇離子摻雜鈣基脫硫劑的SEM圖；
[0027 ]圖8為本發(fā)明中反應(yīng)器出口處SO2濃度變化曲線圖。
【具體實施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步詳細描述:
[0029]實施例一
[0030]本發(fā)明所述的鋇離子摻雜鈣基脫硫劑的制備方法包括以下步驟:
[0031]I)取CaCl2、BaCl2及去離子水A，再將CaCl2、BaCl2及去離子水A混合均勻，得混合鹽溶液，其中，C a C12與B a C12的物質(zhì)的量的比為4:1，混合鹽溶液中溶質(zhì)的濃度為1.5 M;稱取K2CO3及去離子水B，再將K2CO3及去離子水B混合均勻，得K2CO3溶液，其中,K2CO3溶液中溶質(zhì)的濃度為IM，然后在室溫下邊攪拌邊將混合鹽溶液逐滴滴入K2CO3溶液中，使K2CO3溶液的pH調(diào)整至10，再靜置后抽濾分離，得沉淀；
[0032]2)對步驟I)得到的沉淀進行洗滌，再放入干燥箱中，并在溫度為100°C的條件下干燥2h，得樣品，然后再對樣品進行煅燒，得鋇離子摻雜鈣基脫硫劑。
[0033]步驟I)中，抽濾分離過程中，當(dāng)濾液電導(dǎo)率低于700yS/cm時，則完成抽濾分離，得沉淀。
[0034]步驟2)中對樣品進行煅燒的具體操作為:將樣品放置到馬弗爐中，在850°C的溫度下煅燒1.5h。
[0035]實施例二
[0036]本發(fā)明所述的鋇離子摻雜鈣基脫硫劑的制備方法包括以下步驟:
[0037]I)取CaCl2、BaCl2及去離子水A，再將CaCl2、BaCl2及去離子水A混合均勻，得混合鹽溶液，其中，C a C12與B a C12的物質(zhì)的量的比為4:1，混合鹽溶液中溶質(zhì)的濃度為1.5 M;稱取K2CO3及去離子水B，再將K2CO3及去離子水B混合均勻，得K2CO3溶液，其中,K2CO3溶液中溶質(zhì)的濃度為IM，然后在室溫下邊攪拌邊將混合鹽溶液逐滴滴入K2CO3溶液中，使K2CO3溶液的pH調(diào)整至9.0，再靜置后抽濾分離，得沉淀；
[0038]2)對步驟I)得到的沉淀進行洗滌，再放入干燥箱中，并在溫度為80°C的條件下干燥1.5h，得樣品，然后再對樣品進行煅燒，得鋇離子摻雜鈣基脫硫劑。
[0039]步驟I)中，抽濾分離過程中，當(dāng)濾液電導(dǎo)率低于700yS/cm時，則完成抽濾分離，得沉淀。
[0040]步驟2)中對樣品進行煅燒的具體操作為:將樣品放置到馬弗爐中，在800°C的溫度下煅燒lh。
[0041 ] 實施例三
[0042]本發(fā)明所述的鋇離子摻雜鈣基脫硫劑的制備方法包括以下步驟:
[0043]I)取CaCl2、BaCl2及去離子水A，再將CaCl2、BaCl2及去離子水A混合均勻，得混合鹽溶液，其中，C a C12與B a C12的物質(zhì)的量的比為4:1，混合鹽溶液中溶質(zhì)的濃度為1.5 M;稱取K2CO3及去離子水B，再將K2CO3及去離子水B混合均勻，得K2CO3溶液，其中,K2CO3溶液中溶質(zhì)的濃度為IM，然后在室溫下邊攪拌邊將混合鹽溶液逐滴滴入K2CO3溶液中，使K2CO3溶液的pH調(diào)整至10.5，再靜置后抽濾分離，得沉淀；
[0044]2)對步驟I)得到的沉淀進行洗滌，再放入干燥箱中，并在溫度為120°C的條件下干燥3h，得樣品，然后再對樣品進行煅燒，得鋇離子摻雜鈣基脫硫劑。
[0045]步驟I)中，抽濾分離過程中，當(dāng)濾液電導(dǎo)率低于700yS/cm時，則完成抽濾分離，得沉淀。
[0046]步驟2)中對樣品進行煅燒的具體操作為:將樣品放置到馬弗爐中，在900°C的溫度下煅燒2h。
[0047]實施例四
[0048]本發(fā)明所述的鋇離子摻雜鈣基脫硫劑的制備方法包括以下步驟:
[0049]I)取CaCl2、BaCl2及去離子水A，再將CaCl2、BaCl2及去離子水A混合均勻，得混合鹽溶液，其中，C a C12與B a C12的物質(zhì)的量的比為4:1，混合鹽溶液中溶質(zhì)的濃度為1.5 M;稱取K2CO3及去離子水B，再將K2CO3及去離子水B混合均勻，得K2CO3溶液，其中,K2CO3溶液中溶質(zhì)的濃度為IM，然后在室溫下邊攪拌邊將混合鹽溶液逐滴滴入K2CO3溶液中，使K2CO3溶液的pH調(diào)整至9.5，再靜置后抽濾分離，得沉淀；
[0050]2)對步驟I)得到的沉淀進行洗滌，再放入干燥箱中，并在溫度為90°C的條件下干燥2.5h，得樣品，然后再對樣品進行煅燒，得鋇離子摻雜鈣基脫硫劑。
[0051 ]步驟I)中，抽濾分離過程中，當(dāng)濾液電導(dǎo)率低于700yS/cm時，則完成抽濾分離，得沉淀。
[0052]步驟2)中對樣品進行煅燒的具體操作為:將樣品放置到馬弗爐中，在820°C的溫度下煅燒1.2h。
[0053]實施例五
[0054]本發(fā)明所述的鋇離子摻雜鈣基脫硫劑的制備方法包括以下步驟:
[0055]I)取CaCl2、BaCl2及去離子水A，再將CaCl2、BaCl2及去離子水A混合均勻，得混合鹽溶液，其中，C a C12與B a C12的物質(zhì)的量的比為4:1，混合鹽溶液中溶質(zhì)的濃度為1.5 M;稱取K2CO3及去離子水B，再將K2CO3及去離子水B混合均勻，得K2CO3溶液，其中,K2CO3溶液中溶質(zhì)的濃度為IM，然后在室溫下邊攪拌邊將混合鹽溶液逐滴滴入K2CO3溶液中，使K2CO3溶液的pH調(diào)整至10.2，再靜置后抽濾分離，得沉淀；
[0056]2)對步驟I)得到的沉淀進行洗滌，再放入干燥箱中，并在溫度為110°C的條件下干燥2.5h，得樣品，然后再對樣品進行煅燒，得鋇離子摻雜鈣基脫硫劑。
[0057]步驟I)中，抽濾分離過程中，當(dāng)濾液電導(dǎo)率低于700yS/cm時，則完成抽濾分離，得沉淀。
[0058]步驟2)中對樣品進行煅燒的具體操作為:將樣品放置到馬弗爐中，在870°C的溫度下煅燒1.7h。
[0059]實施例六
[0060]本發(fā)明所述的鋇離子摻雜鈣基脫硫劑的制備方法包括以下步驟:
[0061 ] I)取CaCl2、BaCl2及去離子水A，再將CaCl2、BaCl2及去離子水A混合均勻，得混合鹽溶液，其中，C a C12與B a C12的物質(zhì)的量的比為4:1，混合鹽溶液中溶質(zhì)的濃度為1.5 M;稱取K2CO3及去離子水B，再將K2CO3及去離子水B混合均勻，得K2CO3溶液，其中,K2CO3溶液中溶質(zhì)的濃度為IM，然后在室溫下邊攪拌邊將混合鹽溶液逐滴滴入K2CO3溶液中，使K2CO3溶液的pH調(diào)整至10.3，再靜置后抽濾分離，得沉淀；
[0062]2)對步驟I)得到的沉淀進行洗滌，再放入干燥箱中，并在溫度為115°C的條件下干燥2.6h，得樣品，然后再對樣品進行煅燒，得鋇離子摻雜鈣基脫硫劑。
[0063]步驟I)中，抽濾分離過程中，當(dāng)濾液電導(dǎo)率低于700yS/cm時，則完成抽濾分離，得沉淀。
[0064]步驟2)中對樣品進行煅燒的具體操作為:將樣品放置到馬弗爐中，在820°C的溫度下鍛燒1.9h0
[0065]參考圖2、圖3、圖4及圖5，本發(fā)明所制備的鎖尚子慘雜I丐基脫硫劑在CaO晶體中慘加Ba2+，改進了吸收劑的脫硫性能，以下對摻加不同種類離子的CaO進行的XRD測試。
[0066]以純Ca吸收劑為基準，可看出摻Ba吸收劑向左偏移，摻Mg和摻Zn吸收劑向右偏移，由晶體學(xué)布拉格方程可知，晶面間距與衍射角度成反比例關(guān)系，若衍射峰向高角度偏移，則意味著晶格常數(shù)變小，說明摻入了比主體原子半徑小的雜原子;若衍射峰向低角度偏移，則意味著晶格常數(shù)變大，摻入了比主體原子半徑大的雜原子，因此，鋇離子的摻入使得氧化鈣晶格變形，晶格參數(shù)變大，晶體缺陷的數(shù)量增加，固態(tài)離子擴散能力得到較大的提高。
[0067]由圖6及圖7可知，摻加Ba2+后，CaO吸收劑表面明顯變得粗糙，空隙數(shù)量較普通CaO更加豐富，豐富的空隙對吸附二氧化硫氣體具有顯著促進作用。
[0068]在脫硫?qū)嶒炛?，脫硫?qū)嶒炘?00°C下進行，脫硫時間為2h，各份CaO吸收劑每次實驗的質(zhì)量均為0.5g，通過反應(yīng)器的模擬煙氣總量為1500mL/min，模擬煙氣中的各成分為:濃度為1800ppm的S02，體積濃度為6%的02、剩余為平衡N2,分析儀為芬蘭Gasmet產(chǎn)DX4000型便攜式傅里葉變換多組分氣體分析儀。
[0069]反應(yīng)器出口 SO2濃度曲線如圖8所示，經(jīng)過吸收劑吸附及反應(yīng)后，SO2濃度先出現(xiàn)急劇下降，此快速反應(yīng)過程大約持續(xù)幾分鐘，隨后，硫化產(chǎn)物層形成，SO2濃度開始增大，曲線逐漸變得平緩。當(dāng)反應(yīng)器的SO2出口濃度接近于入口濃度時，說明吸收劑的吸收能力已經(jīng)基本喪失，不再具有脫硫性能。
[0070]從圖8中可看出，采用本發(fā)明制備的鋇離子摻雜鈣基脫硫劑對應(yīng)的曲線達到水平的時間最長，對SO2的吸收活性保持時間最久;從曲線斜率可知，鋇離子摻雜鈣基脫硫劑與上虛線所夾面積最大，說明鋇離子摻雜鈣基脫硫劑對SO2的吸收量最大，高于普通CaO吸收劑，因此本發(fā)明制備的鋇離子摻雜鈣基脫硫劑與傳統(tǒng)的CaO吸收劑相比，當(dāng)達到相同的脫硫效率時，本發(fā)明的使用量較少，且脫硫反應(yīng)更快，從而大量減少吸收劑消耗，降低脫硫的成本。
【主權(quán)項】
1.一種鋇離子摻雜鈣基脫硫劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)取CaCl2、BaCl2及去離子水A，再將CaCl2、BaCl2及去離子水A混合均勻，得混合鹽溶液；稱取K2CO3及去離子水B，再將K2CO3及去離子水B混合均勻，得KAO3溶液，然后將混合鹽溶液逐滴滴入K2CO3溶液中，使K2CO3溶液的pH調(diào)整至9.0-10.5，再靜置后抽濾分離，得沉淀； 2)對步驟I)得到的沉淀進行洗滌，再放入干燥箱中干燥，得樣品，然后再對樣品進行煅燒，得鋇離子摻雜鈣基脫硫劑。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋇離子摻雜鈣基脫硫劑的制備方法，其特征在于，所述CaCl2與BaCl2的物質(zhì)的量的比為4:1。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋇離子摻雜鈣基脫硫劑的制備方法，其特征在于，混合鹽溶液中溶質(zhì)的濃度為1.5M。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋇離子摻雜鈣基脫硫劑的制備方法，其特征在于，K2CO3溶液中溶質(zhì)的濃度為1M。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋇離子摻雜鈣基脫硫劑的制備方法，其特征在于，在室溫下邊攪拌邊將混合鹽溶液逐滴滴AK2CO3溶液中。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋇離子摻雜鈣基脫硫劑的制備方法，其特征在于，步驟I)中，抽濾分離過程中，當(dāng)濾液電導(dǎo)率低于700yS/cm時，則完成抽濾分離，得沉淀。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋇離子摻雜鈣基脫硫劑的制備方法，其特征在于，步驟2)的干燥過程中溫度為80-120°C，時間為1.5-3h。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋇離子摻雜鈣基脫硫劑的制備方法，其特征在于，步驟2)中對樣品進行煅燒的具體操作為:將樣品放置到馬弗爐中，在800°C-90(TC的溫度下煅燒lh-2h。
【文檔編號】B01D53/50GK105944552SQ201610317768
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年5月12日
【發(fā)明人】王林
【申請人】西安熱工研究院有限公司