改性活性焦脱除烟气中汞的实验研究

利用KClO3和KCl等5种改性剂对活性焦进行改性处理,并且对改性样品在固定床实验台架上进行了吸附脱汞实验研究,发现含Cl化合物改性样品极大地促进了脱汞能力,并对其化学吸附机理进行了深入的分析,表明C=O官能团在吸附脱汞过程中起到非常重要的作用。随着吸附反应温度的升高,物理吸附降低而化学吸附上升,150℃时脱汞效率最高;水蒸气的存在使浸氯活性焦脱汞效率下降;随着改性剂中氯浓度的升高,脱汞效率升高;样品进行热处理后,随着热处理温度的升高脱汞效率下降。

烟气联合脱硫脱硝活性焦再生实验研究

选取一种用无烟煤制备的活性焦进行烟气联合脱硫脱硝(SO2和NO)实验,对两个不同再生终温下脱硫脱硝后的样品分别进行5次循环再生实验研究。结果表明:随着循环次数的增加,550℃再生终温下的样品脱硫和脱硝性能均先降低后升高;450℃再生终温下脱硫性能稍有降低,脱硝性能增加。对再生过程进行分析发现,SO2脱附比较完全,达到95%以上;5次再生后的样品碳反应量达到2.77～3.08 mg/g;NO在脱硫反应器中与SO2形成中间产物,导致NO脱除效率提高;NH3存在两个脱附峰:第1个脱附峰对应温度较低,以物理吸附的NH3脱附为主;第2个脱附峰对应温度较高,以(NH4)2SO4和NH4HSO4的分解为主。

煤基吸附剂脱除烟气中气态汞的研究现状

综述了现阶段煤基吸附剂脱除烟气中汞的基本情况,重点介绍了飞灰炭与改性活性炭的研究现状。飞灰炭脱汞效果要比活性炭差,较高的飞灰烧失率、大量的中孔结构、表面有大量的含氧官能团和无机成分(S、Cl)对飞灰炭吸附汞有利;改性活性炭主要由含Cl或S的物质进行改性,并且分别介绍了它们各自脱汞的特征。还分析了烟气中极性气体对脱汞的影响。

配煤制备油气回收活性炭的研究

以太西无烟煤和大同烟煤为主要原料,通过改变原料煤配比和工艺条件制备油气回收活性炭。对制备的活性炭进行各项指标检测,并利用N_2低温吸附法测定其孔隙参数。采用丁烷工作容量表征活性炭的油气吸附能力。结果表明,配煤法制备的活性炭BWC值较高,可达到11.1g/100mL;原料煤的配比对BWC值影响较小;活化时间较长有利于BWC值的提高;在高比表面积和较大的孔容条件下,活性炭的中孔数量对油气回收活性炭的制备尤为重要。

油气回收吸附剂研究现状

简单介绍了吸收法、冷凝法、膜分离法等油气回收技术,重点论述了吸附法油气回收技术的研究现状,对油气回收用活性炭吸附剂的研究开发进行了分析,综述了活性炭不同指标对油气吸附的影响。分析表明,开发高性能活性炭用于油气回收很有意义。

活性焦液相再生及分形特征研究

分别利用自来水、氨水、NaHCO3和NaOH等4种液相介质对内蒙活性焦进行再生实验研究，并通过活性焦分形特征研究，分析活性焦分形维数与脱硫效果的关系。研究结果表明，自来水与弱碱溶液的再生存在再生速率慢，脱附率不高等缺点，利用强碱如NaOH不仅可以加快脱附速率，而且脱附完全度高达97％以上；活性焦具有分形几何的特征，其分形维数与脱硫趋势存在一定的联系。

中国煤基活性炭生产设备现状及发展趋势

阐述了原煤直接破碎活性炭、柱状成型活性炭与压块破碎活性炭3种煤基活性炭的生产工艺,说明压块破碎活性炭是未来发展的主流产品。重点介绍了活性炭生产过程中主要生产设备的应用现状,包括捏合设备、柱状成型设备、压块成型设备、炭化设备以及活化设备等,并从易用性、处理能力、环保、造价、自动化水平、设备成熟度等方面对比分析了不同生产设备的特点。最后对中国活性炭生产设备发展趋势进行了展望,提出活性炭设备正朝着设备大型化、节能减排化、专业设备制造标准化以及生产设备自动化等方向发展。

中国活性焦烟气净化研究分析

根据973项目研究成果,结合文献资料,对中国活性焦用于烟气脱硫、脱硝和脱汞、以及联合脱除的研究现状,活性焦烟气净化工业应用情况进行了综述和分析,并提出了今后研发应用几点建议。

NH_3改性活性焦脱硝性能试验研究

为研究NH3改性对活性焦脱硝性能的影响,利用不同体积分数的NH3/H2O配比作为活化剂制备了一系列的活性焦,采用X光电子能谱(XPS)表征了活性焦的表面化学性质。在温度150℃条件下的固定床反应装置上,进行了活性焦脱除NO试验和NH3吸附容量试验。结果表明:添加NH3改性能够增加活性焦表面O元素和N元素的含量,并且能够明显提高活性焦的脱硝效率;活性焦的NH3吸附容量越大脱硝效率越高。试验结果证实了活性焦对NH3吸附是影响其选择性催化还原脱硝反应的关键步骤。

两种活性焦脱除除烟气中SO_2及水洗再生性能对比分析

利用2种原煤制得的活性焦进行烟气脱硫并对脱硫后的活性焦水洗再生试验进行研究。研究发现,高变质煤制备的活性焦NM吸附SO_2能力及水洗再生性能均高于低变质煤制备的活性焦SX。水洗再生试验表明,SX活性焦用纯水再生,再生率可达32.67%。用适量碱液再生,再生率可达55.04%,NM活性焦用纯水再生,再生率可达82.43%,用适量碱液再生,再生率可达97.2%。分析焦样发现,碱液再生后SX活性焦平均孔径和比表面积均降低,而碱液再生后的NM活性焦平均孔径和比表面积均有增加。

油气回收技术的现状及进展

介绍了油气回收技术中的吸附法、膜分离法、吸收法和冷凝法的原理和应用,论述了油气回收技术存在的问题和未来的趋势,指出油气回收技术开发的必要性和重要性,为其发展提供技术参考。

多膛炉制备煤基活性炭的中试研究

采用多膛炉中试装置制备活性炭产品的研究表明,在不提高活化层温度条件下,在一定范围内增加炭化料在炉内的停留时间,可以适当提高活性炭产品的吸附性能;通入水蒸汽增加活化层数可以在一定程度上增加活性炭产品的碘值;活化温度对制备活性炭产品的影响最为明显,将活化层的最高温度提升至948℃可制得碘值约910 mg/g的活性炭产品。

我国煤基活性炭应用研究现状与发展趋势

煤基活性炭应用是煤炭清洁高效利用的重要组成部分,基于煤基活性炭具有孔隙结构发达、物理化学性质稳定、吸附性能优良、催化性能佳、易再生等特点而被广泛应用于众多领域,因此研究和归纳我国煤基活性炭的应用研究现状与发展趋势具有重要意义。对近年我国煤基活性炭的应用研究进行归纳分析,阐述煤基活性炭在我国主要应用领域的研究特点,具体探讨其在液相吸附(如水处理、食品加工、贵金属回收、医药领域等)、气相吸附(如烟气净化、挥发性有机物处理等)、催化领域(如催化剂、催化剂载体等)以及超级电容器、电极材料、土壤改良、气体分离、香烟滤器等其他方面的应用研究现状,并展望我国煤基活性炭的研究发展趋势。煤基活性炭可广泛用于市政自来水净化、生活污水与工业污水处理、医药废水处理等水处理领域,同时广泛应用于食品的脱色、除味、纯化等食品加工领域,也已将其大量应用于使用活性炭提取黄金等贵金属及与药物合成中间产物提纯和脱色精制等领域。煤基活性炭在气相吸附领域应用主要体现在烟气净化、挥发性有机物处理等,其技术应用具有较高的竞争力与较大的发展空间。煤基活性炭在催化领域应用现状主要体现在煤基活性炭自身对氧化、还原、卤化、脱氢、裂解、异构化等多种反应具有催化作用,也可作为催化剂的载体,另外还可与其负载的其他物质结合形成络合物催化剂从而达到协同催化的效果。未来需重点关注按应用需求分类生产不同类型的煤基活性炭、优质原料煤的可替代性研究、柱状活性炭新型黏结剂开发、活性炭改性新型技术研究与活性炭产业标准体系建立研究等方向。煤基活性炭作为新材料与碳素材料的重要分支,将会在我国经济的可持续发展中发挥着越来越重要的作用。

活性焦质量控制因素研究

为了提高活性焦的性能,改善其在大气污染及水治理方面的处理效果,分析了活性焦生产工艺中原料煤、黏结剂对其质量的影响,提出了这两者基本的选择原则。在对生产工艺进行总体分析的基础上,认为可以通过配煤提高产品孔隙率。阐述了成型、干燥、炭化和活化等制备过程的工艺参数的控制要点,重点讨论了炭化升温速率、炭化终温和加料量的影响,论述了斯列普活化炉炉压、炉温控制参数范围。最后提出随着活性焦市场竞争的加剧,应当加大研发力度,不断拓宽活性焦的应用领域,才能提高其在市场上的竞争力。

循环脱硫再生过程中活性焦表面性质和孔结构的演变规律

利用固定床反应系统模拟活性焦烟气脱硫及再生过程,进行了10次循环的脱硫再生实验,测定、计算了活性焦硫容;借助XPS和SEM表征再生前后活性焦的表面化学及形貌,测定了活性焦77 K下N2的吸附/解吸等温线,并解析获得了活性焦的BET比表面积和孔容。结果表明,循环脱硫再生过程中活性焦的比表面积和孔容呈上升趋势,分别由312.3 m2/g和0.147 9 cm3/g增加至441.4 m2/g和0.203 0 cm3/g,与此同时表面O元素含量由15.63%逐渐增加至19.09%;随着孔容、比表面积、表面O含量的增加,活性焦的硫容由最初的101.29 mg/g下降至22.56 mg/g,前6个循环活性焦硫容与其表面O含量呈逆向相关关系。表面酸性的增强抑制了SO2在活性焦催化活性位的化学吸附,导致脱硫性能降低。

活性焦联合脱硫脱硝工艺试验研究

为了开发活性焦联合脱硫脱硝工艺,选取一种商用活性焦在微型反应器上进行NH3对NO、SO2脱除影响及NO和SO2脱除交互影响试验,提出了活性焦联合脱硫脱硝工艺路线,并在实验室搭建的模拟装置上进行了工艺路线的模拟试验验证。结果表明,活性焦脱硝是低温SCR反应,NH3的存在使SO2吸附量提高约18%,说明NH3与SO2发生化学反应,有利于SO2脱除,但生成的硫铵会降低工业装置的稳定性;当活性焦无吸附NH3时,NO对SO2脱除无影响,当活性焦吸附NH3时,通入NO前后,SO2出口体积分数由0.15%降至0.13%左右,说明NO对SO2脱除有促进作用;通入SO2气体后,NO出口体积分数由0.045%迅速增至0.065%,说明SO2与NO争抢NH3,不利于脱硝。通过工艺路线模拟试验发现,当联合脱硫脱硝空速为400 h-1时,脱硫效率≥95%,脱硝效率≥70%,验证了活性焦联合脱硫脱硝工艺的可行性。

新型煤化工硫近零排放技术分析

为了实现新型煤化工硫近零排放,介绍了活性焦燃煤烟气净化与煤气脱硫技术的原理、工艺流程及特点,结合2种工艺特点,以活性焦烟气净化再生产生的富SO2气体和煤气脱硫产生的H2S可反应生成硫磺为工艺技术切入点,提出了一种活性焦烟气净化与煤气硫回收技术有机集成的硫近零排放联合工艺,并进行了硫的物料平衡分析。结果表明,60万t/a煤制烯烃项目采用该联合工艺后,可建立起企业内部硫回收利用的循环经济产业链,煤炭中总的硫资源回收率达到85.69%,新增硫磺产能50%,回收硫磺总量为9 254 t/a,可节水60万t/a,且采用活性焦干法烟气净化技术可将燃煤烟气中SO2与NOx等污染物同时脱除,实现了较好的经济与环保效益。

焦化烟气活性焦低温脱硝工艺与反应器设计

为了开发适用于焦化烟气的干法脱硫低温脱硝技术,在现有活性焦脱硫脱硝技术的基础上,针对焦化烟气低硫高硝、排烟温度低、湿度高等特点,选取一种商用活性焦,在试验装置上分别研究了空速、温度、氨氮比和湿度等对活性焦脱硝性能的影响,在此基础上设计了左右并联式、错流移动床反应器结构形式,并根据理论计算和结构设计模型完成反应器图纸设计,建成60万t/a焦炉配套的活性焦干法脱硫低温脱硝工业装置,并在工业装置上开展了72h工业性试验,验证实验室工艺与反应器设计可行性。结果表明,活性焦脱硝适宜的工艺参数条件为:空速300h-1,反应温度140℃,氨氮比1.3,烟气湿度不宜超过16%;以某焦化厂烟气为例,进行了反应器尺寸理论计算,设计出15万Nm^3/h烟气量处理能力的反应器尺寸为8m×33m×4m;工业性试验的烟气温度、氨氮比、湿度均以实验室结果为基准开展试验,烟气平均进口温度约135℃、氨氮比1~1.1∶1、烟气平均湿度12.5%,在此条件下,装置脱硫、脱硝效率分别为99%和89%,在基准氧含量为8%时,SO2和NOx平均排放浓度分别为4mg/m^3和92mg/m^3,满足焦化烟气超低排放指标要求。

活性焦烟气净化反应器研究进展

活性焦干法烟气净化技术具有耗水量少、无二次污染以及吸附剂可循环利用的应用优势,发展前景广阔。作为工艺的核心,反应器研究成为了制约该项技术发展的关键。各行业排放烟气特点不同且污染物排放限值也有所差异,根据烟气特点精准选择反应器类型并对反应器结构进行优化,是提高系统烟气净化效率的有效手段。介绍了目前活性焦烟气净化领域所应用的各类反应器的优缺点及适用范围,论述了反应器内不同类型内构件对气固两相运动状态的影响,最后提出了未来活性焦烟气净化反应器研究及优化的技术方向。反应器床型方面,总结了固定床反应器、移动床反应器、流化床反应器3类反应器的技术优势以及存在的短板。其中,固定床反应器结构简单,通常被应用于活性焦单独脱硫工艺中,烟气处理量小时灵活性较强,随烟气处理量增大,其净化效果降低且需多个反应器并联操作,占地面积大,投入成本高;流化床反应器气固通量大,自动性高,传质传热性能优越,但对内部颗粒磨损作用强,不适合颗粒活性焦,对粉状活性焦有较好的适用性;移动床反应器目前在活性焦烟气净化领域应用最为广泛,具有连续性强、烟气处理量大、对颗粒机械强度要求不高的优点,但其内部结构复杂,物料容易出现异常流动。反应器内构件方面,重点讨论了烟气导流构件、喷氨混合构件、下料构件对系统烟气净化效率的影响。针对反应器内气相流动紊乱的情况,可通过添加导流板或整流层的方式提高反应器内烟气均布性;为了提高喷氨均匀性可在喷氨区设置喷氨构件,提高系统的脱硝效率,较为常见的喷氨构件有静态混合器、喷氨格栅以及涡流构件等,其中静态混合器调控精准,但成本较高且处理能力有限,喷氨格栅能够实现分区控制但易出现管路堵塞问题,涡流构件改造成本低但调控灵活性较差,在工业生产中需根据喷氨量及烟气排放指标灵活选择喷氨构件;为防止固体物料在反应器内运动过程中出现“漏斗流”等异常流动,可在反应器内部添加下料构件,下料构件可有效改善固体物料在反应器内的流动状态。添加内构件后反应器内气固接触增强,系统净化效率明显提升,改造成本降低。最后,明确了未来活性焦烟气净化反应器将向着创新反应器床型,增强行业匹配性,优化反应器结构,降低运行及维护成本的方向发展。

膨润土黏结剂对活性焦脱硝性能的影响

为研究膨润土作为黏结剂对活性焦性能的影响,制备了原料中膨润土质量分数分别为0、10%、20%、30%、40%的活性焦。通过常规指标分析、N2吸附-脱附法、固定床脱硝评价分别考察了不同质量分数膨润土对活性焦碘值、灰分、装填密度、耐磨强度、耐压强度、孔隙结构、脱硝效率等性能的影响。结果表明,膨润土可以替代部分高温煤焦油作为制备活性焦的黏结剂,加入量≤20%时,活性焦的碘值、装填密度、孔隙发达程度以及脱硝效率均有提升;活性焦的灰分和耐压强度受膨润土黏结剂的影响显著,加入量由0增至40%,灰分从7. 76%增至30. 75%,耐压强度从682 N降至114 N;膨润土加入量为20%时活性焦性能较好,碘值406 mg/g,装填密度616 g/L,灰分19. 33%,耐压强度375N,耐磨强度95. 4%,比表面积329. 70 m2/g,脱硝效率73. 2%。