一种液相联合吸收烟气同时脱硫脱硝一体化工艺的制作方法

文档序号:11100327阅读:818来源:国知局
一种液相联合吸收烟气同时脱硫脱硝一体化工艺的制造方法与工艺

本发明涉及大气污染控制技术领域和脱硫脱硝技术领域,具体涉及一种液相强碱和强氧化剂联合化学吸收烟气同时脱硫脱硝一体化工艺。



背景技术:

现阶段我国大气污染问题严重,特别是华北地区,雾霾天数增加。国家最新烟气排放标准大幅提高。为保护人体健康和生态环境,对以燃煤为主的烟气进行了严格的脱硫脱硝规定,对不达标的企业进行了限产与转产处理,国家治理力度空前加大。

目前,在工业上的烟气脱硫脱硝技术方面,国内外比较成熟的技术仍是石灰-石膏法脱硫和高温催化下的氨气还原法,这两步法脱硫脱下技术效率低下技术落后,占地面积大,运行成本高。工业化的同时烟气脱硫脱硝技术主要是高耗能的电子脉冲法和超高温非选择性还原法,还没有常低温高效同时脱硫脱硝一体化装置技术。

在开发中的同时脱硫脱硝技术中,公开号为CN102698599A的中国发明专利是以尿素为吸收剂的以沸石负载Ni-Ce为催化剂,形成浆态固液混合物,吸收后固体物质经滤布过滤后循环使用,工艺比较复杂。

公开号为CN105413399A的中国发明专利是以两价铁配位的络合物为催化剂,在一个复杂的大塔中完成脱硫与脱硝过程,同时塔外配有脱硫液与脱硝吸收液的再生装置和换热装置,整个吸收系统处理能力有限,脱除率不高。

公开号为CN105413399A的中国发明专利是臭氧为气相氧化剂进行强化氧化脱硝,用弱酸和弱碱进行脱硫脱硝。并发明了一种单塔复杂结构同时脱硫脱硝系统,但没有给出具体的脱除效果。

公开号为CN1883768A的中国发明专利是利用小型单塔为主体,利用漂白粉为主要氧化剂,气体过吸收液层鼓泡反应,且随着漂白粉及助剂含量的增加脱硫率和脱硝率增加,高达95%和85%以上。

公开号为CN102580496A的中国发明专利是在100-150摄氏度和一个大气压下,利用氢氧化钙或液相强氧化剂过氧化氢、次氯酸钠以及氯化锰和氯化铁助剂的单独作用下,设计了单塔的两次化学吸收结构,使烟气的处理能力达到了5m3/h甚至更大,较好的同时脱硫率和脱硝率比上述有所提高。



技术实现要素:

本发明提供一种强碱性物质和强氧化剂吸收及助剂的双塔联合烟气同时脱硫脱硝一体化工艺,解决了现有的烟气脱硫脱硝需要采用两套单独的设备分别进行脱除的问题,同时提高了脱除效率和减低了脱除成本。

本发明采用的技术方案是:利用强碱和强氧化剂及助剂的水溶液联合作为吸收剂,组成双塔工艺,在常压和常低温下对烟气进行同时脱硫脱硝。

所述的双塔工艺分别指装有强碱的碱液塔和装有氧化剂的氧化塔,两个塔的排列次序是可以碱液塔在前氧化塔在后,也可以氧化塔在前碱液塔在后,串联使用,或者这其中的一个塔单独使用,两个塔可处于同样的反应条件或不同条件。

所述的两种吸收液分别为强碱水溶液和强氧化剂及助剂的水溶液,其浓度都在0.001—1.00mol/L范围。

所述的强碱性物质包括:氢氧化钾,氢氧化钠,氢氧化钙等其中的一种。

所述的强氧化性物质包括:双氧水、次氯酸钠、高锰酸钾、亚氯酸钠、重铬酸钾等,及其它们组合;它们的助剂包括硝酸铜、硝酸铁、硝酸镁、碳酸钠等,其中的一种或两种。

该联合吸收反应的工艺条件为:两个装置的吸收温度都可在 0--70摄氏度和常压下进行,两个吸收液的pH控制在4—14。

该联合吸收反应器的气液流动条件为:两个装置的气体经过液自下向上过液层鼓泡吸收,吸收液可由泵循环自下向上循环并喷淋,尾气从后塔上端排除。

在该工艺的碱液塔中以脱除二氧化硫为主,以脱除氮氧化物为辅,发生氧化与中和反应;在氧化塔中以脱除一氧化氮为主,以脱除二氧化硫为辅,并同时发生氧化还原与中和反应。两个塔中的反应产物以硫酸盐、亚硫酸盐、硝酸盐、亚硝酸盐为主,可回收利用。

本发明提供的湿法双塔联合同时脱硫脱硝工艺的设备制造简单、原料易得,投资和运营成本比传统工艺下降很多,占地面积小,效能高,可达到75-98%的氮氧化物去除效率和90-99%以上的脱硫效率。

附图说明

附图1为发明所述同时脱硫脱硝的结构示意图;

附图中标记为:1-碱液吸收塔、2-氧化剂吸收塔、3-碱液贮槽、4-氧化剂及助剂贮槽、5-碱液循环泵、6-氧化液循环泵、7-烟气出口、8-烟气出口、9、碱液排出口、10-氧化液排出口、11、12-分别为碱液和氧化液及助剂加入口。

具体实施方式

按附图1所示的湿法双塔联合同时脱硫脱硝工艺,烟气从碱液吸收塔的底部进入,从碱液吸收塔顶部排放直接进入氧化吸收塔底部,从氧化塔顶部排放,在两个吸收塔中烟气与吸收液充分接触,烟气中的氮氧化物和二氧化硫被吸收净化后排放,碱液与氧化吸收液分别贮存于新鲜的碱液和氧化吸收液贮槽中,用泵进行循环使用,并对部分循环的吸收液和生成的固体沉降物定期排放,进入后处理槽进行回收处理。按照需要定期从新鲜的碱液储槽和氧化剂储槽从循环储槽上部补入。

实施例1

在400ml水溶液中,配制浓度为0.04mol/L的高锰酸钾溶液,混合烟气流量为600mL/min,氧气含量为0.3-0.6%,二氧化碳18.1%,二氧化氮99.4ppm,二氧化硫初始浓度为1193ppm,一氧化氮初始浓度为1968ppm,在室温15摄氏度和常压下,气体从反应器底部鼓泡通过液层,从反应器顶部流出排放。用M9000气体分析仪测得出口处二氧化硫的浓度为0,一氧化氮的浓度为370ppm,二氧化氮的浓度为18.5ppm,其二氧化硫和氮氧化物的转化率分别为100%和80.3%。

实施例2

在实施例1的实验条件中,其它条件基本不变,只向0.04mol/L高锰酸钾钾吸收液中又补加20mL的次氯酸钠,测得烟气中二氧化硫进入反应器和流出反应器的浓度分别为1305ppm和0ppm,一氧化氮和二氧化氮流入和流出反应器的浓度分别为1964 ppm、99.3ppm和141ppm、7.6ppm,其二氧化硫和氮氧化物的转化率分别为100%和88%。

实施例3

在400ml水溶液中,配制浓度为0.04mol/L的亚氯酸钠溶液,混合烟气流量为600mL/min,氧气含量为0.3-1.0%,二氧化碳17.5-18.2%,二氧化氮97.3ppm,二氧化硫初始浓度为1351ppm,一氧化氮初始浓度为1924ppm,在室温15摄氏度和常压下实验时间为2小时,气体从反应器底部鼓泡通过液层,从反应器顶部流出排放。测得出口处二氧化硫的浓度均为0,一氧化氮的平均浓度为9ppm,二氧化氮的平均浓度为0.3ppm,其二氧化硫和氮氧化物的转化率分别为100%和99.7%。

实施例4

用两个1L的容器,进行串联组合,分别装入氢氧化钠2g和高锰酸钾2.53g,混合烟气流量为65L/h,氧气含量为0.2-0.4%,在常压25摄氏度下,二氧化碳17.8-18.3%,二氧化氮97.3ppm,二氧化硫初始浓度为1351ppm,一氧化氮初始浓度为1924ppm,在室温15摄氏度和常压下实验时间为2小时,气体从反应器底部鼓泡通过液层,从反应器顶部流出排放。测得出口处二氧化硫的浓度均为0,一氧化氮的平均浓度为9ppm,二氧化氮的平均浓度为0.3ppm,其二氧化硫和氮氧化物的转化率分别为100%和99.7%。

实施例5

用两个1L的容器串联组合,分别装400mL水,再加入氢氧化钠2g和亚氯酸钠0.9g,混合烟气流量为100L/h,氧气含量为0.4-1.2%,在常压18摄氏度下,二氧化碳17.6-18.1%,二氧化氮210ppm,二氧化硫初始浓度为3538ppm,一氧化氮初始浓度为4200ppm,在室温15摄氏度和常压下,气体从反应器底部鼓泡通过液层,从反应器顶部流出排放。测得出口处二氧化硫的浓度均为0,一氧化氮的平均浓度为605ppm,二氧化氮的平均浓度为29.6ppm,其二氧化硫和氮氧化物的转化率分别为100%和84.5%。

实施例6

在直径0.12m、高1m的两个完全相同的圆柱塔中,进行串联组合,第一个塔装有塔釜循环液槽,体积19L,加入202g氢氧化钠,在另个氧化吸收塔中的塔釜装有氧化液循环槽89L,加入高锰酸钾浓度为0.4mol/L,碱液与氧化液由泵循环到塔的顶部进行向下喷淋吸收,循环流量维持在8-18L/min,烟气的流量为1.0m3/h.当入口的二氧化硫和氮氧化物总浓度分别为1400ppm和1064ppm时,测得出口处烟气中平均的二氧化硫和氮氧化物总浓度分别为0ppm和140ppm,其二氧化硫和氮氧化物的平均去除率分别为100%和86.8%。

实施例7

在实施例6中的圆柱塔双塔串联组合工艺中,分别加入亚氯酸钠和硝酸铜,浓度为0.01mol/L和0.001mol/L,在第二个塔中装有氢氧化钾0.02mol/LpH=14,碱液与氧化液由泵循环向下喷淋吸收,烟气的流量为1.8 m3/h.当入口的二氧化硫和氮氧化物总浓度分别为2643ppm和1718ppm时,测得出口处烟气中平均的二氧化硫和氮氧化物总浓度分别为120ppm和210ppm,其二氧化硫和氮氧化物的平均去除率分别为95.5%和87.7%。

实施例8

在同样的实施例6中的圆柱塔双塔串联组合工艺中,分别向水中加入高锰酸钾590g,碳酸钠助剂20g和氢氧化钠650g,分别为8.5和 pH=14。烟气从塔釜的两个吸收液先通过液层向上鼓泡进入塔内,再经由循环泵向下喷淋吸收,吸收后的尾气从后面的上部排除。烟气的流量为3.0 m3/h,连续运行3小时.当入口的二氧化硫和氮氧化物总浓度分别为1800-2200ppm和770-880ppm时,测得出口处烟气中平均的二氧化硫和氮氧化物总浓度分别为60-110ppm和80-120ppm,其二氧化硫和氮氧化物的平均去除率分别为95-97%和86-90%。

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