离子液体催化剂液相脱硫脱硝设备及工艺的制作方法

本发明涉及废气处理，尤其是涉及一种离子液体脱硫脱硝设备及工艺。

背景技术：

氮氧化物(nox)、二氧化硫是大气主要污染物之一，也是大气污染治理和环境保护的重点和难点。我国以煤炭为主的能源结构在今后几十年内不会发生显著变化，煤炭的燃烧易造成严重空气污染，特别是燃煤烟气中的nox、二氧化硫对人类健康和环境危害极其严重。在不远的将来，环境问题将成为制约经济发展的重要因素，保护和改善环境是保证我国经济可持续发展的必要条件。此外玻璃窑炉生产过程温度高，单位产品的氮氧化物排放量大，脱硝压力也较大。而选择性催化还原技术(scr)是目前应用最为广泛的烟气脱硝技术，对于控制氮氧化物的排放具有重要作用，常用的还原性气体为氨气；而为了提高烟气净化效率，在处理时使烟气同时脱硫脱硝是有效的方法，其中采用液相脱硫脱硝时往往从塔底通入烟气，并从塔顶喷下含有催化剂的液体，烟气在塔内在催化剂作用下与还原性气体反应后，废液从出液口排出，净化后的烟气即可进入排气装置。同时待脱硝气体往往含有大量粉尘，在脱硝步骤前通常需要先经过除尘工艺以免脱硫脱硝催化剂失效。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提供一种能够低温脱硫脱硝的烟气处理工艺。

本发明的技术方案是提供一种离子液体催化剂液相脱硫脱硝设备，包括脱硫脱硝塔，所述脱硫脱硝塔由上至下依次为反冲段、反应段、除尘段和集灰段；所述反冲段顶部设有一反冲气体进口；所述反应段下端设有脱硝液出口，上端分别设有烟气出口和氨气进口，所述反应段内部设有紊流装置，所述紊流装置上设有喷淋头；所述除尘段与反应段之间设有安装板，安装板安装有多个除尘管，除尘段下端设有烟气进口；所述除尘管包括头部、颈部和本体，其中颈部具有一圈凹向脱硫脱硝塔顶的颈部凹槽，从而使与颈部相连的头部形成一圈向塔底凸出的头部凸缘，对应地安装板上具有一圈与颈部凹槽相嵌合的安装凸缘以及容置头部凸缘的安装凹槽。

所述反应段内的紊流装置为双螺旋桨叶，喷淋头设置在双螺旋桨叶的边缘处，用以将经过除尘过滤的气体和氨气打散进入反应段中，同时喷淋头喷出的脱硝液流经桨叶叶面时部分液体由于离心作用被甩出与反应段内的除尘气体反应并起到一定的紊流作用，另外除尘气体也可与脱硝液在桨叶叶面上反应从而增加了脱硝液与除尘气体的反应时间，使除尘气体的脱硝效果更好。

所述除尘管颈部凹槽与安装板安装凸缘之间形成的空隙用陶瓷纤维隔离垫填充，以防止未经除尘的气体直接通过该空隙漏进反应段中。

所述除尘管颈部凸缘未完全占满安装板的安装凹槽，空余的安装凹槽空间用以聚集脱硝液，以达到液封目的从而避免反应段与除尘段之间的气液未经处理而进行交流。

所述安装板的安装凸缘高度不小于安装板厚度，空余的安装凹槽的边沿处开有溢液口，溢液口连通位于安装板内部的溢液通道，所述溢液通道出口连通脱硝液出口，保证脱硝液能够及时通过脱硝液出口排出，加快烟气处理过程，提高处理效率，同时防止脱硝液溢入除尘段中，影响除尘效率。

所述溢液口在空余的安装凹槽的边沿处沿除尘管周向均匀分布，溢液通道布置为每一除尘管具有至少一条环形通道，相邻环形通道之间通过至少一条直道相连。

所述烟气进口、烟气出口、氨气进口、脱硝液出口、反冲气体进口均设有阀门，用以控制各口的开闭。

所述烟气出口连接烟气排放或后处理装置，所述脱硝液出口连接废液回收处理装置。

所述除尘段与集灰段之间还设置有振动筛用以更好地将灰尘收集进入集灰装置，并通过出灰口清理。

本发明的技术方案是提供一种离子液体催化剂液相脱硫脱硝工艺，步骤包括：

s1.保持烟气进口、烟气出口、脱硝液出口、氨气进口开启，关闭反冲气体进口，通入烟气，同时喷淋脱硝液；

s2.烟气进入塔内的空速为500～1200m³/h，氨气与空气的混合气空速为10000～20000m³/h，塔内设有螺旋桨叶，螺旋桨叶转速为5～20r/min；

s3.处理过程中及时将脱硝液从脱硝液出口处泵出，以免安装板上积留脱硝液，以减少脱硝液对安装板的腐蚀，同时防止由于脱硝液不能及时从安装板内的溢流通道排出而渗入除尘段，影响除尘段的除尘效果；

s4.运行一定时间后，关闭氨气进口、烟气出口、脱硝液出口和烟气进口，关闭螺旋桨叶并停止喷淋，打开出灰口和反冲气体出口，开启振动筛，通入反冲气体，将聚积于除尘管外壁的灰尘通过反冲气体吹落，并经由集灰装置收集清理。

所述步骤s1中脱硝液为离子液体脱硝液，其中催化活性组分为氯化铁、氯化铜、氧化镧或者氧化铈中的一种或者多种。

本发明的优点和有益效果：采用脱硫脱硝塔对烟气进行除尘脱硫脱硝，除尘管与安装板通过颈部凹槽与头部凸缘与安装凸缘和安装凹槽配合，简单改进即可实现反应段与除尘段的液封，达到良好的隔离效果，采用湿法脱硝并在处理过程中控制烟气和其他反应气体的空速能够高效处理大量的烟气，提高烟气除尘脱硝效率。

附图说明

图1是本发明的过滤除尘脱硝一体化设备结构示意图。

图2是图1中a处的放大示意图。

图3是图1中安装板的局部俯视示意图。

附图标记：1-喷淋头栅板，2-喷淋头，3-烟气进口，31-阀门，4-集灰装置，41-出灰口，5-烟气出口，51-阀门，6-脱硝液出口，7-隔板，8-除尘管，81-颈部凹槽，82-头部凸缘，9-安装板，91-溢液通道，92-溢液口，93-安装凸缘，94-安装凹槽，95-隔离垫，10-反冲气体进口，101-阀门，11-振动筛，12-氨气进口，121-阀门，13-双螺旋桨叶

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步说明。

实施例1

本发明提供一种离子液体催化剂液相脱硫脱硝设备，包括脱硫脱硝塔，所述脱硫脱硝塔由上至下依次为反冲段、反应段、除尘段和集灰段；所述反冲段顶部设有一反冲气体进口10；所述反应段下端设有脱硝液出口6，上端分别设有烟气出口5和氨气进口12，所述反应段内部设有紊流装置双螺旋桨叶13，桨叶的边缘设有喷淋头2；所述除尘段与反应段之间设有安装板9，安装板安装有多个除尘管8，除尘段下端设有烟气进口3；所述除尘管8包括头部、颈部和本体，其中颈部具有一圈凹向脱硫脱硝塔顶的颈部凹槽81，从而使与颈部相连的头部形成一圈向塔底凸出的头部凸缘82，对应地安装板9上具有一圈与颈部凹槽相嵌合的安装凸缘93以及容置头部凸缘的安装凹槽94。

其中反应段的双螺旋桨叶13，用以将经过除尘过滤的气体和氨气打散进入反应段中，同时喷淋头喷出的脱硝液流经桨叶叶面时部分液体由于离心作用被甩出与反应段内的除尘气体反应并起到一定的紊流作用，另外除尘气体也可与脱硝液在桨叶叶面上反应从而增加了脱硝液与除尘气体的反应时间，使除尘气体的脱硝效果更好。烟气出口处的除尘脱硝塔壁上设有隔板7以防脱硝液被桨叶甩至烟气出口管内，难以回收脱硝液。

所述除尘管颈部凹槽81与安装板安装凸缘93之间形成的空隙用陶瓷纤维隔离垫95填充，以防止未经除尘的气体直接通过该空隙漏进反应段中。

所述除尘管颈部凸缘82未完全占满安装板的安装凹槽94，空余的安装凹槽空间用以聚集脱硝液，以达到液封目的从而避免反应段与除尘段之间的气液未经处理而进行交流。

所述安装板的安装凸缘93高度不小于安装板9的厚度，空余的安装凹槽的边沿处开有溢液口92，溢液口91连通位于安装板内部的溢液通道91，所述溢液通道91出口连通脱硝液出口6，保证脱硝液能够及时通过脱硝液出口排出，加快烟气处理过程，提高处理效率，同时防止脱硝液溢入除尘段中，影响除尘效率。

所述溢液口92在空余的安装凹槽的边沿处沿除尘管8周向均匀分布，溢液通道91布置为如图3所示每一除尘管具有至少一条环形通道，相邻环形通道之间通过至少一条直道相连。

所述烟气进口3、烟气出口5、氨气进口12、脱硝液出口6、反冲气体进口10均设有阀门，用以控制各口的开闭。

所述烟气出口5连接烟气排放或后处理装置，所述脱硝液出口6连接废液回收处理装置。

所述除尘段与集灰段之间还设置有振动筛11用以更好地将灰尘收集进入集灰装置，并通过出灰口清理。

本发明还提供一种过滤除尘脱硝一体化工艺，步骤包括：

s1.分别打开烟气进口阀门31、烟气出口阀门51、脱硝液出口阀门61、氨气进口阀门121，关闭反冲气体进口处的阀门101，通入烟气和氨气(此处所述氨气为氨气与空气的混合气体)，烟气出口5连接抽气泵(图中未示出)以使烟气进入除尘脱硝塔并依序经过除尘段和反应段，同时打开喷淋头2喷淋离子液体(催化活性组分为氯化铁，质量浓度为10％)，开启双螺旋桨叶13进行搅拌；

s2.控制烟气进入的空速为800m³/h，氨气与空气的混合气空速为20000m³/h，螺旋桨叶转速为10r/min；

s3.处理过程中及时将脱硝液从脱硝液出口6泵出，以免安装板9上积留脱硝液，以减少脱硝液对安装板的腐蚀，同时防止由于脱硝液不能及时从安装板内的溢流通道排出而渗入除尘段，影响除尘段的除尘效果；

s4.运行一定时间后，关闭烟气进口阀门31、烟气出口阀门51、脱硝液出口阀门61、氨气进口阀门121，关闭螺旋桨叶并停止喷淋，打开出灰口41和反冲气体出口处的阀门101，开启振动筛11，通入反冲气体，将聚积于除尘管8外壁的灰尘通过反冲气体吹落，并经由集灰装置4收集清理。

实施例2

本实施例的设备同实施例1。

本实施例的过滤除尘脱硝一体化工艺中，将实施例1步骤s1中的离子液体脱硝液的催化活性组分更换为氯化铜，质量浓度为10％，其余步骤同实施例1。

实施例3

本实施例的设备同实施例1。

本实施例的过滤除尘脱硝一体化工艺中，将实施例1步骤s1中的离子液体脱硝液的催化活性组分更换为氧化镧，质量浓度为9％，其余步骤同实施例1。

实施例4

本实施例的设备同实施例1。

本实施例的过滤除尘脱硝一体化工艺中，将实施例1步骤s1中的离子液体脱硝液的催化活性组分更换为氧化铈，质量浓度为9％，其余步骤同实施例1。

采用本发明的设备及工艺步骤后除尘脱硝效果如下表所示：

由上表可知，本发明设备和工艺的除尘和脱硫脱硝效果良好，完全能够满足排放标准的要求。

本发明实施例涉及到的材料、试剂和实验设备，如无特别说明，均为符合工业废气处理领域的市售产品。

以上所述，仅为本发明的优选实施例，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的核心技术的前提下，还可以做出改进和润饰，这些改进和润饰也应属于本发明的专利保护范围。与本发明的权利要求书相当的含义和范围内的任何改变，都应认为是包括在权利要求书的范围内。