基于羟基和硫酸根自由基氧化的同时脱硫脱硝脱汞方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及燃烧烟气污染物控制领域，具体涉及一种基于羟基和硫酸根自由基氧 化的同时脱硫脱硝脱汞方法。
【背景技术】
[0002] 工业生产和燃烧过程中产生的S02、NOx以及Hg能够引起酸雨、光化学烟雾和致 癌等严重的大气污染问题，危害人类健康和生态平衡。因此，研发有效的烟气脱硫脱硝脱汞 方法是各国环保科技人员的重要任务之一。在过去的几十年，尽管人们开发了大量的烟气 脱硫脱硝脱汞技术，但现有的各种脱硫脱硝脱汞技术在研发当初仅针对单一污染物为脱除 目标，无法实现多污染物的同时脱除。例如，目前应用较多的烟气脱硫脱硝技术主要为石灰 石-石膏湿法烟气脱硫技术和氨选择性催化还原法。这两种方法虽然可以单独脱硫脱硝， 但无法在一个反应器内实现同时脱除。两种工艺的叠加使用虽然可以实现同时脱硫脱硝， 但造成整个系统复杂，占地面积大，投资和运行成本高等不足。
[0003] 随着人类对环保要求的不断提高，针对烟气中汞排放控制的法律法规也逐渐出 台，但目前还没有一种经济有效的烟气脱汞技术获得大规模商业应用。如果在现有的脱硫 和脱硝系统尾部再次增加单独的烟气脱汞系统，则势必将造成整个系统的初投资和运行费 用进一步增加，最终很难以在发展中国家获得大规模商业应用。综上所述，如果能够在一个 反应器内将S0 2、N0X、Hg同时脱除，则有望大大降低系统的复杂性和占地面积，进而减少 系统的投资与运行费用。因此，开发经济有效的硫/氮/汞同时脱除技术是该领域当前的 热点问题。
【发明内容】
[0004] 本发明涉及一种基于羟基和硫酸根自由基氧化的同时脱硫脱硝脱汞方法，所述的 方法是采用紫外光辐射分解过氧化物产生强氧化性的羟基或硫酸根自由基作为氧化剂，在 撞击床中氧化脱除烟气中的有害气体SO 2、NOjP Hg °。
[0005] 本发明所采用的方法的反应过程及原理：
[0006] 1、由图1所示，采用电子自旋共振光普仪可测定到紫外光辐射过氧化氢系统中产 生了羟基自由基。因此，紫外光辐射分解过氧化氢首先是释放了具有强氧化性的羟基自由 基，具体过程可用如下的化学反应（1)表示：
[0007] H202+UV - 2 · OH (1)
[0008] 2、由图2所示，采用电子自旋共振光普仪可测定到紫外光辐射过硫酸铵系统中产 生了硫酸根和羟基自由基。因此，紫外光辐射分解过硫酸盐首先是释放了具有强氧化性的 硫酸根和羟基自由基，具体过程可用如下的化学反应（2)和（3)表示：
【主权项】
1. 一种基于羟基和硫酸根自由基氧化的同时脱硫脱硝脱汞方法，其特征在于：来自排 放源的烟气经过烟气降温器降温后，分别进入两个烟道，烟气被分为两部分；两部分烟气分 别与过氧化物溶液混合后形成雾化的气液混合物，由高速喷嘴喷入撞击床；所述两部分气 液混合物由同轴对向布置的高速喷嘴喷入撞击床，两股雾化的气液混合物在撞击床内发生 对向撞击混合，所述两股雾化的气液混合物的撞击平衡点位于撞击床的垂直中心线上；撞 击床内的紫外光辐射分解溶液中的过氧化物，产生强氧化性的羟基或硫酸根自由基作为氧 化剂，紫外光有效辐射强度为20yW/cm2-500yW/cm2,紫外线有效波长为180nm-275nm;在 撞击床中氧化脱除烟气中的有害气体S02、NO,和Hg反应产生的二价汞进入汞分离塔分 离回收，硫酸和硝酸溶液进入吸收塔产生硫酸铵和硝酸铵溶液，最后进入蒸发结晶塔产生 固态硫酸铵和硝酸铵。
2. 根据权利要求1所述的一种基于羟基和硫酸根自由基氧化的同时脱硫脱硝脱汞 方法，其特征在于：排放源内的烟气经过烟气降温器降温，撞击床的烟气入口温度不高于 75。。。
3. 根据权利要求1所述的一种基于羟基和硫酸根自由基氧化的同时脱硫脱硝脱汞 方法，其特征在于：烟气与过氧化物的有效液气比为lL/m3-15L/m3,过氧化物的浓度位于 0. 4mol/L-2. 5mol/L之间，溶液的pH位于1. 0-8. 5之间，溶液温度不高于75°C，烟气中SO2 、N0X、Hg°的含量分别不高于1000 Oppm、2000ppm、500yg/m3。
4. 根据权利要求3所述的一种基于羟基和硫酸根自由基氧化的同时脱硫脱硝脱汞方 法，其特征在于：烟气中的S02、NO#Hgtl浓度分别为2000ppm，400ppm以及50yg/m3， 烟气温度为50°C，紫外光波长为254nm，UV辐射强度为65yW/cm2,过氧化氢的摩尔浓度为 0? 2mol/L，溶液pH为 3. 5,液气比为 3. 5L/m3。
5. 根据权利要求3所述的一种基于羟基和硫酸根自由基氧化的同时脱硫脱硝脱汞方 法，其特征在于：烟气中的S02、NOAHgtl浓度分别为2000ppm，400ppm以及50yg/m3,烟气 温度为50°C，紫外光波长为254nm，UV辐射强度为30yW/cm2,过硫酸铵摩尔浓度为I. 2mol/ L，溶液pH为3. 5,液气比为2L/m3。
6. 根据权利要求1所述的一种基于羟基和硫酸根自由基氧化的同时脱硫脱硝脱汞方 法，其特征在于：所述的排放源是燃煤锅炉，垃圾焚烧炉，石油化工设备，生物质燃烧锅炉和 医疗废弃物焚烧炉中的任一种。
7. 根据权利要求1所述的一种基于羟基和硫酸根自由基氧化的同时脱硫脱硝脱汞方 法，其特征在于：所述的过氧化物是双氧水、过硫酸铵、过硫酸钠和过硫酸钾中的一种或 两种以上的混合。
【专利摘要】本发明涉及一种基于羟基和硫酸根自由基氧化的同时脱硫脱硝脱汞方法，所述的方法是采用紫外光辐射分解过氧化物产生强氧化性的羟基或硫酸根自由基作为氧化剂，在撞击床中氧化脱除烟气中的SO2﹑NOx和Hg0。来自排放源的烟气与过氧化物溶液混合后由同轴对向布置的高速喷嘴喷入撞击床，两股雾化的气液混合物在撞击床内发生对向撞击混合。紫外光辐射分解溶液中的过氧化物产生羟基或硫酸根自由基氧化脱除SO2﹑NOx和Hg0，反应产生的二价汞进入汞分离塔分离回收，而硫酸和硝酸溶液进入吸收塔产生硫酸铵和硝酸铵溶液，最后进入蒸发结晶塔产生固态硫酸铵和硝酸铵。该系统能够实现SO2﹑NOx和Hg0的100％脱除，且脱除过程无二次污染，具有广阔的市场应用前景。
【IPC分类】B01D53-64, B01D53-74, B01D53-60
【公开号】CN104785076
【申请号】CN201510190593
【发明人】刘杨先, 王燕, 张军, 阮小娇
【申请人】南京朗洁环保科技有限公司
【公开日】2015年7月22日
【申请日】2015年4月21日