一种从气流中去除氮氧化物和二氧化硫的方法及其装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种从气流中去除氮氧化物和二氧化硫的方法及其装置，属于大气污 染控制和相关环境保护技术领域。
【背景技术】
[0002] 人类活动产生的氮氧化物（NOx)主要包括NO和NO2，其中由燃料燃烧产生的占 90%以上，其次是硝酸生产、化工制药的硝化反应、金属表面和半导体处理等工业过程。NOx 对人有致毒作用，大量的氮氧化物排放还是引起大气光化学雾和酸雨的主要原因之一。大 气环境二氧化硫污染物主要产生于化石燃料燃烧过程。中国环境状况公报统计数据表明我 国城市酸雨中氮氧化物的贡献在不断增加，一些地方的酸雨污染性质已开始由硫酸型向硝 酸根离子不断增加的复合型转化（国家环保部：2010年中国环境状况公报）。近年来，国家 新制定了一些法律、法规，对二氧化硫和氮氧化物特别是火电等燃烧过程排放的二氧化硫 和氮氧化物作出了更加严格的控制和减排规定。
[0003] -般地，火力发电厂等以化石燃料燃烧产生的烟气中的氮氧化物浓度约为几百到 几千ppm，其中90 %以上是一氧化氮。目前选择性催化转化法（SCR)是目前治理烟气NOx的 主要手段之一，但催化剂对运行条件要求严格，需要氨作为还原剂，气流中含有硫化物和粉 尘等对催化剂的寿命影响很大，特别是对以煤为燃料的火电厂的运行费用很高；湿法是采 用各种液体对NOx进行吸收，是低温排放源处理的主要方法，主要有氧化吸收法和还原吸 收法两种，其中，氧化法是采用过氧化氢、次氯酸钠和高锰酸钾等作为氧化吸收剂，进行吸 收处理；还原法是采用亚硫酸钠、硫化钠和尿素等作为还原剂，进行吸收处理。但对含一氧 化氮较多氮氧化物，由于一氧化氮在溶液中的溶解度很小，吸收效率较低，且药剂较贵，运 行使用费用高。因此，研究开发提高新型烟气氮氧化物的净化技术，是该技术工业应用中急 需解决的问题。烟气中的二氧化硫往往和氮氧化物同时存在，二氧化硫的治理目前主要采 用石灰/石灰石溶液吸收为主，需要把溶液中的亚硫酸根进一步氧化才能提高吸收效果。
[0004] 本发明的目的是提供一种方法，使气流中氮氧化物和/或二氧化硫在较低温度下 得到去除，从而达到气体净化的目的。
【发明内容】
[0005] 本发明所要解决的首要技术问题是提供一种从气流中去除氮氧化物和二氧化硫 的方法，它具有操作简单，运行可靠，处理效率高。
[0006] 本发明所要解决的另一个技术问题是提供使用上述方法的投资成本低，运行费用 低廉，处理量大的专用装置。
[0007] 本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种从气流中去除氮氧化物和二 氧化硫的方法，其特征是把被处理气体导入气-固反应塔，同时向气-固反应塔导入氯化铁 固体颗粒，气流中的氮氧化物和/或二氧化硫在气-固反应塔与氯化铁发生化学吸附反应 而被吸收，生成固体产物，反应过程产生的少量氯化氢气体可经固体或液体吸收剂吸收后 得到去除，从而达到气体净化目的。
[0008] 本发明所述的氮氧化物包括一氧化氮和二氧化氮，主要含有一氧化氮。所述的技 术方案中，氮氧化物或二氧化硫与氯化铁的气固吸附化学反应的固体产物为氯化铁与氮氧 化物或二氧化硫的络合物和相关盐类。
[0009] 本发明所述的气流主要为火力发电，冶炼等以化石燃料燃烧产生的含有氮氧化物 和二氧化硫的烟气，也可是其他工业过程产生的相关气流。一般烟气中氮氧化物和二氧化 硫的浓度在1% (体积含量）以下，对于其他工业气流中氮氧化物和/或二氧化硫浓度高于 1% (体积含量）时，也适用本发明所述的方法。本发明所述的气-固反应塔可采用化工单 元操作常用的固定床、移动床、沸腾床、流化床和循环流化床等反应塔，具体可参看化工反 应相关设备手册，效果大体相当。以循环流化床反应系统为例，所述的气-固反应塔的侧下 部设置有连接气流的气体进口，中部设置有或氯化铁颗粒加入口，在塔体的下部气体进口 上方设置有气流分布器，使塔内气固充分混合反应，塔体的上部设置有连接管，所述的气流 通过连接管与气固分离器相连，经气固分离器气固分离后，气流从气固分离器的上部排出， 固体颗粒从气固分离器下部排出，其中部分颗粒可重新返回塔内参加反应，可根据反应程 度调节物料重新返回塔内参加反应的比例（范围可为0-100% )。
[0010] 本发明所述的气-固反应塔内的反应温度范围一般为35°C -95°c，优先温度范围 为40°C -75°C。反应过程气固接触时间一般为0. 2s-100s，优先取为ls-15s。氯化铁与氮 氧化物或二氧化硫化学吸附反应的化学计量比约为1，实际操作过程，氯化铁的投加量可根 据反应塔形式、气流温度、反应持续时间和转化率等要求而确定。对于循环流化床气-固 反应塔，氯化铁与氮氧化物或二氧化硫的摩尔比一般为0. 5-100,摩尔比越大反应效果越 好，但运行费用上升，优先取为5-30,对于固定床、移动床、沸腾床和流化床，无特定要求， 视需要投加。所述的氯化铁固体颗粒，一般为粉末状，可以采用工业化商品，粒径一般为 0.0 lmm-Imm的颗粒粉末，粒径小些为好。也可采用把石英砂、陶瓷或沸石等颗粒填料与氯化 铁粉末按一定比例混合后导入气-固反应塔，以提高反应塔内气固混合效果和气体接触面 积、降低流动阻力，提高反应效率和物料的利用率，一般比例最大为99%，具体可根据反应 塔形式和操作参数确定，一般采用流化床反应塔，填料的比例可低些，固定床反应塔的可高 些。如在固定床气-固反应塔内混合50 % (体积比）的粒径约为的石英砂后，可 提高反应效率20%以上。气流中的氧气含量变化对氮氧化物和二氧化硫的去除影响不大。 [0011] 反应后得到的固体产物可以通过加热等方式释放出被吸收的氮氧化物和二氧化 硫，同时得到氧化铁副产品，加热温度范围一般为l〇5°C以上，优先为150°C -350°C，也可 把固体产物溶解于清水等溶剂后放出被吸收的氮氧化物和二氧化硫气体，可回收硝酸和硫 酸，进一步处理后也可回收氧化铁副产品，固体产物也可用来再生氯化铁后可循环使用。
[0012] 与现有技术相比，本发明的优点在于：采用氯化铁在一定温度下与气流中