一种去除气流中的氮氧化物的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种去除气流中的氮氧化物的方法，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。NO x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。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，对氮氧化物特别是火电等燃烧过程排 放的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NO x的主 要手段之一，但催化剂对运行条件要求严格，反应温度较高，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，是化工工业等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。但湿法对含一氧化氮较多的氮氧化物，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，研究开发新的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。
[0004] 本发明的目的是提供一种方法，使气流中氮氧化物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] 本发明所要解决的技术问题是提供一种去除气流中的氮氧化物的方法，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:一种去除气流中的氮氧化物的方 法，其特征是把被处理气体导入气-固反应塔，同时向气-固反应塔导入聚合氯化铁或聚合 氯化铝铁固体颗粒，在气-固反应塔内，聚合氯化铁或聚合氯化铝铁在一定温度下被活化和 发生分解并与气流中的氮氧化物发生气固化学反应，气流中的氮氧化物被吸收生成固体产 物，从而达到气体净化目的，反应过程产生的少量氯化氢气体可由固体或液体吸收剂吸收 而得到去除。
[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，氮氧化物与聚合氯化铁或聚合氯化铝铁发生气固化学反应的固体产物为相关的 络合物和盐类。
[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 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的浓度在1%(体积含 量）以下，对于其他工业气流中氮氧化物浓度高于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 床和循环流化床等气-固接触反应器，可采用顺流、逆流和错流等多种形式，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，中部设置有聚合氯化铁或聚合氯化铝铁固体颗粒加入 口，加入方式可采用机械进料或气力进料等方式），在塔体的下部气流进口上方设置有气体 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，也可不返回，具体可根据反应程 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-固反应塔内常压下的反应温度范围一般为20°C_120°C，优先温 度范围为40°C_70°C，负压下可低一点。在常压下，反应过程是首先把聚合氯化铁或聚合氯 化铝铁加热到70°C以上，一般为70°C_180°C，其中，聚合氯化铁的加热温度低一些，一般为 70°C_150°C，聚合氯化铝铁的加热温度可高一些，一般为75°C_180°C，使聚合氯化铁或聚合 氯化铝铁得到活化和发生分解反应，然后与氮氧化物发生气固化学反应。聚合氯化铁或聚 合氯化铝铁可以在气-固反应塔内被加热，也可先把聚合氯化铁或聚合氯化铝铁物料加热 后导入反应塔，在常压下聚合氯化铁或聚合氯化铝铁加热到约120°C以上时将产生气态氯 化铁，聚合氯化铝铁加热到180°C以上时将产生气态氯化铝。一般在较低温度时采用聚合氯 化铁的效果较聚合氯化铝铁好一些。反应过程气固接触时间一般为O.ls-lOOs，优先取为 ls-lOs。聚合氯化铁或聚合氯化铝铁与氮氧化物气固化学反应的质量比约为3:1到6:1，实 际操作过程，聚合氯化铁或聚合氯化铝铁的投加量可根据反应塔形式、气体温度、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，聚合氯化铁或聚合氯化铝铁与 氮氧化物的质量比一般为0.5-100,质量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。所述的聚合氯化铁 或聚合氯化铝铁固体颗粒，一般为粉末状，可以采用工业化商品颗粒粉末，其粒径一般为 0.01mm-lmm，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聚合氯化铁或聚 合氯化铝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% (体积 比），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2mm-5_ 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，加热温度 常压下一般为80°C以上，优先为100°C_350°C，也可把固体产物溶解于清水、丙酮和乙醇等 溶剂后放出被吸收的氮氧化物气体。可回收硝酸，进一步处理后也可回收氧化铁和氧化铝 副产品。固体产物也可用来再生聚合氯化铁或聚合氯化铝铁后循环使用。
[0012] 与现有技术相比，本发明