专利名称：一种双级氨还原吸收法脱硫脱氮脱碳工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种氨还原吸收法脱硫脱氮脱碳工艺。(二) 背景技术大气中的so2有天然和人为两个来源。人为来源包括矿物燃料燃烧和含硫物质工业生产过程。S02排放量较大的工业部门有火电厂、钢铁厂、有 色冶炼、化工、炼油、水泥等。S02污染属于低浓度的长期污染，对人类、动植物都具有危害，对生态环境是种慢性、叠加的长期危害。我国清洁资源稀少，能源资源以煤炭为主，占一次能源消费总量的75 %。燃煤排放的二氧化硫连续多年超过2000万吨，居世界首位，我国已成 为世界上第三大酸雨区和大气环境污染最严重的国家之一。人类活动排放的NOx， 90%以上来自燃料燃烧过程，例如电厂锅炉、 各种工业窑炉、民用炉灶、机动车及其它内燃机中的燃料高温燃烧时，参 与燃烧的空气中的N2和02会生成NOx，还有燃料中的含氮有机物氧化成 NOx。大气中的NOx和光化学烟雾对人、动物和植物具有毒害作用。作为酸 性气体，NOx仅次于S02形成酸雨、酸雾的大气污染，已对生态环境造成 的巨大的危害。C02对全球性的不良影响主要是臭氧层损耗加剧和全球气候变暖。中国 在已经签署的(京都协议书)中承诺到2008年开始减少以上各种废气的排 放量。1、脱硫现有的脱硫途径有三种燃料脱硫、燃烧过程脱硫和烟气脱硫。烟气 脱硫是目前世界上唯一大规模商业化应用的脱硫方式。按脱硫产物的回收否分为抛弃法和回收法；按是否有水参加和脱硫产物的干湿形态分为湿 法、半干法和干法三类工艺。半干法脱硫有旋转喷雾干燥法(SDA法)、炉内喷钙增湿活化法(LIFAC)、 烟气循环流化床(CFB)、增湿灰循环(NID)等。下面简单介绍主要几项半干法的优缺点1.1喷雾干燥法(SDA法)该法流程是前置一套石灰乳桨液的制备系统，由桨泵通过高速旋转的雾化器送入反应器中同烟气接触，使S02与吸收剂雾粒发生作用生成CaS03 和CaS04颗粒，经电除尘器捕集固态的CaS04，其效率可达80%—85%。该法 要求较高水平的自动控制系统。缺点该法投资占电厂总投资的12%，电耗占总发电量的1%，脱硫运 行成本为1230元/tso2，发电运行成本增加3分/kw h，工艺流程复杂，脱 硫效率为80%，设备占地面积大，不能脱氮，设备阻力高。 1.2炉内喷钙增湿活化法(LIFAC):该法是采用石灰石往炉膛内喷射工艺，并将未反应的一部分石灰输送 到活化反应塔进行增湿，然后再到静电除尘器中收集。该系统是由炉堂内 喷射(占总投资的10%)、烟气增湿及灰再循环(占总投资的85%)、加湿灰 桨再循环(占总投资的5%)三大部分组成。该法工艺流程较简单，设备占 地面积较小。缺点脱硫终止物与灰一起堆放，没有再利用。脱硫率低，仅为70%， 不能脱氮，设备阻力较高。例如南京下关电厂二套12. 5万kw采用芬兰富腾集团公司提供的脱硫 装置，设备总投资800万美元；江宁制粉厂投资120万元人民币，其设备 投资占发电厂总投资比例的5%;耗电为500kw/h，电耗占总发电量的1.5%; 脱硫运行成本为1290元/tS02，发电运行成本增加1. 69分/kw. h。2、脱氮对于固定源NOx污染的控制主要有三种方法1)燃料脱氮；2)改进燃烧方式和生产工艺；3)烟气脱硝。第一种方法燃料脱氮技术至今尚未开发成功。第二种方法尚未达到全 面实用的阶段。第三种方法目前有气相反应法、液体吸收法、吸附法等。2.1气相反应法有三类，包括2.1.1电子束照射法和脉冲电晕等离子体法它是利用高能电子产生的自由基即将N0氧化成N02，再与H20和跳作 用生成朋4恥3化肥并加以回收，可同时脱硫脱硝。 2.1.2低温常压等离子体分解法-它是利用超高压窄脉冲电晕放电产生的高能活性粒子撞击N0x分子，使 其化学键断裂分解为02和N2的方法。以上两种方法处于中试和小试中。 2. 1. 3选择性催化还原法、选择性非催化还原法等-它是在催化或非催化条件下，用NH3、 C等还原剂将N0x还原为无害的 &的方法。该法净化效率高。其缺点是工艺设备复杂、投资大、运行费用高、浪费大量的氨、不能回收N0x。2.2液体吸收法液体吸收法脱除NOx可以用水、碱溶液、稀硝酸、浓硫酸作为吸收液。 由于N0极难容于水或碱溶液，脱硝效率一般不高。与气相反应法相比，该法具有工艺设备简单、投资少、能回收N0x、具有一定的经济效益。其最大缺点是净化效率低。2. 3吸附法吸附法脱除NOx常用有分子筛、活性碳、天然沸石、硅胶及泥煤等，其中硅胶、分子筛、活性碳等有催化性能。该法脱硝效率高，能回收N0x，但 因吸附容量小、吸附剂用量多、设备庞大、再生频繁等，应用不广泛。 3、脱碳据了解，目前还没有人提出治理C02的方法。
发明内容本发明目的在于提供一种工艺简单、成本低廉的双级氨还原吸收法脱 硫脱氮脱碳工艺。所述的双级氨还原吸收法脱硫脱氮脱碳工艺，包括采用氨水吸收工业 废气中的S02、 N0x、 C02等废气，并生成硫酸铵、硝酸铵、碳酸氢铵、氨基磺酸铵、氮气等。 1基本原理将气相的氨、气相的N0x、 S02、 C02和水蒸汽，在废气处理装置第一级 反应器内进行以下化学反应1.1脱硫的化学反应式为NH3 + H20 + S02 — NH4HS03+ (NH4) 2S031.2脱氮的化学反应式为-NH3 + NO + N02 + H20 — N2 t + H20 +腳031.3脱碳的化学反应式为NH3 + C02 +H20 — NH4HC03以上三种反应在第一级反应器中反应速度极快，只需0. 2秒时间。 1. 4在第二级反应器中，将以上反应物与废气中的NOx进行以下化学反应 (NH4) 2S03+ NH4HS03+ NO + N02 —N (OH) (NH4S03) 2+ NH3+H20 + (NH4) 2S04 + N21当在S0/—和HS03—离子存在时，羟胺二磺酸铵变成氨基磺酸铵和硫酸氢铵N (OH) (NH4S03) 2+ (NH4) 2S04+NH4HS03— (NH4) NH2S03+ (NH4) HS04 整理得(NH4) 2S03+NH4HS03+N0+N02 +NH3—(NH4) NH2S03+ (NH4) 2S04+H20+ N21 1.5最后结果NH3 + NO + N02 + S02 + C02 + H20 — (NIU NH2S03+ (NHJ 2S04+ N21 +歸03+歸C03以上反应最终生成物为硝酸铵NH4N03、硫酸铵(NH4) 2S04、氨基 磺酸铵(NH4) NH2S03、碳酸氢铵(NH4) HC03和氮气N2。氨基磺酸铵、硫酸铵、硝酸铵、碳酸氢铵溶液经几多次循环使用后， 最后因过饱和结晶而沉淀在池底部。 1.6技术参数脱氮效率可达90%以上，脱硫效率最高可达95%以上、脱碳效率可达90%以上。温度在摄氏0 300度以内，压力在O. 5MPa以内。 2过程描述所述的工业废气可以为燃烧煤、油、煤气或天然气时产生的废气或工 业生产过程中挥发的废气，其有害成分通常包括S02、 NOx、 C02。进一步，所述的双级氨还原吸收法脱硫脱氮脱碳工艺包括下述步骤1) 、在第一级反应器中，氨水与废气中的S02、 N0x、 C02反应生成亚硫 酸铵、亚硫酸氢铵、硝酸铵、碳酸氢铵溶液。2) 、上述反应所得到的溶液喷入第二级反应器中，与废气中的N0x在再次进行反应，生成氨基磺酸铵、硫酸铵、硝酸铵、碳酸氢铵溶液。3) 、以上溶液经多次循环使用后因过饱和而结晶，该结晶体通过分离 机脱水、干燥机干燥后成为可销售的铵肥。3有益效果1) 本发明能同时脱除多种有害气体，脱除效率高。该法还可以脱除烟 气中的多种有害物质，如氮氧化物、氟化氢、氯化氢、二氧化碳等废气。2) 本发明最终得到的产品为铵肥，它可直接广泛用于农用化肥或作为 复混化肥的原料。终止物再利用后有可观的经济效益。3) 因化学反应时间极短，从而极大地减少了设备投资成本、设备的体 积和占地面积。设备阻力小，脱除效率很高。4) 工艺设备简单、投资小、运行费用低、氨损失少(只产生很少的氮 气)、能回收N0x。(四) 说明书附1为实施例所述双级氨还原吸收法脱硫脱氮脱碳工艺的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围并不限 于此。 '结合
图1， 一种双级氨还原吸收法脱硫脱氮脱碳工艺，包括下述步骤(1) 、工业废气6在第一级反应器1中与氨8和水7充分混合并起化 学反应，生成的终止物被收集到水封槽4和终止物池5内。(2) 、终止物池5内溶液与氨8和水7共同进入第二级反应器2中与 氮氧化物反应，经过脱水脱雾装置3后的干净烟气通过引风机9和烟囱10 排放，被脱除的水雾流到水封槽4和终止物池5内。(3) 步骤(2)中的反应液进入终止物池5进行固体沉淀。终止物池5 由两个上部互通的池组成。当第一个池满后，液体溢流至另一池中。(4) 在第一池中沉淀的结晶固体被输送到固液分离装置进行分离，所 得固体经干燥后为可销售的成品，所得液体再返回到终止物池5内。
权利要求
1. 一种双级氨还原吸收法工艺，其特征在于工艺流程如下工业废气在废气处理装置第一级反应器中与氨水反应生成盐类终止物，将该盐类终止物加入废气处理装置第二级反应器中再与废气反应。
2、 根据权利要求l所述的双级氨还原吸收法工艺，其特征在于所述的 在废气处理装置第二级反应器中经多次循环的液体因蒸发和过饱和结晶而 产生固体沉淀物，将该终止物进行固液分离，固体经脱水、干燥后销售， 液体在废气处理装置第二级反应器中循环使用。
3、 根据权利要求2所述的双级氨还原吸收法工艺，其特征在于所述的 循环液体和分离出的液体经补充一定量的氨水后在废气处理装置第二级反 应器中循环使用。
4、 根据权利要求1所述的双级氨还原吸收法工艺，其特征在于所述工 业废气为燃烧煤、油、煤气或天然气时产生的废气或工业生产过程中挥发 的废气，其有害成分包括S02、 NOx、 C02、 HCL、 HF等无机盐类气体。
5、 根据权利要求l所述的双级氨还原吸收法工艺，其特征在于所述的 第一级反应器和第二级反应器优先选用文丘里反应器，但不局限于此。
6、 根据权利要求l所述的双级氨还原吸收法工艺，其特征在于所述的 废气处理装置同时具有脱水、脱雾功能。
7、 根据权利要求1所述的双级氨还原吸收法工艺，其特征在于所述的 氨水是用液氨、农用氨水、工业氨水、废氨水等用水调节所需浓度而成的。
全文摘要
本发明涉及一种双级氨还原吸收法脱硫脱氮脱碳工艺，包括工业废气在废气处理装置第一级反应器中与氨水反应生成盐类终止物，将该盐类终止物加入废气处理装置第二级反应器中再与废气反应。本发明能同时脱除多种有害气体，脱除效率高。该法还可以脱除烟气中的多种有害物质，如氮氧化物、氟化氢、氯化氢、二氧化碳等废气；本发明最终得到的产品为铵肥，可直接广泛用于农用化肥或作为复混化肥的原料，终止物再利用后有可观的经济效益；化学反应时间极短，从而极大地减少了设备投资成本、设备的体积和占地面积，设备阻力小，脱除效率很高；工艺设备简单、投资小、运行费用低、氨损失少。
文档编号B01D53/60GK101224380SQ20071006673
公开日2008年7月23日 申请日期2007年1月16日 优先权日2007年1月16日
发明者李长康 申请人:李长康