CN101623591A - 一种单级氨还原吸收法脱硫脱氮氧化工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种氨还原吸收法脱硫脱氮氧化工艺，包括工业废气在反应器中与氨水进行化学反应并在空间同时进行强制性氧化反应，直接生成稳定的铵盐类液体；将收集到的该铵盐液体与氨水一起再加入反应器中；如此重复以上反应过程。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，终止物再利用后有可观的经济效益，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。

Description

一种单级氨还原吸收法脱硫脱氮氧化工艺

(一)技术领域

本发明涉及一种氨还原吸收法脱硫脱氮氧化工艺。

(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。SO₂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。SO₂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NO_X，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O₂会生成NO_X，还有燃料中的含氮有机物氧化成NO_X。

大气中的NO_X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，NO_X仅次于SO₂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。

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***，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SO₂与吸收剂雾粒发生作用生成CaSO₃和CaSO₄颗粒，经电除尘器捕集固态的CaSO₄，其效率可达80％-85％。该法要求较高水平的自动控制***。

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***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/tSO₂，发电运行成本增加1.69分/kw.h。

2脱氮

对于固定源NO_X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。

气相反应法有三类，包括

2.1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NO氧化成NO₂，再与H₂O和HN₃作用生成NH₄NO₃化肥并加以回收，可同时脱硫脱硝。

2.2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NO_X分子，使其化学键断裂分解为O₂和N₂的方法。

以上两种方法处于中试和小试中。

2.3选择性催化还原法(SCR)、选择性非催化还原法(SNCR)等：

它是在催化或非催化条件下，用NH₃、C等还原剂将NO_X还原为无害的N₂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NO_X，催化剂价格昂贵，获取困难。

2.4液体吸收法

液体吸收法脱除NO_X可以用水、碱溶液、稀硝酸、浓硫酸作为吸收液。

由于NO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NO_X、具有一定的经济效益。其最大缺点是净化效率低。

2.5吸附法

吸附法脱除NO_X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NO_X，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。

(三)发明内容

本发明目的在于提供一种工艺简单、成本低廉的单级氨还原吸收法脱硫脱氮氧化工艺。

所述的所述的氨还原吸收法脱硫脱氮氧化工艺，包括采用氨水还原吸收工业废气中的SO₂、NO_X等废气，并生成硫酸铵、硝酸铵、氮气等。

1基本原理

将气相的氨、气相的NO_X、SO₂和水蒸汽，在废气处理装置的反应器内在极短的时间内进行以下气-气化学反应；

1.1脱硫及氧化的化学反应式

NH₃+SO₂+O₂→(NH₄)₂SO₄

1.2脱氮的化学反应式

NH₃+NO+NO₂+N₂O₃→N₂↑+NH₄NO₃

1.3最后结果

NH₃+SO₂+O₂+NO+NO₂+N₂O₃→(NH₄)₂SO₄+NH₄NO₃+N₂↑

以上反应最终生成物为：硝酸铵【NH₄NO₃】、硫酸铵【(NH₄)₂SO₄】和氮气【N₂】。硫酸铵、硝酸铵溶液经多次循环使用后，最后因过饱和结晶而沉淀在池底部。

2技术参数

2.1脱硫效率最高可达95％以上

2.2脱氮效率可达70％以上

2.3适用温度在摄氏70～300度

3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SO₂、NOx。

进一步，所述的所述的氨还原吸收法脱硫脱氮氧化工艺，包括下述步骤：

3.1在反应器中，被活化剂活化的分子态氨与废气中的SO₂、NOx在有水存在时进行化学反应的同时再进行强制性氧化后生成硫酸铵、硝酸铵溶液。

3.2将收集到的稳定的铵盐液体与分子态的氨水再加入反应器中；如此重复以上反应过程。

3.3以上溶液经多次循环使用后因水分逐步减少到过饱和状态而结晶，该混合物体通过固液分离、干燥后成为可销售的铵肥。

4有益效果：

4.1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，如氟化氢、氯化氢等废气。

4.2本发明最终得到的产品为多种铵肥，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。

4.3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。

4.4工艺设备简单、投资小、运行费用低、氨损失少、能回收NO_X，与其他方法比，只产生很少量的氮气。

(四)说明书附图

图1为实施例所述氨还原吸收法脱硫脱氮氧化工艺流程图。

(五)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，所述的所述的氨还原吸收法脱硫脱氮氧化工艺，包括下述步骤：

1工业废气1在反应器2中与脱除剂3充分混合并起化学反应，经过脱水脱雾装置4后，干净烟气通过烟道5处排出，生成的终止物被收集到池6后，并溢流到池7内。

2外接空气通过管路9切向进入到反应器2中，对反应器2内物质进行强制性氧化。

3池7内溶液与氨水8混合成脱除剂3后进入反应器2中与废气反应，循环进行8.1的步骤。

4经多次循环后，在池6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，所得液体再返回到池6内。

Claims (6)

1、一种单级氨还原吸收法脱硫脱氮氧化工艺，其特征在于工艺流程如下：工业废气在反应器中与氨水进行化学反应并在空间同时进行强制性氧化反应，直接生成稳定的铵盐类液体；将收集到的该铵盐液体与氨水一起再加入反应器中；如此重复以上反应过程。

2、根据权利要求1所述的单级氨还原吸收法脱硫脱氮氧化工艺，其特征在于所述的循环过程中因化学反应、蒸发和挥发后，铵盐类液体过饱和结晶，产生固体沉淀物；将该混合物进行固液分离，固体经干燥后可销售，液体循环使用。

3、根据权利要求1所述的单级氨还原吸收法脱硫脱氮氧化工艺，其特征在于所述工业废气为燃烧煤、油、煤气、天然气等可燃气体时产生的废气(SO₂、NOx)或工业生产过程中挥发的废气(HCL、HF等)无机盐类气体。

4、根据权利要求1所述的单级氨还原吸收法脱硫脱氮氧化工艺，其特征在于所述的反应器选用WX反应器，但不局限于此。

5、根据权利要求1所述的单级氨还原吸收法脱硫脱氮氧化工艺，其特征在于所述的氨水是用液氨、农用氨水、工业氨水、废氨水等用水调节成所需浓度而成的。

6、根据权利要求1所述的单级氨还原吸收法脱硫脱氮氧化工艺，其特征在于所述的强制性氧化反应是将空气或氧气强制性输入到反应器中，参与化学反应。

Images