CN103585869A

CN103585869A - 碱吸收液可循环利用的烟气净化方法

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Publication number: CN103585869A
Application number: CN201310297877.7A
Authority: CN
Inventors: 蒋克旭
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-07-06
Filing date: 2013-07-06
Publication date: 2014-02-19

Abstract

一种碱吸收液可循环利用的烟气净化方法，该方法的工艺步骤是：通过向烟气中加入雾化的臭氧，把烟气中的氮氧化物(NO_X)转化为可溶的二氧化氮(NO₂)；再用碱液作为吸收液在吸收塔中脱除烟气中的SO₂、NO_X，和汞，获得吸收液，吸收液经固液分离得到含有汞的沉淀物，滤液经空气氧化、固液分离得到硫酸钠、硝酸钠；硫酸钠作为钠元制备碱液，碱液作为吸收液回到烟气吸收***循环利用。由于该方法在脱硫脱硝脱汞的同时，实现碱液的循环利用，解决了当前烟气净化使用大量碱液成本高和废液排放造成二次污染的问题。本发明工艺简单，投资少，运行成本低，污染物去除率高，对SO₂的去除率达95％以上，对NO_X的去除率达80％以上，并使废物得到充分利用。

Description

碱吸收液可循环利用的烟气净化方法

一、技术领域

本发明涉属于大气污染控制技术和资源利用领域，具体地说是一种在脱除烟气中的污染物时使碱吸收液可循环利用的烟气净化方法。

二、背景技术

当前，我国正以历史上最脆弱的生态环境承载着世界上最多的人口，承载着历史上最空前的资源消耗和经济活动，面临着历史上最突出的生态环境挑战。人口和资源、经济发展与生态环境之间的矛盾已成为中国现代化发展的最大制约因素。要保持可持续发展，就必须减少对环境的污染并实施循环经济。我国现阶段的能源结构决定了在今后相当长的时期内，仍以煤为主的能源供应与消耗格局不会改变。煤燃烧时烟气中产生颗粒物、二氧化硫(SO₂)、氮氧化合物(NO_X)和汞等污染物，控制并去除燃煤烟气排放中的污染物使之合理利用成为保护大气环境的有效途径。

废物是放错地方的资源。对烟气进行脱硫、脱硝和脱汞，不仅可以改善空气质量，而且还可以对脱硫、脱硝和脱汞后产生的副产物进行回收再利用，节约资源，减小相关产业的成本，提高生态效率，降低环境风险。因此，开展大气污染控制技术和资源利用的研究，改善和治理我国的大气环境，回收利用废弃的再生资源，对促进我国经济可持续发展、保护人们身体建康具有重要意义。

为减少烟气中污染物排放，我国燃煤锅炉目前大部分已经安装了脱硫装置，主要是湿法脱硫技术。利用了二氧化硫与碱性脱硫剂的酸碱中和反应脱除二氧化硫；烟气中氮氧化合物的有害物质多以NO的形式存在，根据NO容易被氧化的性质，只要NO被氧化成NO₂，则可以在湿法脱硫装置中实现SO₂和NO₂的同时脱除。同时，经过氧化的烟气中的汞化合物易溶于水，用碱液作为吸收剂可以脱除70-80％的汞。但用碱液作为吸收剂对烟气进行脱硫、脱硝和脱汞，应用碱液成本高，限制了其应用。因此，实现碱液的循环利用，研究开发低成本、高效率的可以同时脱硫脱硝脱汞的技术就显得尤为重要。

三、发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明的目的是提供一种在脱除烟气中的污染物时使碱吸收液可循环利用的烟气净化方法。应用该方法工艺简单，投资少，运行成本低，污染物去除率高。

实现本发明的目的采用的技术方案是：所述的碱吸收液可循环利用的烟气净化方法步骤是：

(1)经过除尘的烟气中加入雾化的臭氧，把不溶性的氮氧化物(NO_X)转化为可溶的二氧化氮(NO₂)。

(2)烟气进入吸收塔中用碱液吸收烟气中的污染物，得到亚硫酸钠、硫酸钠和硝酸钠溶液以及含有重金属汞的沉淀物的吸收液；过滤吸收液，得到的含有重金属汞的沉淀物送有色金属冶炼厂综合利用，提取有价金属汞，滤液为亚硫酸钠、硫酸钠和硝酸钠；滤液经氧化塔空气氧化，将亚硫酸钠氧化为硫酸钠，得到硫酸钠和硝酸钠溶液，冷却析出硫酸钠；硫酸钠送制碱***生产碱液；硝酸钠溶液经蒸发、结晶，得到硝酸钠产品外售。

(3)利用烟气中的生成物硫酸钠制作碱液(NaOH)工艺：将10～20份(重量)的硫酸钠、20～40份(重量)的双酚A(工业品)、10～20份(重量)生石灰和40～150份(重量)水，放入转化反应釜内进行转化反应，在搅拌下升温到40～90℃，反应60～180分钟。

转化反应式为：Na₂SO₄+Ca(OH)₂+H₂A＝CaSO₄+Na₂A+2H₂O

反应后的反应液过滤，再用20～50℃水洗涤硫酸钙沉淀，得到双酚A钠盐水溶液。

(4)在30～80℃下，双酚A钠盐水溶液从碳化塔顶输入塔内，再从塔底通入净化后的含有二氧化碳的烟气，当塔内溶液的pH为8～10，相对密度为1.11～1.3，终止反应，得到碳化液；将碳化液过滤，得到的双酚A回收返回转化工序，得到浓度10％～15％的Na₂CO₃溶液。

碳化反应式为：Na₂A+CO₂+H₂O＝Na₂CO₃+H₂A

(5)进行苛化反应：将生石灰放入化灰池，加水溶化，得到95％氢氧化钙，再经旋液除砂器进一步除掉细小砂粒；将10％～15％的Na₂CO₃溶液，按每立方米加氢氧化钙0.10～0.20千克，配制好后，一起放入苛化反应釜，并不断搅拌，升温至80～96℃，反应90分钟，当溶液浓度为10％左右(相对密度约1.09～1.1)时，停止反应，过滤经洗涤得到碳酸钙沉淀和碱液(NaOH)，碱液(NaOH)作为吸收液回到烟气吸收***循环利用，碳酸钙沉淀可回收利用生产生石灰或作为建材。

苛化反应式为：Na₂CO₃+Ca(OH)₂＝2NaOH+CaCO₃

本发明的有益效果是：由于本发明采用一种湿法吸收工艺，能够对烟气同时脱硫脱硝脱汞，并能利用烟气中的生成物制作碱液(NaOH)，实现碱吸收液的循环利用，同时克服了现有技术在烟气净化时使用大量碱吸收液成本高，以及产生的废液排放造成二次污染的不足。本发明工艺简单，投资少，运行成本低，污染物去除率高，对SO₂的去除率达95％以上，对NO_X的去除率达80％以上，重金属汞的去除率达75％以上，并使废物得到充分利用。

四、具体实施方式

本发明所述的碱吸收液可循环利用的烟气净化方法具体实施步骤是：

(1)在45-200℃，通过向烟道中烟气加入雾化的臭氧，把烟气中的不溶性的氮氧化物(NO_X)转化为可易溶的二氧化氮(NO₂)。臭氧与NO_X的摩尔比为0.5～2.5∶1。反应停留时间1～10秒。

(2)烟气进入吸收塔中用碱液吸收烟气中的污染物，得到亚硫酸钠、硫酸钠和硝酸钠溶液以及含有重金属汞的沉淀物的吸收液；吸收塔温度为45℃～95℃，碱液吸收剂与烟气体积比为0.25～1∶1000。过滤吸收液，得到的含有重金属汞的沉淀物送有色金属冶炼厂综合利用，提取有价金属汞，滤液为亚硫酸钠、硫酸钠和硝酸钠；滤液经氧化塔空气氧化，将亚硫酸钠氧化为硫酸钠，得到硫酸钠和硝酸钠溶液，冷却析出硫酸钠；硫酸钠送制碱***生产碱液；硝酸钠溶液经蒸发、结晶，得到硝酸钠产品外售。

(3)利用烟气中的生成物制作碱液(NaOH)工艺是：将10～20份(重量)的硫酸钠、20～40份(重量)的双酚A(工业品)、10～20份(重量)生石灰和40～150份(重量)水，放入转化反应釜内进行转化反应，在搅拌下升温到40～90℃，反应60～180分钟。

转化反应式为：Na₂SO₄+Ca(OH)₂+H₂A＝CaSO₄+Na₂A+2H₂O将反应后的反应液过滤，用20～50℃水洗涤硫酸钙沉淀，得到双酚A钠盐的水溶液。

(4)在30～80℃下，双酚A钠盐的水溶液从碳化塔顶输入塔内，再从塔底通入净化后的含有二氧化碳的烟气，当塔内溶液的pH为8～10，相对密度为1.1～1.3，终止反应。将碳化液过滤，得到的回收双酚A，返回转化工序，得到浓度为10％～15％的Na₂CO₃溶液。

碳化反应式为：Na₂A+CO₂+H₂O＝Na₂CO₃+H₂A

(5)进行苛化反应：将生石灰放入化灰池，加水消化，得到95％氢氧化钙，再经旋液除砂器进一步除掉细小砂粒；将10％～15％的Na₂CO₃溶液，按每立方米加氢氧化钙0.10～0.20千克，配制好后，一起放入苛化反应釜，并不断搅拌，升温至80-96℃，反应90分钟，当碱液(NaOH)浓度为10％左右(相对密度约1.09～1.1)时，停止反应，过滤经洗涤得到碳酸钙沉淀和碱液(NaOH)，碱液(NaOH)作为吸收液回到烟气吸收***循环利用，碳酸钙沉淀可回收利用生产生石灰或作为建材。

苛化反应式为：Na₂CO₃+Ca(OH)₂＝2NaOH+CaCO₃

所述的双酚A是本发明所用的弱酸性物质，其酸性介于水和碳酸之间，且是一种不溶于水的固体。上述的弱酸性物质除双酚A外，可使用的弱酸性物质还有苯酚及苯酚的衍生物(即乙苯酚、甲苯酚、一氯苯酚、二氯苯酚、三氯苯酚、一溴苯酚、二溴苯酚、三溴苯酚)、硫酚、硫醇、萘酚、硅酸、硼酸、氢氧化铝和氢氧化锌等。

所述的碱液为碳酸钠、碳酸氢钠/氢氧化钠。

所述的臭氧来自臭氧发生器，所用原料为空气或氧气，优选空气。

所述的吸收塔可采用喷洒塔、填料塔、液柱塔、板式塔和浮阀塔中的任意一种。

所述的转化反应釜为带夹套和搅拌器的搪瓷或不锈钢反应釜。

所述的碳化塔为填料塔、板式塔和浮阀塔中的任意一种。

所述的苛化反应釜为带夹套和搅拌器的搪瓷或不锈钢反应釜。

Claims

1.一种碱吸收液可循环利用的烟气净化方法，该方法是：

首先将经过除尘的烟气中加入雾化的臭氧，把不溶性的氮氧化物(NO_X)转化为可溶的二氧化氮(NO₂)；

接着，将烟气送入吸收塔中用碱液吸收烟气中的污染物，得到亚硫酸钠、硫酸钠和硝酸钠溶液以及含有重金属汞的沉淀物的吸收液；过滤吸收液，得到的含有重金属汞的沉淀物送有色金属冶炼厂综合利用，提取有价金属汞，滤液为亚硫酸钠、硫酸钠和硝酸钠；滤液经氧化塔空气氧化，将亚硫酸钠氧化为硫酸钠，得到硫酸钠和硝酸钠溶液，冷却析出硫酸钠；硫酸钠送制碱***生产碱液；硝酸钠溶液经蒸发、结晶，得到硝酸钠产品外售。

其特征在于：再利用烟气中的生成物硫酸钠制作碱液(NaOH)，实现碱吸收液的循环利用；制作碱液(NaOH)的工艺步骤是：

(1)将10～20份(重量)的硫酸钠、204～0份(重量)的双酚A(工业品)、10～20份(重量)生石灰和40～150份(重量)水，放入转化反应釜内进行转化反应，在搅拌下升温到40～90℃，反应60～180分钟。

转化反应式为：Na₂SO₄+Ca(OH)₂+H₂A＝CaSO₄+Na₂A+2H₂O反应后的反应液过滤，再用20～50℃水洗涤硫酸钙沉淀，得到双酚A钠盐水溶液。

(2)在30～80℃下，双酚A钠盐水溶液从碳化塔顶输入塔内，再从塔底通入净化后的含有二氧化碳的烟气，当塔内溶液的pH为8～10，相对密度为1.1～1.3，终止反应，得到碳化液；将碳化液过滤，得到的双酚A回收返回转化工序，得到浓度10％～15％的Na₂CO₃溶液。

碳化反应式为：Na₂A+CO₂+H₂O＝Na₂CO₃+H₂A

(3)进行苛化反应：将生石灰放入化灰池，加水溶化，得到95％氢氧化钙，再经旋液除砂器进一步除掉细小砂粒；将10％～15％的Na₂CO₃溶液，按每立方米加氢氧化钙0.10～0.20千克，配制好后，一起放入苛化反应釜，并不断搅拌，升温至80～96℃，反应90分钟，当溶液浓度为10％左右(相对密度约1.09～1.1)时，停止反应，过滤经洗涤得到碳酸钙沉淀和碱液(NaOH)，碱液(NaOH)作为吸收液回到烟气吸收***循环利用，碳酸钙沉淀可回收利用生产生石灰或作为建材。

苛化反应式为：Na₂CO₃+Ca(OH)₂＝2NaOH+CaCO₃。