CN101773778B - 燃煤烟气湿法脱硫脱硝一体化的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种燃煤烟气湿法脱硫脱硝一体化的方法，属化学工程与环境保护技术领域。本发明是在本公司ZL200410622641.3和ZL200610048701.8的技术基础上，根据燃煤烟气中同时有SO2和NOX需要脱除，且NOX污染物NO80％‑90％，NO2占10％，在吸收脱硫的同时应用汽‑‑液催化氧化与还原的原理脱硝，使NOX中氨法湿法脱硫的部分NO经氧化为NO2，NO2易被NH4OH溶液吸收，而另一部分NOX被脱硫形成的亚盐(NH4)2SO3、NH4HSO3还原为N2，从而实现脱硫脱硝一体化工艺；整个工艺脱除的SO2形成化肥(NH4)2SO4，NOX部分形成NH4NO3，大部分还原为N2。本发明与现有的SCR法相比，具有脱硫脱硝工艺一体化，投资小，运行费用低的优点。

Description

燃煤烟气湿法脱硫脱硝一体化的方法
技术领域：
本发明涉及一种燃煤烟气湿法脱硫脱硝一体化的方法，属化学工程与环境保护技术领域。
背景技术：
我国能源以煤为主，“煤烟型”污染是我国大气污染的特征，煤炭燃烧释放大量的SO2和NOX，同时金属冶炼也有大量的SO2和NOX的排放。全球SO2排放量达200Mt/a左右，NOX50Mt/a左右，我国“十五”期间SO2达到25Mt/a，NOX大约为8Mt/a，大气污染造成了严重的生态环境问题和影响了大众的健康，据估计造成了我国每年超过1100亿元的经济损失，因此控制SO2和NOX的污染是我国和当今世界亟待解决的问题，是保护环境造福人类的紧迫任务。
国外成熟的脱硝技术(SCR法)，都是采用催化剂、在300℃高温下脱硝还原为N2，NH3消耗量大，且对烟气中的尘要求脱除率很高，Cat易中毒，运行费高。脱硝与脱硫因工艺条件差别大，因而分步进行，工艺路线长。
经文献检索，未见与本发明相同的公开报道。
发明内容：
本发明的目的在于克服现有技术之不足，提供一种燃煤烟气湿法脱硫脱硝一体化的方法，降低脱硫脱硝的装备投资和运行费用，同时回收硫资源，形成新的产业链。
本发明是在本公司原有专利(ZL200410622641.3)和(ZL200610048701.8)技术基础上，根据燃煤烟气中同时有SO2和NOX需要脱除，且NOX污染物NO80％-90％，NO2占10％，在吸收脱硫的同时应用气--液相催化氧化与还原的原理脱硝，使NOX中氨法湿法脱硫的部分NO经氧化为NO2，NO2易被NH4OH溶液吸收，而另一部分NOX被脱硫形成的亚盐(NH4)2SO3、NH4HSO3还原为N2，从而实现脱硫脱硝一体化工艺。整个工艺脱除的SO2形成化肥(NH4)2SO4，NOX部分形成NH4NO3、NH4NO2，大部分还原为N2。利用对NOX的氧化、还原及吸收的协同作用达到脱硝的目的。NOx的脱除率＞60％。
具体步骤如下：
a、按照ZL200410622641.3、ZL200610048701.8和现有的操作条件对燃煤烟气进行氨法脱硫；
b、烟气氨法湿法吸收脱硫的同时脱硝是利用烟气中剩余氧含氧5％-10％，在密度＜1200g/L含亚硫酸铵、亚硫酸氢铵的脱硫吸收液中添加0.2-0.5g/L的单一组份或者二元复合组份的第四周期过渡金属Mn、Fe、Co、Ni、及Cu可溶性盐作催化剂，和控制溶液PH值5.4-6.0，脱硝温度20-60℃操作条件下完成脱硝过程；脱硝过程不再消耗NH3，NH3最后形成了(NH4)2SO4、NH4NO3的化肥产品；
c、本方法中的的反应式为：
2NO2+H2O→HNO3+HNO2
NH4OH+HNO3→NH4NO3+H2O
NH4OH+HNO2→NH4NO2+H2O
利用SO2氨法吸收产生的亚盐将NOX还原为N2；
2NO2+4(NH4)2SO3→4(NH4)2SO4+N2↑
2NO+2(NH4)2SO3→2(NH4)2SO4+N2↑。
产品：硫酸铵，含少量的NH4NO3；产品硫酸铵生产过程操作条件同现有技术。
本发明与现有的SCR法相比，具有脱硫脱硝工艺一体化，脱硫脱硝设备共用，常温至60℃下运行(不需另行加热)，投资小，运行费用低的优点。
附图说明：
附图为本发明的工艺流程示意图。
具体实施方式：
实施例1：
燃煤烟气进脱硫脱硝装置均为现有装置，烟气条件：烟气温度150℃，SO2浓度2000mg/Nm3、NOx800mg/Nm3，烟气中剩余氧的含量为7％；
脱硫脱硝：
烟气首先进入烟气冷却塔与硫酸铵溶液换热(亚盐氧化后的硫酸铵溶液蒸发浓缩)，在此塔内烟气中的剩余氧和烟气中的NO在硫铵液中催化剂催化氧化的作用下，部分NO发生氧化为NO2，经冷却后的烟气(烟气中NO30％氧化为NO2)降温至﹤60℃，进入吸收塔。
在吸收塔中控制吸收液密度1190g/L，PH值5.9，温度50℃，该含(NH4)2SO3、NH4HSO3及少量NH3的吸收液吸收SO2[主反应(NH4)2SO3+H2O+SO2→2NH4HSO3]，同时烟气中的部分NO2与溶液中NH3反应生成硝酸铵、亚硝酸氨而脱除。烟气中剩余的NO、NO的一部分与溶液中的部分(NH4)2SO3、NH4HSO3发生氧化还原反应，前者被还原为N2排放，后者生成了(NH4)2SO4。排放烟气SO2浓度89mg/Nm3、NOx 285mg/Nm3，SO2吸收率﹥95％，NOx的脱除率达到64.4％。过程中(NH4)2SO3脱硫生成NH4HSO3量大，脱硝则(NH4)2SO3、NH4HSO3均有消耗，但总量变化NH4HSO3增加，(NH4)2SO3减少较多，通过向吸收塔补加NH3，使NH4HSO3再生成(NH4)2SO3。
本方法中的的反应式为：
2NO2+H2O→HNO3+HNO2
NH4OH+HNO3→NH4NO3+H2O
NH4OH+HNO2→NH4NO2+H2O
利用SO2氨法吸收产生的亚盐将NOX还原为N2；
2NO2+4(NH4)2SO3→4(NH4)2SO4+N2↑
2NO+2(NH4)2SO3→2(NH4)2SO4+N2↑。
本实施例选用催化剂为硫酸亚铁按20％浓度将其溶于工艺水中，按每小时吸收后产生的吸收液(排出至亚盐氧化塔)，在氧化塔内补加催化剂补充量为0.5g/L(催化剂溶液则为催化剂实物量)，带有催化剂的亚盐氧化后的硫酸铵液从氧化塔进入烟气冷却塔喷淋热烟气，在此过程中烟气中NO与烟气自身剩余O2发生氧化作用。
实施例2：
基本同实施例1。不同之处为：烟气中剩余氧的含量为10％；添加0.2g/L的第四周期过渡金属Mn或Fe或Co或Ni可溶性盐作催化剂，和控制溶液PH值6.0，脱硝温度20℃操作条件下完成脱硝过程。NOx的脱除率达到68.2％。
实施例3：
基本同实施例1。不同之处为：烟气中剩余氧的含量为5％；添加0.3g/L的第四周期过渡金属Cu和Fe可溶性盐作催化剂，和控制溶液pH值5.4，脱硝温度60℃操作条件下完成脱硝过程。NOx的脱除率达到62.5％。

Claims (1)

1.一种燃煤烟气湿法脱硫脱硝一体化的方法，其特征在于根据燃煤烟气中同时有SO2和NOX需要脱除，且NOX污染物NO80％-90％，NO2 10％，在吸收脱硫的同时应用气--液催化氧化与还原的原理脱硝，使NOX中氨法湿法脱硫的部分NO经氧化为NO2，NO2易被NH4OH溶液吸收，而另一部分NOX被脱硫形成的亚盐(NH4)2SO3、NH4HSO3还原为N2，从而实现脱硫脱硝一体化工艺；具体步骤如下：
a、烟气氨法湿法吸收脱硫和脱硝的步骤，其操作为：利用烟气中剩余的含量为5％的氧，在密度＜1200g/L含亚硫酸铵、亚硫酸氢铵的脱硫吸收液中添加第四周期过渡金属Cu的可溶性盐和Fe的可溶性盐作为催化剂，所述催化剂的用量为0.3g/L，和控制溶液pH值5.4，脱硝温度为60℃的操作条件下完成脱硝过程；脱硝过程不再消耗NH3，NH3最后形成了(NH4)2SO3、NH4NO3的化肥产品；
b、本方法中的反应式为：
氧化吸收
2NO2+H2O→HNO3+HNO2
NH4OH+HNO3→NH4NO3+H2O
NH4OH+HNO2→NH4NO2+H2O
利用SO2氨法吸收产生的亚盐将NOX还原为N2；
2NO2+4(NH4)2SO3→4(NH4)2SO4+N2↑
2NO+2(NH4)2SO3→2(NH4)2SO4+N2↑。
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