CN101816885A

CN101816885A - 一种湿法脱硫脱硝的方法

Info

Publication number: CN101816885A
Application number: CN201010154499A
Authority: CN
Inventors: 康仁
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-03-26
Filing date: 2010-03-26
Publication date: 2010-09-01

Abstract

本专利公开了一种湿法脱硫脱硝的方法，在一个流程内既脱硫又脱硝。利用含一定浓度的NH₄和NaCl溶液脱除烟气中的SO₂，生成Na₂SO₃和NH₄Cl两种产品；利用一定浓度的硝酸和尿素溶液脱除NO_x，生成NH₄NO₃产品。本发明工艺有四大优势：1、脱硫脱硝反应速度快，脱硫脱硝率高。脱硫率在95％以上，脱硝率在70％以上。2、本发明工艺脱硫设备简单，固定资产投资比石灰石-石膏湿法脱硫减少60％左右。3、本发明脱硫不花任何费用，还能创造利润。本发明把烟气中SO₂当作一种化工原料利用，每脱1吨SO₂理论上可以生产1.67吨NH₄Cl和1.97吨Na₂SO₃。一个2×200MW的发电厂，每年创产值4亿元左右，创利润1.0亿元左右。4、本发明脱硝固定资产投资和脱硝运行费用比SCR法减少70％左右。

Description

一种湿法脱硫脱硝的方法

技术领域：本发明属于化工领域，具体为化学湿法脱硫脱硝工艺。

背景技术：

近几年来，国家加强了对大气环境的监察和治理，制定了相关政策和烟气排放标准，在烟气排放标准中对SO₂含量作了严格规定。各地区环保部门严格执法，超标排放的企业被限期整改或者停产整改，不达标必须关闭。在这种形势下各种脱硫工艺应运而生。脱硫工艺分湿法、干法和半干法。干法和半干法因脱硫率低、运行成本高等缺点很少采用。现在使用的绝大多数是湿法脱硫工艺。湿法脱硫方法很多，如碱液脱硫、氨法脱硫、石灰脱硫、石灰石石膏脱硫等。碱液脱硫投资少、脱硫率高，但是因为脱硫成本高、脱硫废液会造成二次污染，很少采用。现在世界上使用最多的、最成熟的工艺是石灰石石膏湿法脱硫，这一工艺最早是由英国皇家化学工业公司提出，由于这一工艺具有脱硫率高、脱硫剂(石灰石)便宜等优点，这一工艺很快被其它国家采用，近几年来我国也引进了这一脱硫工艺技术，而且成为国内应用最多的工艺技术。

石灰石石膏湿法脱硫工艺虽然具有上述优点，也有很严重的缺点。其一是固定资产投资大、脱硫成本高，一个有2台200MW发电装置的发电厂上一套石灰石-石膏脱硫装置需投资近亿元，每年脱硫运行费用4000万元，平均每度电0.015元。其二是石膏难以利用，大部分电厂产生的石膏仍堆积在山沟等地，等于把一种气体污染物(SO₂)变成了固体污染物-石膏。

其三是设备笨重、功率大，运行费用中电费佔了2/3，平均每度电0.01元。

烟气中的另一种污染物是氮氧化物，主要有NO和NO₂，通称为NO_x。西方国家对烟气中的NO_x有严格的规定，为了加强环境保护，我国近期也将出台更为严格的烟气排放的NO_x含量标准。因此脱硝问题也成为发电等企业亟待解决的重要问题了。

世界上脱硝主要用干法，有SCR法、SNCR法和SNCR/SCR法，用的最多、最成功的是SCR法。该法在催化剂作用下用氨和尿素将NO_x还原成N₂，脱硝率能达到70-90％。该法最大的缺点也是固定资产投资大，运行费用高，一般投资需160元/kw左右，运行费用0.015元/kwh以上，与石灰石-石膏湿法脱硫相近。

现在需要研究出一种不仅能脱硫还同时能脱硝的方法，而且固定资产投资和运行费用都要少。

发明内容：

1、本发明既能脱硫同时能脱硝，简言之，先用稀硝酸和尿素的混合液脱硝，再用氨盐水脱硫。

2、脱硝

首先在脱硝液储桶(3)内制备含HNO₃15％左右、含尿素[CO(NH₂)₂]15％左右的脱硝液，并用氯化钙盐水冷却到15℃左右，把脱硝液从G口送入脱硝塔(2)的喷淋层(18)。烟囱烟气经布袋除尘器除尘后用加压风机从E口送入脱硝塔，在脱硝塔内烟气与从喷淋层喷淋下来的脱硝液在填料层(19)充分反应，生成N₂、CO₂和NH₄NO₃，反应式如下：

NO+NO₂+H₂O＝2HNO₂

CO(NH₂)₂+HNO₂+HNO₃＝N₂+CO₂+NH₄NO₃+H₂O

N₂和CO₂随烟气从塔顶F口排出，经斜板式气水分离器(17)分离液滴后，进入脱硫塔(4)脱硝液从塔下部H口排出送回脱硝液储桶(3)循环脱硝。脱硝液温度保持在15℃左右。

反应生成的NH₄NO₃逐步富积在脱硝塔底部，当NH₄NO₃浓度达到40％左右时，从M口将硝酸铵抽出，用氨水中和到中性或者微碱性，作为优质液体氮肥销售，或者进一步加工成硝酸铵钙氮肥销售。

请见图1、图3。

3脱硫：首先在脱硫液储桶(1)内制备合格的脱硫液，使脱硫液中NH₃浓度为15％左右，NaCL浓度为25％左右。

经过脱硝塔以后烟气温度由170℃左右降到80℃以下。烟气从A口进入脱硫塔(4)，用泵将脱硫液储桶(1)内的氨盐水送到脱硫塔上部从C₁、C₂口进入喷淋装置(16)，从喷淋装置喷淋下来的氨盐水与进塔的烟气逆流相遇，迅速反应，烟气中的SO₂与氨盐水中的NH₄OH和NaCL反应生成NH₄CL和Na₂SO₃，反应式如下：

SO₂+2NH₃+H₂O+2NaCL＝2NH₄CL+Na₂SO₃

从D口出塔的脱硫液循环送到喷淋装置继续脱硫。当脱硫液中Na₂SO₃浓度为25％左右，NH₄CL浓度为20％左右时，将d伐打开，c伐关小，将脱硫液取出，送到盐水冷却器(6)。

已经脱硫的净烟气经斜板式气水分离器(15)分离液滴之后，进入湿式电除尘器(5)，进一步将烟气中夹带的脱硫液分离下来返回脱硫塔，净烟气通过烟囱放空。

在脱硫过程中还可以将烟气中的NO_x再脱掉一部分，主要反应为：

2NO+O₂＝2NO₂

2NO₂+H₂O＝HNO₃+HNO₂

NH₃+HNO₃＝NH₄NO₃

NH₃+HNO₂＝NH₄NO₂

送到盐水冷却器(6)的脱硫液经冷冻氯化钙盐水冷却温度降到0℃左右，这时Na₂SO₃结晶淅出，经离心机(7)脱水，再经气流干燥器(8)干燥，成为Na₂SO₃产品。

从离心机(7)出来的母液送到吸氨器(9)吸氨，氨母液流到氨母液储桶(10)，将储桶内的氨母液送到盐淅结晶器(11)，在氨母液温度低于15℃的条件下向盐淅结晶器加入洗净的固体氯化钠，由于同离子效应，氨母液中的氯化铵结晶淅出，经稠厚器(12)沉淀，经离心机(13)脱水，经转筒干燥机(14)在105℃条件下干燥，成为NH₄CL产品。

从离心机(13)出来的母液送到脱硫液储桶(1)，再加入部分NH₃和NaCL，调制成合格的氨盐水，供脱硫使用。

请见图1、图2。

2、本发明的优势：

(1)脱硫反应速度快、脱硫率高：石灰石-石膏湿法脱硫反应是在固相(石灰石)和液相(H₂SO₃溶液)之间进行，反应慢。本发明脱硫反应是在液相中进行，反应速度快，脱硫率高，脱硫率在95％以上。

(2)本发明脱硫工艺设备简单，固定资产投资比石灰石-石膏湿法脱硫减少60％左右。本工艺所用设备除离心机泵等设备以外，大部分设备是常压非标准设备，为化工常用设备。

(3)本发明脱硫不用花费任何费用，还能创造利润。本发明把烟气中的SO₂当作一种化工原料利用，每脱1吨SO₂理论上可以生产1.67吨NH₄CL和1.97吨Na₂SO₃。以一个2×200MW的电厂为例，每年以脱硫8万吨计，每年可以附产Na₂SO₃15万吨，NH4CL13万吨。每年创产值4亿元左右，创利润0.6亿元左右。加上国家每度电补助0.015元，全年利润为1.0亿元左右。平均每脱1吨SO₂盈利1250元。而用石灰石-石膏湿法脱硫每年需4000万元左右脱硫费用。换言之，用本艺脱硫比用石灰石-石膏湿法脱硫每年创造利润1.4亿元左右。

(4)本发明在脱硫的同时还可以脱硝，脱硝率在70％以上。因脱硝产生的硝酸氨可以外销，因此本法比SCR法固定资产投资和脱硝运行费用减少70％左右。

(5)本发明在脱硫脱硝过程中不排放任何废物。

附图说明：

图1为湿法脱硫脱硝工艺流程图。图中1为脱硫液储桶，2为脱硝塔，3为脱硝液储桶(用氯化钙盐水冷却)，4为脱硫塔，5为湿式电除尘器，6为氯化钙盐水冷却器，7和13为离心机，8为气流干燥器，9为高位吸氨器，10为氨母液储桶，11为盐淅结晶器，12为稠厚器，14为转筒干燥机。

图2为喷淋脱硫塔结构示意图。图中A为烟气进口，B为净烟气出口，C₁、C₂为脱硫液进口，D为脱硫液出口。15为斜板式气水分离器，16为喷淋装置。

图3为喷淋填料式脱硝塔结构示意图。图中E为烟气进口，F为脱硝后烟气出口，G为脱硝液进口，H为脱硝液出口，M为硝酸氨液出口。17为斜板式气水分离器，18为喷淋层，19为填料层。

具体实施方式：

1、本发明工艺的主要设备为脱硫塔和脱硝塔。现以2×200MW发电厂脱硫脱硝为例，设计并制造一台喷淋式脱硫塔和一台喷淋填料式脱硝塔。(1)基础数据：

2台200MW发电机，配2台670t/h锅炉。

烟气总流量150万m³/h

烟气含SO₂ 10000mg/m³ 含NO_x600mg/m³

净烟气含SO₂ 200mg/m³ 脱硫率98％

净烟气含No_x 200mg/m³ 脱硝率70％以上。

液气比为10L/m₃，空塔速度3m/s左右。

(2)脱硫塔：

根据基础数据计算，塔直径D＝14m，塔高H＝35m.空塔速度为2.7m/s。

第一层喷淋层距塔顶2m，喷淋层间距1.6m烟气进口管中心线距塔底3m，正常运行时塔底液位保持在1.5m左右。塔顶部安装了斜板式气水分离器(15)。

喷淋装置(16)安装三层，每一层安装喷咀数为20只/m²。喷咀用PVC制造，为螺旋型，喷咀孔径4-6mm。

脱硫塔用厚15mm的PVC板制造，用角钢制作保护钢架。

2脱硝塔：

根据计算塔直径D＝14m，塔高H＝20m，空塔速度2.7m/s。喷淋层(18)距塔顶3m，喷淋层距第一层填料层3m，每层填料层高0.5m共三层，层间距1m。填料层装填瓷拉西环，呈乱堆状。烟气进口管中心线距塔底5m。

3、其它标准设备从生产厂购置，非标设备可以自己制造。

4、将全部设备按照图1用管线连接，管通上需加装伐门并和泵连接。

5、按照“发明内容”中所述方法操作，即可脱除烟气中的SO₂和NO_x，又能生产出三种产品-Na₂SO₃、NH₄CL和NH₄NO₃液。

Claims

1.一种湿法脱硫脱硝的方法，其特征在于：利用含NH₃15％左右、含NaCL25％左右的氨盐水为脱硫液脱除烟气中的SO₂，生成Na₂SO₃和NH₄CL两种产品；利用含HNO₃15％左右、含CO(NH₂)₂15％左右的混合液为脱硝液脱除烟气中的NO_x，放出N₂和CO₂气体，生成NH₄NO₃产品，反应方程式分别为：

SO₂+2NH₃+H₂O+2NaCL＝2NH₄CL+Na₂SO₃

NO+NO₂+H₂O＝2HNO₂

CO(NH₂)₂+HNO₂+HNO₃＝N₂+CO₂+NH₄NO₃+H₂O

2.根据权利要求1所述的一种湿法脱硫脱硝的方法，其特征在于：脱硫脱硝工艺的主要设备有脱硫液储桶(1)、脱硝塔(2)、脱硝液储桶(3)、脱硫塔(4)、湿式电除尘器(5)、氯化钙盐水冷却器(6)、离心机(7、13)、气流干燥器(8)、高位吸氨器(9)、氨母液储桶(10)、盐淅结晶器(11)、稠厚器(12)、转筒干燥机(14)等。

3.根据权利要求1所述的一种湿法脱硫脱硝的方法，其特征在于：脱硝的工艺流程为，把脱硝液储桶(3)内已经制备好并冷却到15℃左右的脱硝液送到脱硝塔(2)上部，烟囱烟气经布袋除尘器除尘后用加压风机从下部送入脱硝塔，烟气和脱硝液在塔内逆流相遇，迅速反应，脱除了NO_x；脱硝液从脱硝塔下部排出进入脱硝液储桶(3)循环脱硝；已脱硝的烟气从塔顶排出，进入脱硫塔(4)；脱硝生成的NH₄NO₃富集在塔底部，当NH₄NO₃浓度达到40％左右时，将NH₄NO₃液抽出，用氨水中和到中性或者微碱性，以产品出售或者进一步加工成硝酸氨钙等产品。

4.根据权利要求1所述的一种湿法脱硫脱硝的方法，其特征在于：脱硫的工艺流程为，从脱硝塔(2)出来的烟气温度从170℃左右降到80℃以下，进入脱硫塔(4)，在塔内与从脱硫液储桶(1)送来的氨盐水逆流相遇，迅速反应，脱除了SO₂；已脱硫脱硝的净烟气从塔顶出来进入湿式电除尘器(5)，将烟气中夹带的脱硫液分离下来返回脱硫塔，净烟气通过烟囱放空；脱硫液从塔底排出又用泵送到塔上部喷淋层(16)循环吸收SO₂；当脱硫液中Na₂SO₃浓度达到25％左右，NH₄CL浓度达到20％左右时逐步将脱硫液取出送到盐水冷却器(6)冷到0℃左右，Na₂SO₃结晶淅出，经离心机(7)脱水，经气流干燥器(8)干燥，成为Na₂SO₃产品；从离心机(7)出来的母液送到吸氨器(9)吸氨，氨母液流到氨母液储桶(10)，再送到盐淅结晶器(11)，在氨母液低于15℃的条件下向盐淅结晶器内加入洗净的固体氯化钠，氨母液中的NH₄CL结晶淅出，经稠厚器(12)沉淀、离心机(13)脱水，经转筒干燥机(14)在105℃条件下干燥，成为NH₄CL产品；从离心机(13)出来的母液送到脱硫液储桶(1)，再加入部分NH₃和NaCL，调制成合格的氨盐水，送到脱硫塔(4)脱硫。