CN102068893A - 燃煤烟气湿法同时脱硫脱硝工艺 - Google Patents

Abstract

本发明属于大气污染控制技术领域，具体涉及一种燃煤烟气湿法同时脱硫脱硝工艺。本发明将可溶性钴盐溶解在一定量的乙二胺水溶液中，乙二胺与三价钴离子进行反应，配制三(乙二胺)合钴[Co(en)₃]³⁺，该络合溶液与NO反应，NO被氧化生成NO₂，NO₂水解生硝酸和NO，然后再向吸收液中加入氨水或碳酸氨就可以将NO转化为硝酸铵和亚硝酸铵，同时氨水与SO₂和O₂反应生成硫酸铵，这样实现同时脱硫脱硝。

Description

燃煤烟气湿法同时脱硫脱硝工艺

技术领域

本发明属于大气污染控制技术领域，具体涉及一种燃煤烟气湿法同时脱硫脱硝工艺。

技术背景

在我国一次能源构成和消费中，煤炭所占的比例高达70％，其中燃煤电厂又是我国耗煤和二氧化硫(SO₂)及氮氧化物(NOx)排放的大户。SO₂及NOx是大气的主要污染物，它们可产生酸雨、形成光化学烟雾、破坏臭氧，给环境和人类健康带来极大的危害。据统计，2006年，我国SO₂的排放量超过了2500万t，是世界上SO₂第一排放大国；与此同时，NOx的排放量也超过了1000万t，中国由酸雨污染造成的年直接经济损失超过1100亿元。因此控制燃煤电厂排放的SO₂及NOx，是目前我国大气污染控制领域最为紧迫的任务之一。如果对SO₂及NOx分别治理，不仅占地面积大，而且投资和运行费用高。

目前，烟气同时脱硫脱硝技术方法按吸收剂和脱除产物状态不同可分为湿法和干法。干法对处理SO₂/NOx＜1的烟气较适合，湿法适合处理SO₂含量较高的烟气。烟气中一般SO₂浓度为2000ppm左右，NOx为500ppm(主要是NO)，故湿法烟气脱硫脱硝比干法有效且较为经济，另外其中湿法烟气脱硫工艺在火电厂应用最广，脱硫效率高，因此湿法同时脱硫脱硝技术具有很大的发展潜力。

湿法烟气脱硫脱硝关键是脱硝。烟气中NOx的95％是NO，而NO难溶于水(50℃时其在水中溶解度为38mg/L)是SO₂和NO₂的1/1000以下。因此常规碱液吸收法对NO无效；同时由于烟气中的NO浓度在0.02-0.1％(V)之间，自然氧化的反应速度很低。一个方向无疑是用强氧化剂将NO氧化为NO₂，然后采用碱液吸收脱除。已有的液相氧化剂主要有HNO₃，KMnO₄，NaClO₂，NaClO，H₂O₂，KBrO₃，K₂CrO₇，NaCrO₄和(NH₄)₂CrO₇。这些方法存在一些尚未解决的关键问题，另外在氧化NO的过程中都将消耗氧化剂，运行成本高。

发明内容

本发明的目的是提出一种同时脱除烟气中的二氧化硫和氮氧化物的方法，进一步说是一种NO被三(乙二胺)合钴湿式氧化，使NO的氧化和吸收同时进行，同时添加氨水，这样将NO和SO₂转化为硝酸铵和硫酸铵化肥。

本发明思路是这样的：

将可溶性钴盐溶解在一定量的乙二胺水溶液中，乙二胺与三价钴离子进行反应，配制三(乙二胺)合钴[Co(en)₃]³⁺，该络合溶液与NO反应，NO被氧化生成NO₂，NO₂水解生硝酸和NO，其反应方程为：

[Co(en)₃]³⁺+NO+OH^-→[Co(en)₂(NO)OH]²⁺+en               (反应方程1)

[Co(en)₂(NO)OH]²⁺+O2→[Co(en)₂(NO₂)OH]²⁺               (反应方程2)

[Co(en)₂(NO₂)OH]²⁺+OH^-→[Co(en)₂(OH)₂]⁺+NO₂ ^-+NO₃ ^-+H₂O  (反应方程3)

[Co(en)₂(OH)₂]⁺+en→[Co(en)₃]³⁺+OH^-                    (反应方程4)

所以NO氧化的总反应为：

NO+O₂+OH^-→NO₂ ^-+NO₃ ^-                                   (反应方程5)

然后再向吸收液中加入氨水或碳酸氨就可以将NO转化为硝酸铵和亚硝酸铵，同时氨水与SO₂和O₂反应生成硫酸铵，这样实现同时脱硫脱硝。

其反应方程为：

NH₃+NO₂ ^-+NO₃ ^-+SO₂+O₂→NH₄NO₂+NH₄NO₃+(NH₄)₂SO₄          (反应方程6)

实现本发明的技术方案为：

将可溶性钴盐溶解在一定量的乙二胺水溶液中，制备好三(乙二胺)合钴吸收液。将制备好的吸收液与含NO和SO2的烟气通入常规的烟气脱硫塔中，三(乙二胺)合钴与NO发生式(1-6)的反应，被转化为NO₂ ^-和NO₃ ^-，然后在吸收液中加入氨水或碳酸氨，烟气中的SO2以及吸收液中NO₂ ^-和NO₃ ^-与氨水发生反应(反应方程6)，结果转化为硝酸铵和硫酸铵化肥。本发明的参数包括：

NO浓度范围为：100-1200ppm，SO₂的浓度范围为：300-3000ppm。

操作压力为常压，温度范围为：20-90℃，最佳值为40-70℃。

pH值范围为：3-11，最佳值为：4-7，O₂的浓度为0-20％，

三(乙二胺)合钴的浓度范围为：0.005-0.3mol/L，优选为：0.05-0.2mol/L；

氨溶液的浓度为0-30％，优选为：5-10％；

通常液气比为5-50，推荐液气比为5-20，所述的比例为体积流量比。

所述的氨溶液为氨水或碳酸氨。

本反应对反应器没有特别的要求，NO和SO₂可以在常见的气液反应器如填料塔，喷淋塔或鼓泡塔中进行。

本发明的方法简单，能够在使NO和SO₂同时进行氧化和吸收，经济合理，大大降低湿法烟气脱硫脱硝的成本。

附图说明：

图1为本发明的工艺流程图

具体实施方式：

按图1所示的烟气湿法同时脱硫脱硝工艺流程图。锅炉烟气经锅炉引风机引出后，自塔底进入吸收塔，循环水池的吸收剂以及氨溶液分别经循环水泵增压后，由塔顶喷淋而下，气液两相逆向流动，在塔内完成SO、NO的脱除，最后经塔的上部除雾后从烟囱高空排空。吸收液回流至塔底，澄清分离，干燥得到化肥，滤液进入循环池回用。新配置的吸收剂储存于配药池，当吸收剂的浓度下降一定值时，启动加药泵，往循环水池补充吸收剂。

实施实例1

配置0.15mol/L的三(乙二胺)合钴溶液，氨水的浓度为10％，在pH值为7，O₂的浓度为5％，NO浓度为300ppm，SO₂的浓度为1000ppm，吸收塔为填料塔，进行逆向吸收，NO的去除率为80-90％，SO2的去除率为95％以上。

实施实例2

配置0.3mol/L的三(乙二胺)合钴溶液，氨水的浓度为15％，在pH值为8，O₂的浓度为3％，NO浓度为600ppm，SO₂的浓度为1500ppm，吸收塔为喷淋塔，进行逆向吸收，NO的去除率为85-92％，SO₂的去除率为95％以上。

实施实例3

配置0.20mol/L的三(乙二胺)合钴溶液，氨水的浓度为10％，在pH值为6.5，O₂的浓度为5％，NO浓度为700ppm，SO₂的浓度为2000ppm，吸收塔为鼓泡塔，NO的去除率为70-85％，SO₂的去除率为95％以上。

以上实施实例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施实例的限制，其他的任何为背离本发明的精神实质与原理下所做的改变、修饰、替代、组合、简化等均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.燃煤烟气湿法同时脱硫脱硝工艺，其特征在于该工艺包括以下步骤：

A、可溶性钴盐溶解在乙二胺水溶液中，制备好三(乙二胺)合钴吸收液，三(乙二胺)

合钴吸收液的浓度为0.005-0.3mol/L，pH值范围为3-11，O₂的浓度为0-20％；

B、将制备好的吸收液与含浓度范围100-1200ppm NO、含浓度范围300-3000ppm SO2的烟气通入烟气脱硫塔中，液气体积流量比为5-50，三(乙二胺)合钴与NO发生反应，被转化为NO₂ ^-和NO₃ ^-；

C、然后在吸收液中加入氨溶液，烟气中的SO2以及吸收液中NO₂ ^-和NO₃ ^-与氨水发生反应，氨溶液的浓度为0-30％，氨溶液为氨水或碳酸氨，结果转化为硝酸铵和硫酸铵化肥。

2.根据权利要求1所述的燃煤烟气湿法同时脱硫脱硝工艺，其特征在于：所述的燃煤烟气湿法同时脱硫脱硝工艺操作压力为常压，温度范围为：20-90℃，最佳值为40-70℃。

3.根据权利要求1所述的燃煤烟气湿法同时脱硫脱硝工艺，其特征在于：所述的三(乙二胺)合钴吸液pH值范围为3-11，最佳值为4-7。

4.根据权利要求1所述的燃煤烟气湿法同时脱硫脱硝工艺，其特征在于：所述的三(乙二胺)合钴的浓度范围为0.005-0.3mol/L，优选为0.05-0.2mol/L。

5.根据权利要求1所述的燃煤烟气湿法同时脱硫脱硝工艺，其特征在于：所述的氨溶液的浓度为0-30％，优选为5-10％。

6.根据权利要求1所述的燃煤烟气湿法同时脱硫脱硝工艺，其特征在于：所述的液气体积流量比为5-50，优选液气比为5-20。

7.根据权利要求1所述的燃煤烟气湿法同时脱硫脱硝工艺，其特征在于：所述的可溶性钴盐为CoCl₃。

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