CN102794098A - 烟气湿式氧化脱硝及资源化利用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种烟气湿式氧化脱硝及资源化利用方法，包括将含有NOX的烟气通入酸性二价铁溶液中，在0-100℃的温度条件下，吸收NOX生成深褐色的亚硝基亚铁盐、硝酸和亚硝酸的混合液，最终实现烟气脱硝处理。将脱硝的吸收液加入氧化剂，使二氧化氮放出并溶于水、氨水、氢氧化钾或氢氧化钠溶液，生成硝酸，硝酸铵，硝酸钾，硝酸钠等，从而实现资源化利用。

Description

烟气湿式氧化脱硝及资源化利用方法
技术领域
本发明涉及烟气的净化技术领域，特别涉及一种烟气湿式氧化脱硝及资源化利用方法。
背景技术
矿物质燃料燃烧生成的气体中含有有害成分氮氧化物，其中主要是一氧化氮，二氧化氮，三氧化二氮及微量的五氧化二氮，简记作NOX。消除NOX，使排放气体净化的工艺过程叫脱硝。
目前，我国对于燃烧产生的NOx控制方法主要有燃烧前控制、燃烧中控制和燃烧后控制三类。燃烧前控制是指选用低氮燃料，但成本很高，工程应用较少。燃烧中控制是指改进燃烧方式和生产工艺，采用低NOx燃烧技术，降低炉内NOx生成量，该方法费用较低，但由于炉内低氮燃烧技术的局限性，使得NOx的控制效果不能令人满意。燃烧后控制是指在烟道尾部加装脱硝装置，将烟气中的NOx转变为无害的N2或有用的肥料。由于烟气脱硝的NOx脱除率高，运行简单，因此，探求技术上先进，经济上合理的烟气脱硝技术是我国控制NOx排放工作的重点。
烟气脱硝技术主要有选择性催化还原法(SCR)、非选择性催化还原法(NSCR)、选择性非催化还原法(SNCR)、臭氧氧化吸收法、活性炭联合脱硫、脱硝法等。由于SCR法脱硝效率高达90%以上，运行可靠，是目前国内外应用最多且最为成熟的烟气脱硝技术之一。但SCR烟气脱硝技术的发明权属于美国，且有造价高昂，设备投入大，运行费用较高，催化剂强度不够和容易中毒等劣势。
因此研究一种工作效率高，运行费用低，资源消耗少，配置设备和工艺简便，具有创新性的自主产权的烟气脱硝技术意义重大。
发明内容
本发明目的在于提供一种烟气湿式氧化脱硝及资源化利用方法。
本发明提供一种烟气湿式氧化脱硝及资源化利用方法，包括将含有NOX的待处理烟气通入酸性二价铁溶液中，在0-100℃的温度条件下，吸收NOX，生成深褐色的亚硝基亚铁盐、硝酸和亚硝酸的混合液，而后将该混合液进行氧化处理，使待处理烟气达到清洁化的同时实现资源化利用。
进一步地，将含有NOX的待处理烟气通入酸性二价铁溶液中，在一个大气压、0-100℃的温度条件下，反应0-4h使吸收NOX，生成深褐色的亚硝基亚铁盐、硝酸和亚硝酸的混合液，而后将该混合液进行氧化处理，使待处理烟气达到清洁化的同时实现资源化利用。
进一步地，所述酸性二价铁溶液包括：氯化亚铁和/或硫酸亚铁，其中溶液中二价铁溶液的浓度控制在1-3mol/L。
进一步地，所述酸性二价铁溶液中氢浓度为0.6-1mol/L。
进一步地，将上述亚硝基亚铁盐、硝酸和亚硝酸的吸收液中加入氧化剂，进行氧化反应，吸收液中二价铁被氧化到三价，同时释放出的NO2气体经液体吸收，使烟气达到资源化利用的目的。
进一步地，该方法还包括所述氧化反应释放出的NO2气体被水、氨水、氢氧化钾或氢氧化钠溶液吸收，释放出的NO2气体被水吸收回收硝酸、释放出的NO2气体被氨水吸收回收硝酸铵、释放出的NO2气体被氢氧化钾溶液吸收回收硝酸钾、释放出的NO2气体被氢氧化钠溶液吸收回收硝酸钠。
进一步地，所述氧化剂包括氧气或臭氧。
本发明提供的烟气湿式氧化脱硝及资源化利用方法，在实现脱硝的同时，将烟气中的氮氧化物最终作为氮资源回收，真正实现节能减排，循环经济，变废为宝，潜在经济效益巨大。
具体实施方式
本发明采用二价铁酸性溶液做含NOX烟气的吸收液，二价铁溶液的浓度控制在1-3mol/L，其酸性介质中氢离子浓度为0.6-1mol/L，在0-100℃的温度条件下，吸收NOX，生成深褐色的亚硝基亚铁盐，硝酸和亚硝酸的混合液。其中两价铁溶液包括：氯化亚铁和/或硫酸亚铁等；酸介质中的酸的种类包括：盐酸和/或硫酸。
上述所得深褐色的亚硝基亚铁盐，硝酸和亚硝酸的混合液可通过氧化法处理，使其实现资源化和无害化。分别取确定体积的吸收混合液，通入或加入下列氧化剂之一种，氧化剂包括：氧气或臭氧等。吸收液中二价铁被氧化到三价，同时释放出一氧化氮，该一氧化氮旋即被氧化到二氧化氮，其中大部分二氧化氮被通入的过量气体吹出，进入适当的吸收液中被吸收，生成相应的化工产品。
被过量气体吹出的NO2的适当吸收液包括：水，氨水，氢氧化钾溶液，氢氧化钠溶液等。以水做吸收液可回收硝酸；以氨水为吸收液可回收硝酸铵，以氢氧化钾，氢氧化钠等溶液做吸收液可回收硝酸钾，硝酸钠等。
实施例1
取氢离子浓度为1mol/L，二价铁浓度为2.7mol/L的二氯化铁溶液1L，而后于30℃，一个大气压下，通入一氧化氮气体，通入量为1.7mol，反应时间为0-4h至吸收液变成深褐色停止，静置1h后，该吸收液通入氧气1.35mol，反应时间为3-5h，释放出的二氧化氮气体被1L蒸馏水吸收，至放出的残留气中无二氧化氮为止。测得吸收液中所含硝酸浓度为0.77mol/L。
实施例2
将某坑口电厂排出的烟气引出一部分，通入氢离子浓度为1mol/L  ，浓度为1.8mol/L的二价铁溶液中，于70℃下，吸收NOX生成深褐色的亚硝基亚铁盐、硝酸和亚硝酸的混合液，一年后，取脱硝处理所得混合液5L，通入过量氧气，吹出的二氧化氮经水一级吸收制得浓度为0.1mol/L的稀硝酸溶液200ml。这表明温度高，时间长，吸收效果和资源化效果会降低。
实施例3
取氢离子浓度为0.7mol/L，二价铁浓度为1.3mol/L的二氯化铁溶液300ml，而后于30℃，一个大气压下，通入一氧化氮气体，通入量为0.39mol，反应时间为0-3h至吸收液变成深褐色停止，静置1h后，该吸收液通入氧气0.22mol，反应时间为0-5h，释放出的二氧化氮气体被500ml蒸馏水吸收，至放出的残留气中无二氧化氮为止。测得吸收液中所含硝酸浓度为0.48mol/L。
本发明提供的烟气湿式氧化脱硝及资源化利用方法具有以下有益效果：
1、改变现有处理工艺，实现脱硝的同时，减少了投资成本和装置规模，降低了运行费用，是对烟气脱硝技术的一次重大突破，真正实现了社会效益，经济效益和环境效益的有机统一。
2、本发明开启了脱硝行业的一次技术性革命，具有良好的工程应用前景。技术领先，属国内首创，并将填补国际空白。其转化应用将具有深远的社会价值。
3、该工艺技术用于脱硝过程中的铁系吸收液，能够再生，可实现循环利用，从而降低系统的运行成本。烟气中的氮氧化物最终作为氮资源回收，真正实现节能减排，循环经济，变废为宝，潜在经济效益巨大。
4、该工艺技术运行的处理过程和资源化利用过程中，无二次污染，实现烟气的无害化和清洁化排放，环境效益明显。
5、与现有脱硝技术相比，具有设备精简，占地少，投资省，运行费用低，脱硝效率稳定，操作简单可靠，管理方便的特点。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种烟气湿式氧化脱硝及资源化利用方法，其特征在于，包括：
将含有NOX的待处理烟气通入酸性二价铁溶液中，在0-100℃的温度条件下，吸收NOX，生成深褐色的亚硝基亚铁盐、硝酸和亚硝酸的混合液，而后将该混合液进行氧化处理，使待处理烟气达到清洁化的同时实现资源化利用。
2.根据权利要求1所述烟气湿式氧化脱硝及资源化利用方法，其特征在于：
将含有NOX的待处理烟气通入酸性二价铁溶液中，在一个大气压、0-100℃的温度条件下，反应0-4h使吸收NOX，生成深褐色的亚硝基亚铁盐、硝酸和亚硝酸的混合液，而后将该混合液进行氧化处理，使待处理烟气达到清洁化的同时实现资源化利用。
3.根据权利要求1所述烟气湿式氧化脱硝及资源化利用方法，其特征在于：
所述酸性二价铁溶液包括：氯化亚铁和/或硫酸亚铁，其中溶液中二价铁溶液的浓度控制在1-3mol/L。
4.根据权利要求1或2所述烟气湿式氧化脱硝及资源化利用方法，其特征在于：
所述酸性二价铁溶液中氢浓度为0.6-1mol/L。
5.根据权利要求1或2所述烟气湿式氧化脱硝及资源化利用方法，其特征在于，还包括：
将上述亚硝基亚铁盐、硝酸和亚硝酸的吸收液中加入氧化剂，进行氧化反应，吸收液中二价铁被氧化到三价，同时释放出的NO2气体经液体吸收，使烟气达到资源化利用的目的。
6.根据权利要求5所述烟气湿式氧化脱硝及资源化利用方法，其特征在于，还包括：
所述氧化反应释放出的NO2气体被水、氨水、氢氧化钾或氢氧化钠溶液吸收，释放出的NO2气体被水吸收回收硝酸、释放出的NO2气体被氨水吸收回收硝酸铵、释放出的NO2气体被氢氧化钾溶液吸收回收硝酸钾、释放出的NO2气体被氢氧化钠溶液吸收回收硝酸钠。
7.根据权利要求5所述烟气湿式氧化脱硝及资源化利用方法，其特征在于：
所述氧化剂包括氧气或臭氧。
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