CN103239981A - 柠檬酸亚铁-铁粉混合液湿法烟气脱硝并副产硝酸铵的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种柠檬酸亚铁-铁粉混合液湿法烟气脱硝并副产硝酸铵的方法。将柠檬酸亚铁和铁粉按照一定的比例配置成一定浓度的混合液作为脱硝吸收液，与烟气接触，实现NO的络合吸收脱硝，然后将脱硝后的吸收液氧化，并加入氨水得到硝酸铵化肥，实现NO的资源化。该方法有别于一般的脱硝将NO转化为N2，而且采用的是传统的吸收法工艺，操作条件温和，在常温常压下进行，脱硝率高，投资少，运行费用低，吸收液易再生。
Description
技术领域
本发明涉及烟气治理与控制技术领域，具体就是烟气脱硝，尤其采用柠檬酸亚铁-铁粉混合液湿法烟气脱硝并副产硝酸铵的方法。
背景技术
随着经济的持续快速发展和能源消耗量的增加，我国氮氧化物排放量在逐年增长。1980年的排放量约为476万吨，2008年增长到1625万吨。NOx形成的途径主要有两条：一是化石燃料中的杂环氮化物在燃烧过程中，发生氧化反应形成NOx排放出来；二是燃烧过程中提供氧气的空气在高温状态下与O2化学反应生成NOx。生成的NOx中主要存在形式为NO，约占95%，而NO2不足5%。从排放源来看，我国97%的氮氧化物排放来自工业源和机动车尾气。其中电力热力的生产和供应是最主要的氮氧化物排放企业，排放量占到我国排放总量的50%左右。所以燃煤烟气脱硝是近期内NOx控制措施中最为重要的脱硝方法。但NOx的脱除相当困难，主要原因在于燃煤烟气中NOx的最主要成分成分是浓度为ppm级的NO，而NO在低浓度下相当稳定，并且烟道气中还含有较高浓度的水蒸气、CO2、和SO2，还有一定浓度CO和Hg等，会对固体催化剂（SCR工艺）产生中毒作用，给脱硝催化剂的开发带来很大的困难。经过多年的研究，国内外开发了各种各样的脱硝方法，目前研究开发的烟气脱硝技术主要有气相还原法、催化分解法、等离子体法、吸附法、液体吸收法、液膜法和直接生物法等。
在环境科学意义上，环境污染即意味着资源浪费。燃料中的氮转化为NOx的比例按25%计，如排放NOx为1200万吨，即至少相当于产硝酸1600万吨。所以回收燃煤烟气中的NOx，是实现变废为宝且非常符合我国的实际国情的，不仅能减少大气污染，也能弥补我国资源不足，具有可持续发展的社会效益和经济效益。
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。研究和开发具有处理效果好、投资及运行费用低、无二次污染等优点的烟气脱硝新技术迫在眉睫。
柠檬酸亚铁具有络合吸收NO的能力，但是由于烟气中存在O2，柠檬酸亚铁很容易被氧化为柠檬酸铁，而一旦柠檬酸亚铁被氧化为柠檬酸铁之后，几乎不具有络合吸收NO的能力，为此需要保持吸收液中柠檬酸亚铁的存在，同时考虑将NO资源化，为此申请本发明。
发明内容
本发明的目的是提出一种湿法脱除烟气中氮氧化物并副产硝酸铵的方法。本发明原理是：将柠檬酸亚铁和铁粉按照一定的比例配置成一定浓度的混合液作为脱硝吸收液，与烟气接触，实现NO的络合吸收，发生反应（1），在通入O2的条件下将柠檬酸亚铁-NO络合吸收液氧化为NO2和柠檬酸铁，发生反生反应（2），然后柠檬酸铁与溶液中的铁粉反应生成柠檬酸亚铁，发生反应（3），恢复吸收液络合吸收NO的能力。同时在吸收液中加入氨水，得到硝酸铵化肥，发生反应（4）。
反应方程式为：
本发明实现方案为：
首先烟气进入脱硝吸收塔中，在脱硝吸收塔中用配制好的柠檬酸亚铁和铁粉混合液作喷淋吸收液，在该吸收塔中完成络合吸收脱硝。然后将脱硝后的吸收液氧化，得到硝酸铵化肥。
方案中所述的脱硝阶段pH值控制在5-9之间，液气比控制在3-15 L/m3之间，NO入口浓度不超过1000ppm，柠檬酸亚铁质量百分比浓度：0.1％－5％，柠檬酸亚铁和铁粉的质量比控制在1:1—1:3之间，氨水吸收液浓度质量百分比浓度：1％-15％。
附图说明
图1为柠檬酸亚铁-铁粉混合液湿法烟气脱硝并副产硝酸铵装置和工艺流程图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进一步阐述，但本发明不仅仅局限如下实施例。
实施例1
烟气脱硝试验是在如附图所示的装置里进行的，填料塔是直径f500mm，高150cm玻璃填料塔，气液两相逆流，烟气气体流量为50m3/h，柠檬酸亚铁-铁粉液体喷淋量为150L/h，温度为40℃，pH 值为7，NO入口浓度为500ppm，氨的浓度为6％，柠檬酸亚铁浓度为2%，柠檬酸亚铁和铁粉的质量比控制在1：1.5，烟气中NO进出口浓度用英国凯恩公司KM940烟气分析仪测定，运行稳定后NO出口浓度为25ppm，脱除率为95％，获得硝酸铵化肥。
实施例2
试验装置与实施例1相同，只是改变脱硝的操作条件，在脱硝塔中气体流量为30m3/h，柠檬酸亚铁-铁粉液体喷淋量为100L/h，温度为50℃，pH 值为8，NO入口浓度为800ppm，氨的浓度为5％，柠檬酸亚铁浓度为2%，柠檬酸亚铁和铁粉的质量比控制在1：2，运行稳定后NO出口浓度为46ppm，脱除率为94.3％，获得硝酸铵化肥。
实施例3
试验装置与实施例1相同，在脱硝塔中气体流量为20m3/h，柠檬酸亚铁-铁粉液体喷淋量为60L/h，温度为40℃，pH 值为6，NO入口浓度为600ppm，氨的浓度为5％，柠檬酸亚铁浓度为3%，柠檬酸亚铁和铁粉的质量比控制在1：2。烟气中NO进出口浓度用英国凯恩公司KM940烟气分析仪测定，运行稳定后NO出口浓度为40ppm，脱除率为93.3％，获得硝酸铵化肥。
Claims (2)
1.将柠檬酸亚铁和铁粉按照一定的比例配置成一定浓度的混合液作为脱硝吸收液，在脱硝吸收塔中与烟气接触，实现NO的络合吸收，在通入O2的条件下将柠檬酸亚铁-NO络合吸收液氧化为NO2和柠檬酸铁，然后柠檬酸铁与溶液中的铁粉反应生成柠檬酸亚铁，恢复吸收液络合吸收NO的能力，同时在吸收液中加入氨水，得到硝酸铵化肥。
2.柠檬酸亚铁-铁粉混合液湿法烟气脱硝并副产硝酸铵的工艺参数为：pH值控制在5-9之间，液气比控制在3-15 L/m3之间，NO入口浓度不超过1000ppm，柠檬酸亚铁质量百分比浓度：0.1％－5％，柠檬酸亚铁和铁粉的质量比控制在1:1—1:3之间，氨水吸收液浓度质量百分比浓度：1％-15％。
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