CN103432889A - 超重力络合亚铁烟气脱硝的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超重力络合亚铁烟气脱硝的方法，将脱硫后温度为40℃～120℃含NOx烟气送入超重力机，与进入超重力机的温度为0℃～55℃的吸收剂在超重力机转子填料层中逆流接触，反应脱硝；净化烟气从超重力机气相出口进入除雾器，随后进入排放系统；脱硝后的富液从超重力机液相出口流向平衡罐，从平衡罐流向沉降罐，将其中的固体沉降到底部，经过滤后回收硫磺，滤液打回沉降罐；上部的清液抽出送往超重力机，同补充的还原剂在线混合后一起流向超重力机，进行循环吸收脱硝。本发明以超重力设备作为气液传质强化设备，有利于NOx的脱除，以络合亚铁为吸收剂，吸收效率高，再生效果好，吸收液可循环应用，脱硝率在96%以上。
Description
技术领域
本发明涉及工业烟气净化，具体地指一种超重力络合亚铁烟气脱硝的方法。
背景技术
酸雨的污染及其造成的危害已成为全世界各国关注的重要环境问题之一。我国是以煤为主要能源的国家，据调查统计，我国90%以上的SO2、67%以上的NOX、70％以上的烟尘的排放量都来自于煤的燃烧。而煤燃烧产生的SO2和NOX是工业废气污染（酸雨危害）的主要来源。氮氧化物还会形成光化学污染、产生温室效应、破坏臭氧层、对人体有制毒作用等危害。氮氧化物和硫氧化物也可以转化为PM2.5引起雾霾天气。
目前，工业上采用较多的为选择性催化还原法，即采用氨或尿素作还原剂将NO还原为氮气，如专利US Patent4,221,768、Swedish Patent8404840-4、US Patent4,101,238、US Patent4,048,112所公开的方法。但上述方法需在较高温度下(350℃左右)才能进行，而且催化剂价格较高，易中毒失活，不能同时实现脱硫脱硝。日本专利P1659565j(1976)、P181759c(1976)、P63100918，A2(1988)所提出的同时脱除NOX和SO2的方法采用氧化剂将NO氧化为易溶于水的NO2，如氯酸、高锰酸钾、双氧水、臭氧等，但液相氧化法由于成本高等原因而未能推广开来。美国加利福尼亚大学Berkeley实验室提出的黄磷法(见文献Nature，1990,343(11):151-153)，能同时脱除烟气中的NOX和SO2，但属于全抛弃法。该法要消耗大量的磷资源，而且其毒性大，操作要求较高。
采用Fe(II)-EDTA(EDTA表示乙二胺四乙酸二钠)脱除废气中NO。Fe(II)EDTA和NO的反应式如下：
Fe(II)EDTA+NO→Fe(II)EDTA(NO) (1)
在以后的近三十年时间里，许多学者对这一反应进行了较为系统的研究，但目前仍未见工业化报道，影响湿法络合脱硝应用的最大问题是吸收液的循环应用。
吸收液的循环再生方法主要有生物法、改善吸收剂吸收能力和电解法等三大类，其中以改善吸收剂吸收能力应用得最为广泛。Fe(II)EDTA易被氧化为Fe(III)EDTA，而Fe(III)EDTA不能络合NO，使吸收效率迅速下降。用生物催化还原法来再生Fe(II)，但该法目前只是处于探索阶段，要在废气治理过程中得到大规模应用还有许多问题需要解决。在还原剂的应用上，肼和H2S还原Fe(III)EDTA，增强EDTA亚铁的吸收效果，但由于H2S和肼均有毒，难以在工业上应用。有人采用单宁酸、焦酚和五倍子酸做第二种添加剂来增强Fe(II)EDTA的吸收容量，在两个小时内NOX的去除效率一直保持在60～65%，有效地改善了聚酚混合物的还原效果。也有人报道了连二硫酸钠还原Fe(III)EDTA，还原效果较好。国内学者报道了铁屑、苹果酸、维生素C等还原再生Fe(III)EDTA，但该技术的关键问题是运行成本高，工艺路线复杂，还需进一步研究。
发明内容
本发明的目的就是要克服现有技术所存在的不足，提供一种超重力络合亚铁烟气脱硝的方法。
本发明提供的一种超重力络合亚铁烟气脱硝的方法，包括以下步骤：
1）将脱硫后温度为40℃～120℃含NOx烟气送入超重力机，与进入超重力机的温度为0℃～55℃的吸收剂在超重力机转子填料层中逆流接触，反应脱硝；其中，所述吸收剂含有络合亚铁与硫化物还原剂，所述络合亚铁的络合剂选自乙二胺四乙酸（EDTA）、N-(2-羟乙基)乙二胺-N,N',N'-三乙酸（HEDTA）、氮川三乙酸（NTA）、二乙烯三胺五乙酸（DTPA）、柠檬酸中的一种或两种的混合物，所述硫化物还原剂选自硫化钠、硫氢化钠、硫化铵、硫氢化铵、硫化钾或硫氢化钾。
2）反应后的净化烟气从超重力机气相出口进入除雾器，随后进入排放系统；
3）脱硝后的富液从超重力机液相出口流向平衡罐，从平衡罐流向沉降罐，将其中的固体沉降到底部，经过滤后回收硫磺，滤液打回沉降罐；
4）沉降罐上部的清液抽出送往超重力机，同补充的还原剂在线混合后一起流向超重力机，进行循环吸收脱硝。
本发明中，所述吸收剂中总Fe浓度为0.01mol/L～0.5mol/L，硫化物与总Fe的摩尔比为3:1～5:1，所述络合剂与总Fe的摩尔比为1.02:1～2:1，所述总Fe指的是Fe2+和Fe3+之和。所述硫化物优选为硫化铵或硫氢化铵。
本发明中，所述络合亚铁的络合剂优选为EDTA与柠檬酸的混合物，HEDTA与柠檬酸的混合物，EDTA与HEDTA的混合物或NTA与DTPA的混合物。EDTA与柠檬酸混合最佳重量比为1:2～1:4，HEDTA与柠檬酸混合最佳重量比为1:3～1:6，EDTA与HEDTA混合最佳重量比为1:1～1:3，NTA与DTPA混合最佳重量比为1:1～1:3。
本发明的有益效果在于：采用超重力机作为气液传质强化设备，有利于NOx的脱除。利用络合亚铁吸收NOx，无机硫化物作为还原剂再生吸收剂，廉价的无机硫化物不仅能将络合铁还原为络合亚铁，而且能将络合吸收的NO还原为氮气，吸收剂的再生效率高。还原剂被氧化生成的产物硫磺，可以回收，加工为高质量硫磺产品，不会产生二次污染。本发明工艺简单，吸收效率高，再生效果好，还原剂廉价易得，吸收液可循环应用，脱硝率在96%以上。
附图说明
图1为本发明超重力络合亚铁烟气脱硝工艺流程图。
具体实施方式
为了更好地解释本发明，以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明，但它们不对本发明构成限定。
超重力机的尺寸：转子内直径250mm，转子外直径600mm，转子高度100mm。
实施例1
超重力络合亚铁烟气脱硝的方法，如图1所示，包括以下步骤：
1）除尘脱硫后烟气以400Nm3/h的流速进入超重力机，烟气中NOx浓度为500～800ppmv，烟气温度为120，℃烟气与由储罐经过泵打入超重力机的吸收剂在超重力机转子填料层中逆流接触，反应脱硝；吸收剂组成为HEDTA、硫化钠、Fe2+和Fe3+，总Fe浓度为0.01mol/L，HEDTA与总Fe的摩尔比1.02∶1，硫化钠与总铁的摩尔比为5:1，吸收剂温度为20℃，烟气与吸收剂的体积比为10∶1；
2）反应后的净化烟气从超重力机气相出口进入除雾器，随后进入排放系统，净化烟气中NOx浓度为16ppm；
3）脱硝后的富液从超重力机液相出口流向平衡罐，从平衡罐流向沉降罐，将其中的固体沉降到底部，在过滤机中经过滤后回收硫磺，滤液打回沉降罐；
4）沉降罐上部的清液抽出送往超重力机，同补充的还原剂在线混合后一起流向超重力机，进行循环吸收脱硝。
实施例2
超重力络合亚铁烟气脱硝的方法，如图1所示，包括以下步骤：
1）除尘脱硫后烟气以400Nm3/h的流速进入超重力机，烟气中NOx浓度为500～800ppmv，烟气温度为40℃，烟气与由储罐经过泵打入超重力机的吸收剂在超重力机转子填料层中逆流接触，反应脱硝；吸收剂组成为EDTA、硫氢化钠、Fe2+和Fe3+，总Fe浓度为0.5mol/L，EDTA与总Fe的摩尔比1.5∶1，硫氢化钠与总铁的摩尔比为4:1，吸收剂温度为0℃，烟气与吸收剂的体积比为500∶1；
2）反应后的净化烟气从超重力机气相出口进入除雾器，随后进入排放系统，净化烟气中NOx浓度为20ppm；
3）脱硝后的富液从超重力机液相出口流向平衡罐，从平衡罐流向沉降罐，将其中的固体沉降到底部，在过滤机中经过滤后回收硫磺，滤液打回沉降罐；
4）沉降罐上部的清液抽出送往超重力机，同补充的还原剂在线混合后一起流向超重力机，进行循环吸收脱硝。
实施例3
超重力络合亚铁烟气脱硝的方法，如图1所示，包括以下步骤：
1）除尘脱硫后烟气以400Nm3/h的流速进入超重力机，烟气中NOx浓度为500～800ppmv，烟气温度为50℃，烟气与由储罐经过泵打入超重力机的吸收剂在超重力机转子填料层中逆流接触，反应脱硝；吸收剂组成为NTA、硫化铵、Fe2+和Fe3+，总Fe浓度为0.3mol/L，NTA与总Fe的摩尔比2:1，硫化铵与总铁的摩尔比为3:1，吸收剂温度为55℃，烟气与吸收剂的体积比为1000∶1；
2）反应后的净化烟气从超重力机气相出口进入除雾器，随后进入排放系统，净化烟气中NOx浓度为15ppm；
3）脱硝后的富液从超重力机液相出口流向平衡罐，从平衡罐流向沉降罐，将其中的固体沉降到底部，在过滤机中经过滤后回收硫磺，滤液打回沉降罐；
4）沉降罐上部的清液抽出送往超重力机，同补充的还原剂在线混合后一起流向超重力机，进行循环吸收脱硝。
实施例4
超重力络合亚铁烟气脱硝的方法，如图1所示，包括以下步骤：
1）除尘脱硫后烟气以400Nm3/h的流速进入超重力机，烟气中NOx浓度为800～1200ppmv，烟气温度为84℃，烟气与由储罐经过泵打入超重力机的吸收剂在超重力机转子填料层中逆流接触，反应脱硝；吸收剂组成为DTPA、硫氢化铵、Fe2+和Fe3+，总Fe浓度为0.3mol/L，DTPA与总Fe的摩尔比1.8:1，硫氢化铵与总铁的摩尔比为3:1，吸收剂温度为45℃，烟气与吸收剂的体积比为800∶1；
2）反应后的净化烟气从超重力机气相出口进入除雾器，随后进入排放系统，净化烟气中NOx浓度为25ppm；
3）脱硝后的富液从超重力机液相出口流向平衡罐，从平衡罐流向沉降罐，将其中的固体沉降到底部，在过滤机中经过滤后回收硫磺，滤液打回沉降罐；
4）沉降罐上部的清液抽出送往超重力机，同补充的还原剂在线混合后一起流向超重力机，进行循环吸收脱硝。
实施例5
超重力络合亚铁烟气脱硝的方法，如图1所示，包括以下步骤：
1）除尘脱硫后烟气以400Nm3/h的流速进入超重力机，烟气中NOx浓度为800～1200ppmv，烟气温度为50℃，烟气与由储罐经过泵打入超重力机的吸收剂在超重力机转子填料层中逆流接触，反应脱硝；吸收剂组成为EDTA与柠檬酸、硫化钾、Fe2+和Fe3+，总Fe浓度为0.2mol/L，EDTA+柠檬酸与总Fe的摩尔比1.2:1，EDTA与柠檬酸混合最佳重量比为1:4，硫化钾与总铁的摩尔比为3:1，吸收剂温度为30℃，烟气与吸收剂的体积比为800∶1；
2）反应后的净化烟气从超重力机气相出口进入除雾器，随后进入排放系统，净化烟气中NOx浓度为6ppm；
3）脱硝后的富液从超重力机液相出口流向平衡罐，从平衡罐流向沉降罐，将其中的固体沉降到底部，在过滤机中经过滤后回收硫磺，滤液打回沉降罐；
4）沉降罐上部的清液抽出送往超重力机，同补充的还原剂在线混合后一起流向超重力机，进行循环吸收脱硝。
实施例6
超重力络合亚铁烟气脱硝的方法，如图1所示，包括以下步骤：
1）除尘脱硫后烟气以400Nm3/h的流速进入超重力机，烟气中NOx浓度为800～1200ppmv，烟气温度为50℃，烟气与由储罐经过泵打入超重力机的吸收剂在超重力机转子填料层中逆流接触，反应脱硝；吸收剂组成为HEDTA与柠檬酸、硫氢化钾、Fe2+和Fe3+，总Fe浓度为0.3mol/L，HEDTA+柠檬酸与总Fe的摩尔比1.35∶1，HEDTA与柠檬酸混合最佳重量比为1:6，硫氢化钾与总铁的摩尔比为3:1，吸收剂温度为40℃，烟气与吸收剂的体积比为800∶1；
2）反应后的净化烟气从超重力机气相出口进入除雾器，随后进入排放系统，净化烟气中NOx浓度为6ppm；
3）脱硝后的富液从超重力机液相出口流向平衡罐，从平衡罐流向沉降罐，将其中的固体沉降到底部，在过滤机中经过滤后回收硫磺，滤液打回沉降罐；
4）沉降罐上部的清液抽出送往超重力机，同补充的还原剂在线混合后一起流向超重力机，进行循环吸收脱硝。
实施例7
超重力络合亚铁烟气脱硝的方法，如图1所示，包括以下步骤：
1）除尘脱硫后烟气以400Nm3/h的流速进入超重力机，烟气中NOx浓度为800～1200ppmv，烟气温度为50℃，烟气与由储罐经过泵打入超重力机的吸收剂在超重力机转子填料层中逆流接触，反应脱硝；吸收剂组成为EDTA与HEDTA、硫化钠、Fe2+和Fe3+，总Fe浓度为0.35mol/L，EDTA+HEDTA与总Fe的摩尔比1.26∶1，EDTA与HEDTA混合最佳重量比为1:2，硫化钠与总铁的摩尔比为3:1，吸收剂温度为50℃，烟气与吸收剂的体积比为800∶1；
2）反应后的净化烟气从超重力机气相出口进入除雾器，随后进入排放系统，净化烟气中NOx浓度为8ppm；
3）脱硝后的富液从超重力机液相出口流向平衡罐，从平衡罐流向沉降罐，将其中的固体沉降到底部，在过滤机中经过滤后回收硫磺，滤液打回沉降罐；
4）沉降罐上部的清液抽出送往超重力机，同补充的还原剂在线混合后一起流向超重力机，进行循环吸收脱硝。
实施例8
超重力络合亚铁烟气脱硝的方法，如图1所示，包括以下步骤：
1）除尘脱硫后烟气以400Nm3/h的流速进入超重力机，烟气中NOx浓度为800～1200ppmv，烟气温度为50℃，烟气与由储罐经过泵打入超重力机的吸收剂在超重力机转子填料层中逆流接触，反应脱硝；吸收剂组成为DTPA与NTA、硫化钾、Fe2+和Fe3+，总Fe浓度为0.4mol/L，DTPA+NTA与总Fe的摩尔比1.2:1，NTA与DTPA混合最佳重量比为1:1，硫化钾与总铁的摩尔比为3:1，吸收剂温度为50℃，烟气与吸收剂的体积比为800∶1；
2）反应后的净化烟气从超重力机气相出口进入除雾器，随后进入排放系统，净化烟气中NOx浓度为8ppm；
3）脱硝后的富液从超重力机液相出口流向平衡罐，从平衡罐流向沉降罐，将其中的固体沉降到底部，在过滤机中经过滤后回收硫磺，滤液打回沉降罐；
4）沉降罐上部的清液抽出送往超重力机，同补充的还原剂在线混合后一起流向超重力机，进行循环吸收脱硝。
Claims (3)
1.一种超重力络合亚铁烟气脱硝的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）将脱硫后温度为40℃～120℃含NOx烟气送入超重力机，与进入超重力机的温度为0℃～55℃的吸收剂在超重力机转子填料层中逆流接触，反应脱硝；其中，所述吸收剂含有络合亚铁与硫化物还原剂，所述络合亚铁的络合剂选自乙二胺四乙酸、N-(2-羟乙基)乙二胺-N,N',N'-三乙酸、氮川三乙酸、二乙烯三胺五乙酸、柠檬酸中的一种或两种的混合物，所述硫化物还原剂选自硫化钠、硫氢化钠、硫化铵、硫氢化铵、硫化钾或硫氢化钾。
2）反应后的净化烟气从超重力机气相出口进入除雾器，随后进入排放系统；
3）脱硝后的富液从超重力机液相出口流向平衡罐，从平衡罐流向沉降罐，将其中的固体沉降到底部，经过滤后回收硫磺，滤液打回沉降罐；
4）沉降罐上部的清液抽出送往超重力机，同补充的还原剂在线混合后一起流向超重力机，进行循环吸收脱硝。
2.根据权利要求1所述的超重力络合亚铁烟气脱硝的方法，其特征在于：所述吸收剂中总Fe浓度为0.01mol/L～0.5mol/L，硫化物与总Fe的摩尔比为3:1～5:1，所述络合剂与总Fe的摩尔比为1.02:1～2:1，所述总Fe指的是Fe2+和Fe3+之和。
3.根据权利要求1所述的超重力络合亚铁烟气脱硝的方法，其特征在于：所述络合亚铁的络合剂选自乙二胺四乙酸与柠檬酸的混合物，N-(2-羟乙基)乙二胺-N,N',N'-三乙酸与柠檬酸的混合物，乙二胺四乙酸与N-(2-羟乙基)乙二胺-N,N',N'-三乙酸的混合物或氮川三乙酸与二乙烯三胺五乙酸的混合物。
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