CN103585864A - 一种同时脱硫脱硝的烟气净化方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种同时脱硫脱硝的烟气净化方法，该方法的工艺步骤是：通过向烟气中加入雾化的臭氧，把烟气中不溶性的氮氧化物(NO_x)转化为可溶的二氧化氮(NO₂)；再用吸收塔中的碱液吸收脱除烟气中的SO₂、NO_x，获得吸收液，吸收液经空气氧化得到硫酸钠、硝酸钠；硫酸钠作为钠元制备碱液，碱液作为吸收液回到烟气吸收系统循环利用。由于该方法在脱硫脱硝的同时，实现碱液的循环利用，解决了当前烟气净化使用大量碱液成本高和废液排放造成二次污染的问题。本发明工艺简单，投资少，运行成本低，污染物去除率高，对SO₂的去除率达95％以上，对NO_x的去除率达80％以上，使废物得到充分利用。

Description

一种同时脱硫脱硝的烟气净化方法

一、技术领域

本发明涉属于大气污染控制技术和资源利用领域，具体地说是一种同时脱硫脱硝的烟气净化方法。

二、背景技术

当前，我国正以历史上最脆弱的生态环境承载着世界上最多的人口，承载着历史上最空前的资源消耗和经济活动，面临着历史上最突出的生态环境挑战。人口和资源、经济发展与生态环境之间的矛盾已成为中国现代化发展的最大制约因素。要保持可持续发展，就必须减少对环境的污染并实施循环经济。我国现阶段的能源结构决定了在今后相当长的时期内，仍以煤为主的能源供应与消耗格局不会改变。煤燃烧时烟气中产生颗粒物、二氧化硫(SO₂)、氮氧化合物(NO_x)等污染物，控制并去除燃煤烟气排放中的污染物使之合理利用成为保护大气环境的有效途径。

废物是放错地方的资源。对烟气进行脱硫、脱硝和脱汞，不仅可以改善空气质量，而且还可以对脱硫、脱硝和脱汞后产生的副产物进行回收再利用，节约资源，减小相关产业的成本，提高生态效率，降低环境风险。因此，开展大气污染控制技术和资源利用的研究，改善和治理我国的大气环境，回收利用废弃的再生资源，对促进我国经济可持续发展、保护人们身体建康具有重要意义。

为减少烟气中污染物排放，我国燃煤锅炉目前大部分已经安装了脱硫装置，主要是湿法脱硫技术。用碱液作为吸收剂利用了二氧化硫与碱性脱硫剂的酸碱中和反应脱除二氧化硫；烟气中氮氧化合物的有害物质多以NO的形式存在，根据NO容易被氧化的性质，只要NO被氧化成NO₂，则可以在湿法脱硫装置中实现SO₂和NO₂的同时脱除。但用碱液作为吸收剂对烟气进行脱硫、脱硝，应用碱液成本高，限制了其应用。因此，实现碱液的循环利用，研究开发低成本、高效率的可以同时脱硫脱硝的技术就显得尤为重要。

三、发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明的目的是提供一种同时脱硫脱硝的烟气净化方法。应用该方法工艺简单，投资少，运行成本低，污染物去除率高。

实现本发明的目的采用的技术方案是：所述的同时脱硫脱硝的烟气净化方法是：

首先，将经过除尘的烟气中加入雾化的臭氧，把不溶性的氮氧化物(NO_x)转化为可溶的二氧化氮(NO₂)。

接着，将烟气送入吸收塔中用碱液吸收烟气中的污染物，得到亚硫酸钠、硫酸钠和硝酸钠溶液吸收液；吸收液经氧化塔空气氧化，将亚硫酸钠氧化为硫酸钠，得到硫酸钠和硝酸钠溶液，冷却析出硫酸钠；硫酸钠送制碱系统生产碱液；硝酸钠溶液经蒸发、结晶，得到硝酸钠产品外售。

再利用烟气中的生成物硫酸钠制作碱液(NaOH)，制作碱液(NaOH)的工艺步骤是：

(1)先将硫酸钠与草酸在反应釜内进行常温转化反应，生成草酸氢钠和硫酸；

转化反应式为：Na₂SO₄+2H₂C₂O₄＝2NaHC₂O₄+H₂SO₄

将硫酸钠和草酸以摩尔比1∶2.5～1∶3.0在水溶液混合，在反应釜进行常温转化，搅拌反应15～50分钟。

(2)将上述反应得到的草酸氢钠与氢氧化钠溶液在中和釜中常温中和反应，得到草酸钠水溶液；

中和反应式为：NaHC₂O₄+NaOH＝Na₂C₂O₄+H₂O

(3)将草酸钠与氢氧化钙在制碱釜中等摩尔混合反应，得到氢氧化钠NaOH和草酸钙；

苛化反应式为：Na₂C₂O₄+Ca(OH)₂＝2NaOH+CaC₂O₄

草酸钠与氢氧化钙原料量均为1.0～1.8mol/L，反应液加热到30～50℃，搅拌1～2小时，然后再在常温下搅拌3～4小时，得到的反应液氢氧化钠NaOH。

(4)将草酸钙与15％～40％质量分数的稀硫酸以1∶3～1∶6摩尔比混合，加热到30～50℃，搅拌40～90分钟，得到硫酸钙和草酸；

再生反应式为：CaC₂O₄+H₂SO₄＝H₂C₂O₄+CaSO₄

本发明的有益效果是：由于本发明采用一种湿法吸收工艺，能够对烟气同时脱硫脱硝，并能利用烟气中的生成物硫酸钠制作碱液(NaOH)，实现碱吸收液的循环利用，解决了现有技术在烟气净化时使用大量碱吸收液造成的成本高，以及产生的废液排放造成二次污染的问题。本发明工艺简单，投资少，运行成本低，污染物去除率高，对SO₂的去除率达95％以上，对NO_x的去除率达80％以上，使废物得到充分利用。

四、具体实施方式

本发明所述的同时脱硫脱硝的烟气净化方法是：

首先，将经过除尘的烟气中加入雾化的臭氧，把不溶性的氮氧化物(NO_x)转化为可溶的二氧化氮(NO₂)。

接着，将烟气送入吸收塔中用碱液吸收烟气中的污染物，得到亚硫酸钠、硫酸钠和硝酸钠溶液吸收液；吸收液经氧化塔空气氧化，将亚硫酸钠氧化为硫酸钠，得到硫酸钠和硝酸钠溶液，冷却析出硫酸钠；硫酸钠送制碱系统生产碱液；硝酸钠溶液经蒸发、结晶，得到硝酸钠产品外售。

再利用烟气中的生成物硫酸钠制作碱液(NaOH)，制作碱液(NaOH)的工艺步骤是：

(1)先将硫酸钠与草酸在反应釜内进行常温转化反应，生成草酸氢钠和硫酸；

转化反应式为：Na₂SO₄+2H₂C₂O₄＝2NaHC₂O₄+H₂SO₄

将硫酸钠和草酸以摩尔比1∶2.5～1∶3.0在水溶液混合，在反应釜进行常温转化，搅拌反应15～50分钟。

得到的反应液过滤，滤饼中主要含有NaHC₂O₄，少量的杂质；清液主要是未反应的原料和反应生成的硫酸，用于草酸的再生。本反应Na⁺的转化率为50％左右，由于循环使用，最终转化率接近100％。

(2)将上述反应得到的草酸氢钠与氢氧化钠溶液在中和釜中常温中和反应，得到草酸钠水溶液；

中和反应式为：NaHC₂O₄+NaOH＝Na₂C₂O₄+H₂O

(3)将草酸钠与氢氧化钙在制碱釜中等摩尔混合反应，得到氢氧化钠NaOH和草酸钙；

苛化反应式为：Na₂C₂O₄+Ca(OH)₂＝2NaOH+CaC₂O₄

草酸钠与氢氧化钙原料量均为1.0～1.8mol/L，反应液加热到30～50℃，搅拌1～2小时，然后再在常温下搅拌3～4小时，得到的反应液氢氧化钠NaOH的摩尔浓度为2.1～2.5M，转化率为75～91％。

过滤后，滤液分别送中和釜和吸收塔作为中和剂和吸收剂；滤渣送再生釜再生草酸。

(4)将草酸钙与15％～40％质量分数的稀硫酸以1∶3～1∶6摩尔比混合，加热到30～50℃，搅拌40～90分钟，得到硫酸钙和草酸；

再生反应式为：CaC₂O₄+H₂SO₄＝H₂C₂O₄+CaSO₄

生成的产物趁热过滤，滤饼主要为硫酸钙，滤液冷却后析出草酸晶体，作为中间转换剂循环利用。

所述的臭氧来自臭氧发生器，所用原料为空气或氧气，优选空气。

所述的吸收塔可采用喷洒塔、填料塔、液柱塔、板式塔和浮阀塔中的任意一种。

所述的碱液为氢氧化钠或氢氧化钾。

所述的转化反应釜和转化釜为带夹套和搅拌器的搪瓷或不锈钢反应釜。

所述的中和釜为带搅拌器的搪瓷或不锈钢反应釜。

所述的再生反应釜为带夹套和搅拌器的搪瓷或不锈钢反应釜。

所述的苛化反应釜为带夹套和搅拌器的搪瓷或不锈钢反应釜。

本发明建立了一新的采用湿法吸收净化工艺对烟气同时脱硫脱硝的方法，并实现碱吸收液的循环利用，是一种大有发展前途烟气净化方法。该方法也可用于烟气单独脱硫。

Claims (1)

1.一种同时脱硫脱硝的烟气净化方法，该方法是：

首先将经过除尘的烟气中加入雾化的臭氧，把不溶性的氮氧化物(NO_x)转化为可溶的二氧化氮(NO₂)；

接着，将烟气送入吸收塔中用碱液吸收烟气中的污染物，得到亚硫酸钠、硫酸钠和硝酸钠溶液吸收液；吸收液经氧化塔空气氧化，将亚硫酸钠氧化为硫酸钠，得到硫酸钠和硝酸钠溶液，冷却析出硫酸钠；硫酸钠送制碱系统生产碱液；硝酸钠溶液经蒸发、结晶，得到硝酸钠产品外售。

其特征在于：利用烟气中的生成物硫酸钠制作碱液(NaOH)，碱液作为碱吸收液循环利用；制作碱液(NaOH)的工艺步骤是：

(1)先将硫酸钠与草酸在反应釜内进行常温转化反应，生成草酸氢钠和硫酸；

转化反应式为：Na₂SO₄+2H₂C₂O₄＝2NaHC₂O₄+H₂SO₄

将硫酸钠和草酸以摩尔比1∶2.5～1∶3.0在水溶液混合，在反应釜进行常温转化，搅拌反应15～50分钟。

(2)将上述反应得到的草酸氢钠与氢氧化钠溶液在中和釜中常温中和反应，得到草酸钠水溶液；

中和反应式为：NaHC₂O₄+NaOH＝Na₂C₂O₄+H₂O

(3)将草酸钠与氢氧化钙在制碱釜中等摩尔混合反应，得到氢氧化钠和草酸钙；

苛化反应式为：Na₂C₂O₄+Ca(OH)₂＝2NaOH+CaC₂O₄

草酸钠与氢氧化钙原料量均为1.0～1.8mol/L，反应液加热到30～50℃，搅拌1～2小时，然后再在常温下搅拌3～4小时，得到反应液氢氧化钠。

(4)将草酸钙与15％～40％质量分数的稀硫酸以1∶3～1∶6摩尔比混合，加热到30～50℃，搅拌40～90分钟，得到硫酸钙和草酸；

再生反应式为：CaC₂O₄+H₂SO₄＝H₂C₂O₄+CaSO₄。