CN103908876B - 脱硫脱硝一体化方法及其脱硫塔 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种脱硫脱硝一体化方法，还公开一种用于实施该方法的脱硫塔，其包括一塔体，该塔体的中部一侧设有烟气进口，该塔体内按由下至上的顺序依次设有氧化浓缩段和吸收段，该吸收段按由上至下的顺序依次设置有工艺水喷淋层、氧化层和设有亚硫酸铵与氨水混合液的混合液喷淋层。本发明提供的方法的制备工艺简易，不仅实现脱硫和脱硝的效果，同时实现了变废为宝将副产物成为肥料化肥，取得经济效益，既高效率节能环保，成本低。本发明的脱硫同时脱硝技术结构简洁合理，易于实现，成本低。
Description
技术领域
本发明属于脱硫脱硝技术领域，具体涉及一种脱硫脱硝一体化方法。
背景技术
当今国内外广泛使用的脱硫脱硝一体化技术主要是湿式烟气脱硫和选择性催化还原或选择性非催化还原技术脱硝组合。湿式烟气脱硫常用的是采用石灰或石灰石的钙法，脱硫效率可达90％，其缺点是工程庞大，初投资和运行费用高，且容易形成二次污染。选择性催化还原脱硝反应温度为250～450℃时，脱硝率可达70％～90％。该技术成熟可靠，目前在全球范围尤其是发达国家应用广泛，但该工艺设备投资大，需预热处理烟气，催化剂昂贵且使用寿命短，同时存在氨泄漏、设备易腐蚀等问题。选择性非催化还原温度区域为870～1200℃，脱硝率小于50％。缺点是工艺设备投资大，需预热处理烟气，设备易腐蚀等问题。而且工艺复杂，成本高，操作难度大，难以广泛推广应用。
发明内容
针对上述的不足，本发明目的在于，提供一种制备工艺简易，不仅实现脱硫和脱硝的效果，还解决了氨逃逸的问题，且效率高，节能环保，成本低的脱硫脱硝一体化方法。
本发明目的还在于，提供一种用于实施上述的脱硫脱硝一体化方法的脱硫塔。
为实现上述目的，本发明所提供的技术方案是：
一种脱硫脱硝一体化方法，其包括以下步骤：
(1)制作脱硫塔，在该脱硫塔的中部一侧设有烟气进口，在该脱硫塔内按由下至上的顺序依次设有氧化浓缩段和吸收段，在该吸收段按由上至下的顺序依次设置有工艺水喷淋层、氧化层和设有亚硫酸铵与氨水混合液的混合液喷淋层；
(2)在脱硫塔的烟气进口位置设有NO2转化器，以实现将NO转化成NO2；
(3)通过所述烟气进口将含有SO2和氮氧化物NO的烟气引入脱硫塔的氧化浓缩段，在引入过程中，所述NO2转化器使烟气中的NO转化成NO2，并相应生成生成NH4NO3和(NH4)2SO4两种混合型化肥；
(4)在氧化浓缩段引入硫酸铵和硝酸铵溶液，利用该液的浓缩蒸发使烟气降温，同时该合成液得到蒸发浓缩结晶，生成副产物化肥；
(5)烟气进入吸收段的混合液喷淋层，该混合液喷淋层上的亚硫酸铵与氨水混合液自上而下进行喷淋，将烟气中的SO2、NO2进行快速的吸收反应生成NH4NO3和(NH4)2SO4，从而达到脱硫脱硝的目的；再接着烟气进入吸收段的工艺水喷淋层，该工艺水喷淋层对整个反应过程进行补水和防止氨逃逸。
作为本发明的一种改进，所述氧化层包括按由下至上的顺序依次设置的下氧化层、填料吸收反应层和上氧化层。
作为本发明的一种改进，所述工艺水喷淋层包括两相互间隔叠置的子工艺水喷淋层。
一种用于实施上述的脱硫脱硝一体化方法的脱硫塔，其包括一塔体，该塔体的中部一侧设有烟气进口，该塔体内按由下至上的顺序依次设有氧化浓缩段和吸收段，该吸收段按由上至下的顺序依次设置有工艺水喷淋层、氧化层和设有亚硫酸铵与氨水混合液的混合液喷淋层。
作为本发明的一种改进，所述氧化层包括按由下至上的顺序依次设置的下氧化层、填料吸收反应层和上氧化层。
作为本发明的一种改进，所述工艺水喷淋层包括两相互间隔叠置的子工艺水喷淋层。
本发明的有益效果为：本发明提供的方法的制备工艺简易，不仅实现脱硫和脱硝的效果，还解决了氨逃逸的问题，且效率高，节能环保，成本低。本发明通过NO2转化器提前把氮氧化物NO氧化成NO2，再使NO2+NH4H2O反应生成NH4NO3，此化肥能与(NH4)2SO4同时进行蒸发、浓缩、结晶，然后干燥分离而生成NH4NO3和(NH4)2SO4两种混合型复合氮肥，不但脱硫脱硝实现环保效果，而且生成农用复混肥，变废为宝，节约能源，能解决传统方法中永久性投入无回收物的根本性理解的错误观念。而且所生产出来的化肥含氮量高，有效提升化肥的肥效。经试验，脱硫效率可达98％以上，脱硝可达75％以上，具备工艺简单，投资少，运行成本低，操作安全稳定的特点，能实现变废为宝，是环保脱硫脱硝行业重大发明，仅在节能减排、减少投资方面可比传统方法节省5-10倍。本发明的脱硫塔的结构简洁合理，易于实现，成本低。
下面结合实施例，对本发明作进一步说明。
具体实施方式
实施例：本实施例提供的一种脱硫脱硝一体化方法，其包括以下步骤：
(1)制作脱硫塔，在该脱硫塔的中部一侧设有烟气进口，在该脱硫塔内按由下至上的顺序依次设有氧化浓缩段和吸收段，在该吸收段按由上至下的顺序依次设置有工艺水喷淋层、氧化层和设有亚硫酸铵与氨水混合液的混合液喷淋层；
(2)在脱硫塔的烟气进口位置设有NO2转化器，以实现将NO转化成NO2；
(3)通过所述烟气进口将含有SO2和氮氧化物NO的烟气引入脱硫塔的氧化浓缩段，在引入过程中，所述NO2转化器使烟气中的NO转化成NO2，并相应生成生成NH4NO3和(NH4)2SO4两种混合型化肥；
(4)在氧化浓缩段引入硫酸铵和硝酸铵溶液，利用该液的浓缩蒸发使烟气降温，同时该合成液得到蒸发浓缩结晶，生成副产物化肥；
(5)烟气进入吸收段的混合液喷淋层，该混合液喷淋层上的亚硫酸铵与氨水混合液自上而下进行喷淋，将烟气中的SO2、NO2进行快速的吸收反应生成NH4NO3和(NH4)2SO4，从而达到脱硫脱硝的目的；再接着烟气进入吸收段的工艺水喷淋层，该工艺水喷淋层对整个反应过程进行补水和防止氨逃逸。
所述混合型化肥为混合型复合氮肥。
NH4NO3与(NH4)2SO4同时进行蒸发、浓缩、结晶，然后干燥分离而生成NH4NO3和(NH4)2SO4两种混合型化肥。所述混合型化肥为混合型复合氮肥。
所述氧化层包括按由下至上的顺序依次设置的下氧化层、填料吸收反应层和上氧化层。
所述工艺水喷淋层包括两相互间隔叠置的子工艺水喷淋层。
一种用于实施上述的脱硫脱硝一体化方法的脱硫塔，其包括一塔体，该塔体的中部一侧设有烟气进口，该塔体内按由下至上的顺序依次设有氧化浓缩段和吸收段，该吸收段按由上至下的顺序依次设置有工艺水喷淋层、氧化层和设有亚硫酸铵与氨水混合液的混合液喷淋层。所述氧化层包括按由下至上的顺序依次设置的下氧化层、填料吸收反应层和上氧化层。所述工艺水喷淋层包括两相互间隔叠置的子工艺水喷淋层。本发明的脱硫塔的结构简洁合理，易于实现，成本低。
工作时，烟气中含有二氧化硫、氮氧化物，预先加装上NO2转化器，使烟气中的NO转化成NO2，先进入脱硫塔的氧化浓缩段，利用氨水，即二级循环液的浓缩蒸发使烟气降温，同时进行部分的吸收，之后烟气进入吸收段，吸收段布置了五层喷淋，从下往上第一层为设有亚硫酸铵与氨水混合液的混合液喷淋层，该亚硫酸铵与氨水混合液的PH值较高，利用含氨量较高的亚硫酸铵溶液对SO2、NO2进行快速的吸收反应，下氧化层、上氧化层即第二、三层是从氧化段来的PH值较低的溶液进行的吸收，此吸收有两种作用，一是吸收残余的SO2、NO2，二是为了吸收从混合液喷淋层逃逸的氨，同时我们在下氧化层、上氧化层之间还巧妙地设置一层填料吸收反应层，既防止氨逃逸又可以使气、液重新均布，使吸收反应更加充分；两子工艺水喷淋层，即第四层和第五层为工艺水喷淋，既起到系统补水的作用又起到防护氨逃逸的作用。
本发明由制造氨水进塔的工艺，改变成了用亚硫酸铵与亚硫酸氢铵吸收氨，形成亚硫酸铵与氨水的混合液进入吸收段，进行吸收反应，下氧化层、上氧化层和两子工艺水喷淋层全部可以吸收逃逸的氨，所以氨的逃逸率＜2％，很有效的控制了氨逃逸。
本发明方法工艺在脱硫的同时也进行了脱硝，还解决了氨逃逸的问题，投资少、见效快。变废为宝，节约能源，能解决传统方法中永久性投入无回收物的根本性理解的错误观念。而且所生产出来的化肥含氮量高，有效提升化肥的肥效。是一项具有深远意义的绿色环保技术。
本发明脱硫的同时脱硝，生成硫酸铵与硝酸铵的混合肥料。
脱硫原理：
将氨水通入脱硫塔中，使其与含二氧化硫的尾气接触，发生如下反应：
NH3+H2O+SO2＝NH4HSO3 (1-1)
2NH3+H2O+SO2＝(NH4)2SO3 (1-2)
(NH4)2SO3+H2O+SO2＝2NH4HSO3 (1-3)
NH4HSO3+NH3＝(NH4)2SO3 (1-4)
在脱硫塔下部鼓入空气，发生(1-5)反应，氧化亚硫酸铵，生成硫酸铵。
2(NH4)2SO3+O2＝2(NH4)2SO4(1-5)
当PH值控制在5～7时，SO2的转化率≥98％
脱硝原理：
1、脱硫本身具有一定的脱硝作用，其反应原理如下：
NO+NH4HSO3-N2+(NH4)2SO4+5O2+H2O (1)
NO+NH3+O2→N2+H2O (2)
NO+NH3→N2+H2O (3)
从以上(1)式看出，转化氮氧化物并不消耗氨本身，来硫酸氢氨将氮氧化物转化为氮气后，生成硫酸铵产品，实现了脱硫脱硝一体化技术，(2)、(3)式转化率较低。
2、本发明根据以下反应原理发明新的脱硫脱硝工艺，开发了氮氧化物转化器，提高了脱硝效率，同时根据其特性设置了相应的工艺措施：
2NO+O2＝2NO2(与N2O4的组合体) (4)
2H2O+4NO2(N2O4)+O2＝4HNO3 (5)
NH3+HNO3＝NH4NO3 (6)
(1)烟气中的氮氧化物大部分为一氧化氮，其含量达到90％以上，氮氧化物转化器的主要作用就是使一氧化氮转化为二氧化氮与四氧化二氮的混和物，再在脱硫塔中使二氧化氮转化为硝酸铵，从而达到脱硝的目的。(2)改进后硫铵制备系统，加强了旋流器和稠厚器的结晶能力，有利于整体系统的循环。
本发明提供的方法的制备工艺简易，通过NO2转化器提前把氮氧化物NO氧化成NO2，再使NO2+NH4H2O反应生成NH4NO3，此化肥能与(NH4)2SO4同时进行蒸发、浓缩、结晶，然后干燥分离而生成NH4NO3和(NH4)2SO4两种混合型复合氮肥，不但脱硫脱硝实现环保效果，而且生成农用复混肥，变废为宝，节约能源，能解决传统方法中永久性投入无回收物的根本性理解的错误观念。而且所生产出来的化肥含氮量高，有效提升化肥的肥效。经试验，脱硫效率可达98％以上，脱硝可达75％以上，具备工艺简单，投资少，运行成本低，操作安全稳定的特点，能实现变废为宝，是环保脱硫脱硝行业重大发明，仅在节能减排、减少投资方面可比传统方法节省5-10倍。
本发明在脱硫的同时也进行了脱硝，还解决了氨逃逸的问题，故是非常理想的工艺方法。
如本发明上述实施例所述，采用与其相同或相似方法所得到的其它的脱硫脱硝方法，均在本发明保护范围内。
Claims (2)
1.一种脱硫脱硝一体化方法，其特征在于，其包括以下步骤：(1)制作脱硫塔，在该脱硫塔的中部一侧设有烟气进口，在该脱硫塔内按由下至上的顺序依次设有氧化浓缩段和吸收段，在该吸收段按由上至下的顺序依次设置有工艺水喷淋层、氧化层和设有亚硫酸铵与氨水混合液的混合液喷淋层；(2)在脱硫塔的烟气进口位置设有NO2转化器，以实现将NO转化成NO2；(3)通过所述烟气进口将含有SO2和氮氧化物NO的烟气引入脱硫塔的氧化浓缩段，在引入过程中，所述NO2转化器使烟气中的NO转化成NO2，并相应生成NH4NO3和(NH4)2SO4两种混合型化肥；(4)在氧化浓缩段引入硫酸铵和硝酸铵溶液，利用该液的浓缩蒸发使烟气降温，同时该合成液得到蒸发浓缩结晶，生成副产物化肥；(5)烟气进入吸收段的混合液喷淋层，该混合液喷淋层上的亚硫酸铵与氨水混合液自上而下进行喷淋，将烟气中的SO2、NO2进行快速的吸收反应生成NH4NO3和(NH4)2SO4，从而达到脱硫脱硝的目的；再接着烟气进入吸收段的工艺水喷淋层，该工艺水喷淋层对整个反应过程进行补水和防止氨逃逸；所述氧化层包括按由下至上的顺序依次设置的下氧化层、填料吸收反应层和上氧化层，其中下氧化层和上氧化层中的溶液来自氧化段的PH值较低的溶液；所述工艺水喷淋层包括两相互间隔叠置的子工艺水喷淋层。
2.一种用于实施权利要求1所述的脱硫脱硝一体化方法的脱硫塔，其特征在于，其包括一塔体，该塔体的中部一侧设有烟气进口，该塔体内按由下至上的顺序依次设有氧化浓缩段和吸收段，该吸收段按由上至下的顺序依次设置有工艺水喷淋层、氧化层和设有亚硫酸铵与氨水混合液的混合液喷淋层；所述氧化层包括按由下至上的顺序依次设置的下氧化层、填料吸收反应层和上氧化层，其中下氧化层和上氧化层中的溶液来自氧化段的PH值较低的溶液；所述工艺水喷淋层包括两相互间隔叠置的子工艺水喷淋层。
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