CN105169921B - 用于烟气脱硫脱氮处理的组合物、烟气脱硫脱氮处理装置及烟气脱硫脱氮处理的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于烟气脱硫脱氮处理的组合物、烟气脱硫脱氮处理装置及烟气脱硫脱氮处理的方法。该组合物包括第一液相、第二液相及第三液相；其中，第一液相包括共聚物、络合剂和水；第二液相包括离子液体；第三液相为无机盐水溶液。本发明所提供的这种组合物能够对烟气进行一次性脱硫脱氮处理，无需将脱硫和脱氮步骤分开进行，大幅简化了烟气的净化工艺，从而有效降低了烟气处理成本。同时，本发明所提供的这种组合物是一种高效的烟气净化试剂，对烟气中的硫和氮具有较高的吸收效率，且能够广泛应用于烟气净化领域。
Description
技术领域
本发明涉及烟气脱硫脱氮领域，具体而言，涉及一种用于烟气脱硫脱氮处理的组合物、烟气脱硫脱氮处理装置及烟气脱硫脱氮处理的方法。
背景技术
目前烟气脱硫工艺技术(FGD)有上百种，但是具有实用价值的仅十几种，它们分别适用于不同的场合和要求。按脱硫过程及产物的干湿形态，烟气脱硫技术可分为湿法、半干法和干法等工艺。从脱硫副产物是否能得到回收的角度，烟气脱硫技术可分为抛弃法和再生回收法两大类，前者脱硫得到的物料(副产物)没有回收价值或者目前还难以回收，只能直接排放；后者则将脱硫副产物以硫酸、硫磺或各种硫酸盐的形式加以回收。
干法/半干法烟气脱硫技术主要有旋转喷雾干燥法、炉内喷钙尾部烟气增湿法、循环流化床烟气脱硫技术、循环悬浮式半干法等。由于其副产品(脱硫灰)与粉煤灰在理化性质上的不同，只能得到低级的利用。而相对湿法脱硫技术，传统的干法脱硫效率较低，一般为70％～80％，对于SO2排放标准较严的地区适用性较差。
湿法烟气脱硫技术为目前使用范围较广泛的方法，占脱硫设施总量的80％以上，它具有脱硫效率高、吸收剂利用率高等优点。由于碱性吸收剂的不同，又可细分为石灰石－石膏湿法、氧化镁法及氨法等。
石灰石－石膏湿法：由于我国天然石膏储量丰富，加上目前大型电厂采用石灰石－石膏湿法脱硫技术产生的副产物(石膏)产量较大，给副产物(石膏)的综合利用带来了较大困难。如果堆放在堆渣场等待处理，容易形成二次污染；同时为防止脱硫塔及系统腐蚀，需定期排放高浓度Cl离子废水(塔内Cl离子浓度控制小于20000ppm)，并进行处理以达到排放标准要求，这就导致了该工艺流程较长、系统阻力大、废水较难处理，占地面积，投资运行费用高。由于脱硫剂及脱硫产物具有较强磨损和腐蚀性，给运行管理及清洁生产造成了较大的麻烦。
湿式氨法脱硫技术则属于资源可再生回收的脱硫技术，但脱硫剂的安全使用、气溶胶的二次污染，腐蚀的防控等都是制约氨法脱硫推广及大型化的主要因素。作为主要脱硫剂的液氨属于有毒气体，氨水属于碱性腐蚀品。近年来，部分地区发生过液氨泄露、爆炸等安全事故，因此，很多地区单独出台了对于液氨储存和使用的相关规定；国内部分投运的氨法脱硫工程出现烟气拖尾—气溶胶、烟囱周边下“硫铵雨”等现象，它类似于石灰石湿法脱硫工艺的“石膏雨”现象。由于氨的易挥发性，氨法脱硫工艺更容易形成氨的逃逸以及气溶胶。大量气溶胶的产生，不但形成严重的二次污染，也使氨法脱硫的运行成本明显上升。“硫铵雨”飘落在厂区内或周边，对地面设施产生一定的腐蚀影响。
除了对烟气进行脱硫处理以外，由于炉内低氮燃烧技术的局限性，使得NOx的排放不能达到令人满意的程度。为了进一步降低NOx的排放，必须对燃烧后的烟气进行脱氮处理。目前通行的烟气脱氮工艺大致可分为干法、半干法和湿法三类。其中干法包括选择性非催化还原法(SNCR)、选择性催化还原法(SCR)等；半干法有活性炭联合脱硫脱氮法；湿法有臭氧氧化吸收法等。
然而，目前对于烟气的脱硫脱氮处理通常为分步骤进行，且工艺上通常存在以下缺点：
1)湿法脱硫工艺流程较长、系统阻力大、废水较难处理，占地面积，吸收剂Ca(OH)2价格较高，投资运行费用高。
2)干法脱硫工艺石灰石需加工成40μm以下的粉体，运行费用较高。
3)脱氮系统为了满足催化剂活性对反应温度的要求，需要安装蒸汽加热器和烟气换热器，系统复杂，投资增加，故一般选择高含尘工艺。
针对目前烟气脱硫脱氮存在的上述问题，有必要开发一种高效、低成本的烟气脱硫脱氮新型净化回收方法，降低回收费用，达到减少染污的目的。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种用于烟气脱硫脱氮处理的组合物、烟气脱硫脱氮处理装置及烟气脱硫脱氮处理的方法，以解决现有技术中脱硫脱氮处理工艺复杂、成本高的问题。
为了实现上述目的，本发明一个方面提供了一种用于烟气脱硫脱氮处理的组合物，该组合物包括第一液相、第二液相及第三液相；其中，第一液相包括共聚物、络合剂和水；第二液相为离子液体；第三液相为无机盐水溶液。
进一步地，相对于组合物的总重量而言，组合物包括5～25％的共聚物、0.3～10％的络合剂、3～33％的离子液体、1～11％的无机盐以及水；其中，第一液相中共聚物的质量浓度为15～45％，络合剂的质量浓度为0.9～10％；第三液相中，无机盐的质量浓度为2～33％。
进一步地，络合剂选自乙二胺四乙酸和/或二乙基三胺五乙酸。
进一步地，第一液相中还包括还原剂，相对于上述组合物的总重量而言，还原剂的浓度为0.1～10％；优选地，还原剂为可溶性亚铁盐。
进一步地，离子液体中，阳离子为季铵盐离子和/或咪唑盐离子，阴离子为四氟硼酸根离子和/或六氟磷酸根离子。
进一步地，无机盐选自磷酸钠、磷酸二氢钠、磷酸二氢钾、硫酸钠、硫酸镁和硫酸铵组成的组中的一种或多种。
进一步地，共聚物选自聚乙二醇和/或聚丙二醇。
本发明另一方面提供了一种烟气脱硫脱氮处理装置，该装置包括：组合物供应装置，用以供应上述组合物，包括第一液相供应罐、第二液相供应罐以及第三液相供应罐；脱除塔，脱除塔的底部设置有烟气进料口，顶部设置有烟气出料口；脱除塔的侧部由上至下设置有第一液相进料口、第二液相进料口及第三液相进料口，且脱除塔上设置有用以将第一液相排出的第一液相出料口、用以将第二液相排出的第二液相出料口以及用以将第三液相排出的第三液相出料口；其中，第一液相进料口与第一液相供应罐相连，第二液相进料口与第二液相供应罐相连，第三液相进料口与第三液相供应罐相连；以及带孔塔盘，带孔塔盘间隔设置在脱除塔内部，且带孔塔盘为多个；带孔塔盘上放置有填料。
进一步地，还包括：电机，位于脱除塔的外部上方，电机上设置有连接轴，连接轴穿过脱除塔的顶部延伸至脱除塔的内部，带孔塔盘固定在连接轴上并能够在连接轴的带动下，上下振动。
进一步地，还包括：设置在脱除塔塔底内部的气体分布器，气体分布器的进口与烟气进料口相连通。
进一步地，填料选自拉西环、鲍尔环、矩鞍形填料、阶梯环、英特洛克斯填料、θ网环和鞍形网组成的组中的一种或多种。
进一步地，填料的材质选自聚四氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯或聚碳酸酯。
本发明另一方面还提供了一种烟气脱硫脱氮处理的方法，该方法包括以下步骤：采用烟气脱硫脱氮处理装置，将第一液相供应罐中的第一液相、第二液相供应罐中的第二液相以及第三液相供应罐中的第三液相通入脱除塔中；将烟气通入脱除塔中，以对烟气进行脱硫脱氮处理；以及从烟气出料口收集脱硫脱氮的烟气。
进一步地，将烟气通入脱除塔的过程中，通入烟气的表观流速为0.01～20cm/s。
进一步地，将烟气通入脱除塔的过程中，开启电机，使带孔塔盘上下振动，带孔塔盘的振动频率为1～60次/分钟，振幅1mm～20mm。
应用本发明的技术方案，本发明提供的用于烟气脱硫脱氮处理的组合物中包括第一液相、第二液相和第三液相。基于无机盐水溶液的盐析效应，使得组合物中的三种液相之间不互溶，形成由上至下三相分层的状态。以该组合物对烟气进行脱硫脱氮处理时，烟气会由下至上依次经过第三液相、第二液相和第一液相。第三液相为无机盐水溶液，通过盐析效应，能够提高三个相层的稳定性。同时，烟气在经过该无机盐水溶液时，能够得到初步净化。且烟气中的硫氧化物能够溶于水形成带电离子。这些带电离子经过第二液相时，能够与离子液体中的带电基团相结合，达到除硫的效果。其次，烟气进一步通过第一液相时，其中的一氧化氮能够与第一液相中的络合剂发生络合反应，形成络合物。而络合物能够及时吸附于共聚物上，从而达到脱氮的目的。本发明所提供的这种组合物，能够对烟气进行一次性脱硫脱氮处理，无需将脱硫和脱氮步骤分开进行，大幅简化了烟气的净化工艺，从而有效降低烟气处理成本。同时，本发明所提供的这种组合物对烟气中的硫和氮具有较高的吸收效率，是一种高效的烟气净化试剂，能够广泛应用于烟气净化领域。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了根据本发明一种实施方式中的烟气脱离脱氮处理装置的示意图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
100、组合物供应装置；110、第一液相供应罐；120、第二液相供应罐；130、第三液相供应罐；200、脱除塔；201、烟气进料口；202、烟气出料口；203、第一液相进料口；204、第二液相进料口；205、第三液相进料口；206、第一液相出料口；207、第二液相出料口；208、第三液相出料口；209、带孔塔盘；300、电机。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。为了解决现有技术中脱硫处理工艺复杂、成本高的问题，本发明提供了一种用于烟气脱硫脱氮处理的组合物，该组合物包括第一液相、第二液相及第三液相；其中，第一液相包括共聚物、络合剂和水；第二液相包括离子液体；第三液相为无机盐水溶液。
本发明提供的用于烟气脱硫脱氮处理的组合物中包括第一液相、第二液相和第三液相。基于无机盐水溶液的盐析效应，使得组合物中的三种液相之间不互溶，形成由上至下三相分层的状态。以该组合物对烟气进行脱硫脱氮处理时，烟气会由下至上依次经过第三液相、第二液相和第一液相。第三液相为无机盐水溶液，通过盐析效应，能够提高三个相层的稳定性。同时，烟气在经过该无机盐水溶液时，能够得到初步净化。且烟气中的硫氧化物能够溶于水形成带电离子。这些带电离子经过第二液相时，能够与离子液体中的带电基团相结合，达到除硫的效果。其次，烟气进一步通过第一液相时，其中的一氧化氮能够与第一液相中的络合剂发生络合反应，形成络合物。而络合物能够及时吸附于共聚物上，从而达到脱氮的目的。本发明所提供的这种组合物，能够对烟气进行一次性脱硫脱氮处理，无需将脱硫和脱氮步骤分开进行，大幅简化了烟气的净化工艺，从而有效降低烟气处理成本。同时，本发明所提供的这种组合物对烟气中的硫和氮具有较高的吸收效率，是一种高效的烟气净化试剂，能够广泛应用于烟气净化领域。
上述组合物中，只要包含上述三种液相，就可以提高烟气中硫氧化合物和氮氧化合物的吸收效率，降低烟气的净化成本，同时降低净化能耗。在一种优选的实施方式中，相对于组合物的总重量而言，组合物包括5～25％的共聚物、0.3～10％的络合剂、3～33％的离子液体、1～11％的无机盐以及水；其中，第一液相中共聚物的质量浓度为15～45％，络合剂的质量浓度为0.9～10％；第三液相中，无机盐的质量浓度为2～33％。将第一液相、第二液相和第三液相中各组分的用量控制在上述范围内有利于进一步提高烟气中氮氧化合物和硫氧化合物的吸收效率。
在上述组合物中，络合剂只要能够与一氧化氮发生络合反应即可。在一种优选的实施方式中，络合剂包括但不限于乙二胺四乙酸和/或二乙基三胺五乙酸。这几种络合剂与一氧化氮之间的络合反应较为迅速，且生成的络合物具有较高的稳定性。采用这几种络合剂有利于进一步提高烟气中一氧化氮的吸收效率。
在上述组合物中，只要采用上述第一液相、第二液相和第三液相，同时将各组分的比例关系控制在上述范围内就能够进一步提高烟气中硫和氮的吸收效率。在一种优选的实施方式中，第一液相中还包括还原剂，相对于所述组合物的总重量而言，还原剂的浓度为0.1～10％。在第一液相中添加还原剂，可以将烟气中的二氧化氮等高价态的氮氧化合物还原为一氧化氮，使生成的一氧化氮进一步与络合剂络合，然后吸附于共聚物骨架中，从而有利于更进一步提高烟气中氮氧化合物的吸收效率，以进一步提高烟气的除氮率。优选地，上述还原剂为可溶性亚铁盐。可溶性亚铁盐具有较强的还原性，并且其具有较低的成本。
上述组合物中，第二液相采用的离子液体可以是本领域技术人员常用的离子液体。在一种优选的实施方式中，离子液体中，阳离子包括但不限于季铵盐离子和/或咪唑盐离子；和/或阴离子包括但不限于四氟硼酸根离子和/或六氟磷酸根离子。离子液体里只存在阳离子和阴离子，在-100℃～200℃之间均呈现液体状态，具有良好的热稳定性，因此在使用过程中不会产生对大气造成污染。采用上述离子液体有利于进一步提高烟气中硫氧化合物的吸收效率。同时上述离子液体廉价易得，有利于降低烟气的处理成本。
根据本发明的上述教导，本领域技术人员可以选择无机盐的种类。在一种优选的实施方式中，无机盐包括但不限于磷酸钠、磷酸二氢钠、磷酸二氢钾、硫酸钠、硫酸镁和硫酸铵中的一种或多种。上述几种无机盐在水中具有较大的溶解度，这有利于进一步提高第一液相、第二液相和第三液相的稳定性。
上述化合物中，共聚物只要具有水溶性即可。在一种优选的实施方式中，共聚物包括但不限于聚乙二醇和/或聚丙二醇。上述聚合物与络合剂之间存在强烈的化学作用，这有利于进一步提高上述聚合物与络合剂之间的吸附性能。
本发明另一方面提供了一种烟气脱硫脱氮处理装置，如图1所示，其包括组合物供应装置100、脱除塔200和带孔塔盘209。其中组合物供应装置100用以供应上述组合物，其包括第一液相供应罐110、第二液相供应罐120以及第三液相供应罐130。脱除塔200的底部设置有烟气进料口201，顶部设置有烟气出料口202；脱除塔200的侧部由上至下设置有第一液相进料口203、第二液相进料口204及第三液相进料口205，且脱除塔200上设置有用以将第一液相排出的第一液相出料口206、用以将第二液相排出的第二液相出料口207以及用以将第三液相排出的第三液相出料口208；其中，第一液相进料口203与第一液相供应罐110相连，第二液相进料口204与第二液相供应罐120相连，第三液相进料口205与第三液相供应罐130相连。带孔塔盘209为间隔设置在脱除塔200内部的多个，带孔塔盘209上放置有填料。
使用本发明提供的烟气脱硫脱氮处理装置对烟气进行脱硫脱氮处理，是通过组合物供应装置100中的第一液相供应罐110、第二液相供应罐120以及第三液相供应罐130分别将上述组合物中的第一液相、第二液相和第三液相通入脱除塔200。这三种液相按照由上至下的顺序形成不互溶的三层。烟气由脱除塔200底部的烟气进料口201进入，依次经过第三液相、第二液相和第一液相。第三液相为无机盐水溶液，通过盐析效应，能够提高三个相层的稳定性。同时，烟气在经过该无机盐水溶液时，能够得到初步净化。且烟气中的硫氧化物能够溶于水形成带电离子。这些带电离子经过第二液相时，能够与离子液体中的带电基团相结合，达到除硫的效果。其次，烟气进一步通过第一液相时，其中的一氧化氮能够与第一液相中的络合剂发生络合反应，形成络合物。而络合物能够及时吸附于共聚物上，从而达到脱氮的目的。应用本发明所提供的这种脱硫脱氮装置，能够对烟气进行一次性脱硫脱氮处理，无需将脱硫和脱氮步骤分开进行，大幅简化了烟气的净化工艺，从而有效降低烟气处理成本，能够广泛应用于烟气净化领域。
本发明提供的上述脱硫脱氮装置只要具有上述结构，可以提高烟气中硫氧化合物和氮氧化合物的吸收效率。在一种优选的实施方式中，上述烟气脱硫脱氮处理装置还包括电机300，其位于脱除塔200的外部上方，电机300上设置有连接轴，连接轴穿过脱除塔200的顶部延伸至脱除塔200的内部，带孔塔盘209固定在连接轴上并能够在连接轴的带动下上下振动。使带孔塔盘209上下振动，能够提高烟气的流通速率，同时，还有利于提高烟气中的硫和氮的吸收速率，更高效地净化烟气中的硫和氮。
在一种优选的实施方式中，上述烟气脱硫脱氮处理装置还包括：气体分布器，设置在脱除塔200塔底内部，气体分布器的进口与烟气进料口201相连通。采用气体分布器有利于增大烟气与三个相层的接触面积，从而进一步提高烟气脱硫脱氮的效率。
上述烟气脱硫脱氮处理装置中，本领域技术人员可以选择填料的类型。在一种优选的实施方式中，上述烟气脱硫脱氮处理装置中，填料包括但不限于拉西环、鲍尔环、矩鞍形填料、阶梯环、英特洛克斯填料、θ网环和鞍形网组成的组中的一种或多种。采用上述填料的有利于增大对烟气的接触面积，进而提高烟气脱硫脱氮的效率。
上述烟气脱硫脱氮处理装置中，本领域技术人员可以选择填料的材质。在一种优选的实施方式中，上述烟气脱硫脱氮处理装置中，填料的材质包括但不限于聚四氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯或聚碳酸酯。上述材质的填料具有良好的化学稳定性，并且成本较低，有利于进一步降低烟气脱硫脱氮处理成本。
本发明的另一方面还提供了一种烟气脱硫脱氮处理的方法，该方法包括以下步骤：采用上述烟气脱硫脱氮处理装置，将第一液相供应罐110中的第一液相、第二液相供应罐120中的第二液相以及第三液相供应罐130中的第三液相通入脱除塔200中；将烟气通入脱除塔200中，以对烟气进行脱硫脱氮处理，以及从烟气出料口202收集脱硫脱氮的烟气。
使用本发明提供的该烟气脱硫脱氮处理装置对烟气进行脱硫脱氮处理，是通过组合物供应装置100中的第一液相供应罐110、第二液相供应罐120以及第三液相供应罐130分别将上述组合物中的第一液相、第二液相和第三液相通入脱除塔200。这三种液相按照由上至下的顺序形成不互溶的三层。烟气由脱除塔200底部的烟气进料口201进入，依次经过第三液相、第二液相和第一液相。第三液相为无机盐水溶液，通过盐析效应，能够提高三个相层的稳定性。同时，烟气在经过该无机盐水溶液时，能够得到初步净化。且烟气中的硫氧化物能够溶于水形成带电离子。这些带电离子经过第二液相时，能够与离子液体中的带电基团相结合，达到除硫的效果。其次，烟气进一步通过第一液相时，其中的一氧化氮能够与第一液相中的络合剂发生络合反应，形成络合物。而络合物能够及时吸附于共聚物上，从而达到脱氮的目的。应用本发明所提供的这种脱硫脱氮装置，能够对烟气进行一次性脱硫脱氮处理，无需将脱硫和脱氮步骤分开进行，大幅简化了烟气的净化工艺，从而有效降低烟气处理成本，能够广泛应用于烟气净化领域。
上述脱除烟气中硫氧化物和氮氧化物的工艺，优选包括如下步骤：1)室温下，将第一液相供应罐110中的第一液相、第二液相供应罐120中的第二液相以及第三液相供应罐130中的第三液相通入脱除塔200中；2)将烟气通入脱除塔200中，以对烟气进行脱硫脱氮处理；3)根据有效组分的特点对上述三个相层分别独立地进行进一步的反洗净化：利用碱水或温度诱导技术，回收第一液相中的含氮络合物和共聚物；利用水洗，回收第二液相中的含硫化合物，同时对离子液体进行再生；通过沉淀、蒸干处理，回收第三液相中的有效成分。本发明中均通过上述脱除烟气中硫氧化物和氮氧化物的工艺进行烟气净化。
上述脱硫脱氮处理工艺中，本领域技术人员可以选择烟气的表观流速。在一种优选的实施方式中，烟气脱硫脱氮处理的方法中，将烟气通入脱除塔200的过程中，烟气的表观流速为0.01～20cm/s。由于对烟气吸收的过程需要一定的吸收时间，因此将烟气的表观流速控制在上述范围内有利于进一步提高对烟气的吸收效率。
上述脱硫脱氮处理工艺中，本领域技术人员可以选择带孔塔盘的振动频率和振幅。在一种优选的实施方式中，将烟气通入脱除塔200的过程中，开启电机300，使带孔塔盘209上下振动，带孔塔盘209的振动频率为1～60次/分钟，振幅1mm～20mm。采用上述振动频率和振幅有利于更进一步地提高对烟气的吸收速率。
以下结合具体实施例对本发明作进一步详细描述，这些实施例不能理解为限制本发明所要求保护的范围。
实施例1
本实施例中采用烟气脱硫脱氮装置对烟气进行了脱硫脱氮处理：
上述装置结构如下：其由组合物供应装置100、脱除塔200和带孔塔盘209构成，脱除塔中具有间隔设置的八块塔板，带孔塔盘209上放置有聚乙烯疏水性拉西环填料，带孔塔盘209固定在电机300的连接轴上，脱除塔200底部设置有气体分布器。
本实施例中，第一液相中，共聚物(聚乙二醇)的质量浓度为15％、络合剂(乙二胺四乙酸)的质量浓度为0.9％、还原剂(氯化亚铁)的质量浓度为15％；第二相为含季铵盐阳离子和四氟硼酸根阴离子的离子液体；第三液相中，无机盐(硫酸铵)的质量浓度为20％。
脱硫脱氮处理工艺如下：将脱硫脱氮组合物中的第一液相、第二液相、第三液相由上至下通入脱除塔进行烟气脱硫脱氮处理，其中相对于上述脱硫脱氮组合物的总质量而言，上述脱硫脱氮组合物包括5％的共聚物、0.3％的络合剂、5％的还原剂、33％的离子液体、11％的无机盐以及水；最后，净化合格的烟气经烟气出料口202排出。
烟气中，氮氧化物浓度为0.24wt％，硫氧化物浓度为0.17wt％。将烟气以气体表观流速为1cm/s(烟气温度40℃，压力0.1MPaG)，从烟气进料口通入脱除塔200，经过气体分布器后，依次通过第三液相，第二液相和第一液相，进行烟气净化；同时使用驱动电机300使带孔塔盘209上的填料上下振动1次/分钟，振幅1mm。
净化完毕后，将负载有效成分的第一、第二和第三液相液体分别通过第一液相出料口206、第二液相出料口207和第三液相出料口208排出，然后分别经过反净化处理后，回收使用。
实施例2
本实施例中采用烟气脱硫脱氮装置对烟气进行了脱硫脱氮处理：
上述装置结构如下：其由组合物供应装置100、脱除塔200和带孔塔盘209构成，脱除塔中具有间隔设置的八块塔板，带孔塔盘209上放置有聚丙烯疏水性鲍尔环环填料，带孔塔盘209固定在电机300的连接轴上，脱除塔200底部设置有气体分布器。
本实施例中，第一液相中，共聚物(聚丙二醇)的质量浓度为45％，络合剂(二乙基三胺五乙酸)的质量浓度为9％、还原剂(氯化亚铁)的质量浓度为30％；第二液相为含季铵盐阳离子和四氟硼酸根阴离子的离子液体，第三液相中，无机盐(磷酸二氢钠)的质量浓度为20％。
脱硫脱氮处理工艺如下：将脱硫脱氮组合物中的第一液相、第二液相、第三液相由上至下通入脱除塔进行烟气脱硫脱氮处理，其中相对于上述脱硫脱氮组合物的总质量而言，上述脱硫脱氮组合物包括25％的聚丙二醇、5％的络合剂、10％的氯化亚铁、3％的离子液体、8.2％的磷酸钠以及水；最后，净化合格的烟气经烟气出料口202排出。
烟气中，氮氧化物浓度为3.50wt％，硫氧化物浓度为4.60wt％。将烟气以气体表观流速为0.01cm/s通入(烟气温度35℃，压力1MPaG)；从烟气进料口通入脱除塔200，经过气体分布器后，依次通过第三液相，第二液相和第一液相，进行烟气净化；同时使用驱动电机300使带孔塔盘209上的填料上下振动60次/分钟，振幅20mm。
净化完毕后，将负载有效成分的第一、第二和第三液相液体分别通过第一液相出料口206、第二液相出料口207和第三液相出料口208排出，然后分别经过反净化处理后，回收使用。
实施例3
本实施例中采用烟气脱硫脱氮装置对烟气进行了脱硫脱氮处理：
上述装置结构如下：其由组合物供应装置100、脱除塔200和带孔塔盘209构成，脱除塔中具有间隔设置的八块塔板，带孔塔盘209上放置有聚苯乙烯疏水性矩鞍形填料，带孔塔盘209固定在电机300的连接轴上，脱除塔200底部设置有气体分布器。
本实施例中，第一液相中，共聚物(聚乙二醇)的质量浓度为45％，络合剂(乙二胺四乙酸)的质量浓度为2.5％，还原剂(氯化亚铁)的质量浓度为0.25％；第二液相为含季铵盐阳离子和四氟硼酸根阴离子的离子液体，第三液相中，无机盐(硫酸钠)的质量浓度为2.3％。
脱硫脱氮处理工艺如下：将脱硫脱氮组合物中的第一液相、第二液相、第三液相由上至下通入脱除塔进行烟气脱硫脱氮处理，其中相对于上述脱硫脱氮组合物的总质量而言，上述脱硫脱氮组合物包括18％wt聚乙二醇、1％wt乙二胺四乙酸、0.1％的氯化亚铁、15％wt的离子液体、1％wt磷酸钠以及水；最后，净化合格的烟气经烟气出料口202排出。
烟气中，氮氧化物浓度为0.010wt％，硫氧化物浓度为0.019wt％。将烟气以气体表观流速为20cm/s通入(烟气温度35℃，压力0.6MPaG)，从烟气进料口通入脱除塔200，经过气体分布器后，依次通过第三液相，第二液相和第一液相，进行烟气净化；同时使用驱动电机300使带孔塔盘209上的填料上下振动20次/分钟，振幅10mm。
净化完毕后，将负载有效成分的第一、第二和第三液相液体分别通过第一液相出料口206、第二液相出料口207和第三液相出料口208排出，然后分别经过反净化处理后，回收使用。
实施例4
本实施例中采用烟气脱硫脱氮装置对烟气进行了脱硫脱氮处理：
上述装置结构如下：其由组合物供应装置100、脱除塔200和带孔塔盘209构成，脱除塔中具有间隔设置的八块塔板，带孔塔盘209上放置有聚四氟乙烯疏水性矩鞍形填料，带孔塔盘209固定在电机300的连接轴上，脱除塔200底部设置有气体分布器。
本实施例中，第一液相中，共聚物(聚乙二醇)的质量浓度为40％wt，络合剂(乙二胺四乙酸)的质量浓度为10％、还原剂(氯化亚铁)的质量浓度为6％；第二液相为含季铵盐阳离子和六氟磷酸根阴离子的离子液体，第三液相中，无机盐(硫酸钠)的质量浓度为33％。
脱硫脱氮处理工艺如下：将脱硫脱氮组合物中的第一液相、第二液相、第三液相由上至下通入脱除塔进行烟气脱硫脱氮处理，其中相对于上述脱硫脱氮组合物的总质量而言，上述脱硫脱氮组合物包括20％的共聚物、5％的络合剂、3％的氯化亚铁、15％的离子液体、11％的无机盐以及水；最后，净化合格的烟气经烟气出料口202排出。
烟气中，氮氧化物浓度为0.20wt％，硫氧化物浓度为0.31wt％，气体表观流速为12cm/s通入(烟气温度35℃，压力0.5MPaG)；从烟气进料口通入脱除塔200，经过气体分布器后，依次通过第三液相，第二液相和第一液相，进行烟气净化；同时使用驱动电机300使带孔塔盘209上的填料上下振动30次/分钟，振幅15mm。
净化完毕后，将负载有效成分的第一、第二和第三液相液体分别通过第一液相出料口206、第二液相出料口207和第三液相出料口208排出，然后分别经过反净化处理后，回收使用。
实施例5
本实施例中采用烟气脱硫脱氮装置对烟气进行了脱硫脱氮处理：
上述装置结构如下：其由组合物供应装置100、脱除塔200和带孔塔盘209构成，脱除塔中具有间隔设置的八块塔板，带孔塔盘209上放置有聚氯乙烯疏水性矩鞍形填料，带孔塔盘209固定在电机300的连接轴上，脱除塔200底部设置有气体分布器。
本实施例中，第一液相中，共聚物(聚丙二醇)的质量浓度为30％，络合剂(二乙基三胺五乙酸)的质量浓度为9％、9％的氯化亚铁；第二液相为含咪唑盐阳离子和四氟硼酸根阴离子的离子液体，第三液相中，无机盐(硫酸镁)的质量浓度为10％。
脱硫脱氮处理工艺如下：将脱硫脱氮组合物中的第一液相、第二液相、第三液相由上至下通入脱除塔进行烟气脱硫脱氮处理，其中相对于上述脱硫脱氮组合物的总质量而言，上述脱硫脱氮组合物包括20％的共聚物、6％的络合剂、6％的氯化亚铁、13％的离子液体、2％的无机盐以及水；最后，净化合格的烟气经烟气出料口202排出。
烟气中，氮氧化物浓度为0.30wt％，硫氧化物浓度为0.31wt％。将烟气以气体表观流速为9cm/s通入(烟气温度35℃，压力0.3MPaG)，从烟气进料口通入脱除塔200，经过气体分布器后，依次通过第三液相，第二液相和第一液相，进行烟气净化；同时使用驱动电机300使带孔塔盘209上的填料上下振动40次/分钟，振幅17mm。
净化完毕后，将负载有效成分的第一、第二和第三液相液体分别通过第一液相出料口206、第二液相出料口207和第三液相出料口208排出，然后分别经过反净化处理后，回收使用。
实施例6
本实施例中采用烟气脱硫脱氮装置对烟气进行了脱硫脱氮处理：
上述装置结构如下：其由组合物供应装置100、脱除塔200和带孔塔盘209构成，脱除塔中具有间隔设置的八块塔板，带孔塔盘209上放置有聚乙烯疏水性θ网环，带孔塔盘209固定在电机300的连接轴上，脱除塔200底部设置有气体分布器。
本实施例中，第一液相中，共聚物(聚乙二醇)的质量浓度为15％、络合剂(乙二胺四乙酸)的质量浓度为0.9％；第二相为含季铵盐阳离子和四氟硼酸根阴离子的离子液体；第三液相中，无机盐(硫酸铵)的质量浓度为20％。
脱硫脱氮处理工艺如下：将脱硫脱氮组合物中的第一液相、第二液相、第三液相由上至下通入脱除塔进行烟气脱硫脱氮处理，其中相对于上述脱硫脱氮组合物的总质量而言，上述脱硫脱氮组合物包括5％的共聚物、0.3％的络合剂、33％的离子液体、11％的无机盐以及水；最后，净化合格的烟气经烟气出料口202排出。
烟气中，将烟气以气体表观流速为1cm/s通入(烟气温度40℃，压力0.1MPaG)；，从烟气进料口通入脱除塔200，经过气体分布器后，依次通过第三液相，第二液相和第一液相，进行烟气净化；同时使用驱动电机300使带孔塔盘209上的填料上下振动1次/分钟，振幅1mm。
净化完毕后，将负载有效成分的第一、第二和第三液相液体分别通过第一液相出料口206、第二液相出料口207和第三液相出料口208排出，然后分别经过反净化处理后，回收使用。
实施例7
本实施例中采用烟气脱硫脱氮装置对烟气进行了脱硫脱氮处理：
上述装置结构如下：其由组合物供应装置100、脱除塔200和带孔塔盘209构成，脱除塔中具有间隔设置的八块塔板，带孔塔盘209上放置有聚乙烯疏水性阶梯环，带孔塔盘209固定在电机300的连接轴上，脱除塔200底部设置有气体分布器。
本实施例中，第一液相中，共聚物(聚乙二醇)的质量浓度为15％、络合剂(乙二胺四乙酸)的质量浓度为0.9％、还原剂(氯化亚铁)的质量浓度为15％；第二相为含季铵盐阳离子和四氟硼酸根阴离子的离子液体；第三液相中，无机盐(硫酸铵)的质量浓度为33％。
脱硫脱氮处理工艺如下：将脱硫脱氮组合物中的第一液相、第二液相、第三液相由上至下通入脱除塔进行烟气脱硫脱氮处理，其中相对于上述脱硫脱氮组合物的总质量而言，上述脱硫脱氮组合物包括5％的共聚物、0.3％的络合剂、5％的还原剂、33％wt的离子液体、11％wt的磷酸钠以及水；最后，净化合格的烟气经烟气出料口202排出。
烟气中，将烟气以气体表观流速为26cm/s通入(烟气温度40℃，压力0.1MPaG)；，从烟气进料口通入脱除塔200，经过气体分布器后，依次通过第三液相，第二液相和第一液相，进行烟气净化；同时使用驱动电机300使带孔塔盘209上的填料上下振动1次/分钟，振幅1mm。
净化完毕后，将负载有效成分的第一、第二和第三液相液体分别通过第一液相出料口206、第二液相出料口207和第三液相出料口208排出，然后分别经过反净化处理后，回收使用。
实施例8
本实施例中采用烟气脱硫脱氮装置对烟气进行了脱硫脱氮处理：
上述装置结构如下：其由组合物供应装置100、脱除塔200和带孔塔盘209构成，脱除塔中具有间隔设置的八块塔板，带孔塔盘209上放置有聚乙烯疏水性鞍形网，带孔塔盘209固定在电机300的连接轴上，脱除塔200底部设置有气体分布器。
本实施例中，第一液相中，共聚物(聚乙二醇)的质量浓度为15％，络合剂(乙二胺四乙酸)的质量浓度为0.9％，还原剂(氯化亚铁)的质量浓度为15％；第二相为含季铵盐阳离子和四氟硼酸根阴离子的离子液体；第三液相中，无机盐(硫酸铵)的质量浓度为15％。
脱硫脱氮处理工艺如下：将脱硫脱氮组合物中的第一液相、第二液相、第三液相由上至下通入脱除塔进行烟气脱硫脱氮处理，其中相对于上述脱硫脱氮组合物的总质量而言，上述脱硫脱氮组合物包括5％的共聚物、0.3％的络合剂、5％的还原剂、45％wt的离子液体、5％wt的无机盐以及水；最后，净化合格的烟气经烟气出料口202排出。
烟气中，将烟气以气体表观流速为1cm/s通入(烟气温度40℃，压力0.1MPaG)；从烟气进料口通入脱除塔200，经过气体分布器后，依次通过第三液相，第二液相和第一液相，进行烟气净化；同时使用驱动电机300使带孔塔盘209上的填料上下振动1次/分钟，振幅1mm。
净化完毕后，将负载有效成分的第一、第二和第三液相液体分别通过第一液相出料口206、第二液相出料口207和第三液相出料口208排出，然后分别经过反净化处理后，回收使用。
实施例9
本实施例中采用烟气脱硫脱氮装置对烟气进行了脱硫脱氮处理：
上述装置结构如下：其由组合物供应装置100、脱除塔200和带孔塔盘209构成，脱除塔中具有间隔设置的八块塔板，带孔塔盘209上放置有聚乙烯疏水性鞍形网，带孔塔盘209固定在电机300的连接轴上。
本实施例中，第一液相中，共聚物(聚乙二醇)的质量浓度为15％、络合剂(乙二胺四乙酸)的质量浓度为0.9％、还原剂(氯化亚铁)的质量浓度为15％；第二相为含季铵盐阳离子和四氟硼酸根阴离子的离子液体；第三液相中，无机盐(硫酸铵)的质量浓度为33％。
脱硫脱氮处理工艺如下：将脱硫脱氮组合物中的第一液相、第二液相、第三液相由上至下通入脱除塔进行烟气脱硫脱氮处理，其中相对于上述脱硫脱氮组合物的总质量而言，上述脱硫脱氮组合物包括5％的共聚物、0.3％的络合剂、5％的还原剂、33％wt的离子液体、11％wt的无机盐以及水；最后，净化合格的烟气经烟气出料口202排出。
烟气中，将烟气以气体表观流速为1cm/s通入(烟气温度40℃，压力0.1MPaG)；从烟气进料口通入脱除塔200，经过气体分布器后，依次通过第三液相，第二液相和第一液相，进行烟气净化；同时使用驱动电机300使带孔塔盘209不能振动。
净化完毕后，将负载有效成分的第一、第二和第三液相液体分别通过第一液相出料口206、第二液相出料口207和第三液相出料口208排出，然后分别经过反净化处理后，回收使用。
对比例1
该实施例中采用烟气脱硫脱氮装置对烟气进行了脱硫脱氮处理：
上述装置结构如下：其由组合物供应装置100、脱除塔200和带孔塔盘209构成，脱除塔中具有间隔设置的八块塔板，带孔塔盘209上放置有聚乙烯疏水性鞍形网，带孔塔盘209固定在电机300的连接轴上，脱除塔200底部设置有气体分布器。
本对比例中，第一液相中，共聚物(聚乙二醇)的质量浓度为15％、还原剂(氯化亚铁)的质量浓度为15％；第二相为含季铵盐阳离子和四氟硼酸根阴离子的离子液体；第三液相中，无机盐(硫酸铵)的质量浓度为20％。
脱硫脱氮处理工艺如下：将脱硫脱氮组合物中的第一液相、第二液相、第三液相由上至下通入脱除塔进行烟气脱硫脱氮处理，其中相对于上述脱硫脱氮组合物的总质量而言，上述脱硫脱氮组合物包括5％的共聚物、5％的还原剂、33％的离子液体、11％的无机盐以及水；最后，净化合格的烟气经烟气出料口202排出。
烟气中，将烟气以气体表观流速为1cm/s通入(烟气温度40℃，压力0.1MPaG)；，从烟气进料口通入脱除塔200，经过气体分布器后，依次通过第三液相，第二液相和第一液相，进行烟气净化；同时使用驱动电机300使带孔塔盘209上的填料上下振动1次/分钟，振幅1mm。
净化完毕后，将负载有效成分的第一、第二和第三液相液体分别通过第一液相出料口206、第二液相出料口207和第三液相出料口208排出，然后分别经过反净化处理后，回收使用。氮氧化合物和硫氧化合物的检测方法：
烟气的检测方法使用气相色谱法(惠普6890气相色谱仪)进行检测。
烟气净化效率＝(回收有效组分的出口浓度*出口烟气体积)/(回收烟气中有效组分的初始浓度×进口烟气体积)×100％。
实施例1至9及对比例1中烟气经净化后硫氧化物和氮氧化物的浓度及脱除效率见表1。
表1
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：烟气经过上述脱硫脱氮净化处理后，氮氧化合物和硫氧化合物的含量明显降低；并且与对比例进行比较，实施例中的硫氧化合物和氮氧化合物的吸收效率显著提高。
由此可见，本发明提供的用于烟气脱硫脱氮处理的组合物、烟气脱硫脱氮处理装置及烟气脱硫脱氮处理的方法具有以下优点：
(1)本发明提供的用于烟气脱硫脱氮处理的组合物中包括第一液相、第二液相和第三液相。基于无机盐水溶液的盐析效应，使得组合物中的三种液相之间不互溶，形成由上至下三相分层的状态。以该组合物对烟气进行脱硫脱氮处理时，烟气会由下至上依次经过第三液相、第二液相和第一液相。本发明所提供的这种组合物，能够对烟气进行一次性脱硫脱氮处理，无需将脱硫和脱氮步骤分开进行，大幅简化了烟气的净化工艺，从而有效降低烟气处理成本。同时，本发明所提供的这种组合物对烟气中的硫和氮具有较高的吸收效率，是一种高效的烟气净化试剂，能够广泛应用于烟气净化领域。
(2)高选择性离子液体，优良的可设计性。人们可以通过具有分子设计获得特殊功能的离子液体，这样可以与待净化的有效成分进行选择性的络合，能够提高净化的效率，同时能够改变离子液体亲疏水性质，也能够提高净化效率；
(3)无有机污染。与典型的有机溶剂不同，在离子液体中都是阴离子和阳离子，同时在-100℃至200℃之间均呈现液体状态，而且具有良好的热稳定性和导电性，并且不会成为蒸汽，因此在使用过程中不会产生对大气造成污染的有害气体；
(4)可以实现成相组分的回收再利用。离子液体在水中十分稳定，通常只要使用水洗和碱洗就能把有效成分从离子液体相净化出来，操作简单。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (16)
1.一种用于烟气脱硫脱氮处理的组合物，其特征在于，所述组合物包括第一液相、第二液相及第三液相；其中，所述第一液相包括共聚物、络合剂和水，所述络合剂能够与一氧化氮发生络合反应，共聚物具有水溶性；所述第二液相为离子液体；所述第三液相为无机盐水溶液。
2.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，相对于所述组合物的总重量而言，所述组合物包括5～25％的所述共聚物、0.3～10％的所述络合剂、3～33％的所述离子液体、1～11％的所述无机盐以及水；
其中，所述第一液相中所述共聚物的质量浓度为15～45％，所述络合剂的质量浓度为0.9～10％；所述第三液相中，所述无机盐的质量浓度为2～33％。
3.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述络合剂选自乙二胺四乙酸和/或二乙基三胺五乙酸。
4.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述第一液相中还包括还原剂，相对于所述组合物的总重量而言，所述还原剂的浓度为0.1～10％。
5.根据权利要求4所述的组合物，其特征在于，所述还原剂为可溶性亚铁盐。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的组合物，其特征在于，所述离子液体中，阳离子为季铵盐离子和/或咪唑盐离子，阴离子为四氟硼酸根离子和/或六氟磷酸根离子。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的组合物，其特征在于，所述无机盐选自磷酸钠、磷酸二氢钠、磷酸二氢钾、硫酸钠、硫酸镁和硫酸铵组成的组中的一种或多种。
8.根据权利要求1至5中任一项所述的组合物，其特征在于，所述共聚物选自聚乙二醇和/或聚丙二醇。
9.一种烟气脱硫脱氮处理装置，其特征在于，包括：
组合物供应装置(100)，用以供应权利要求1至8中任一项所述的组合物，包括第一液相供应罐(110)、第二液相供应罐(120)以及第三液相供应罐(130)；
脱除塔(200)，所述脱除塔(200)的底部设置有烟气进料口(201)，顶部设置有烟气出料口(202)；所述脱除塔(200)的侧部由上至下设置有第一液相进料口(203)、第二液相进料口(204)及第三液相进料口(205)，且所述脱除塔(200)上设置有用以将所述第一液相排出的第一液相出料口(206)、用以将所述第二液相排出的第二液相出料口(207)以及用以将所述第三液相排出的第三液相出料口(208)；其中，所述第一液相进料口(203)与所述第一液相供应罐(110)相连，所述第二液相进料口(204)与所述第二液相供应罐(120)相连，所述第三液相进料口(205)与所述第三液相供应罐(130)相连；以及
带孔塔盘(209)，所述带孔塔盘(209)间隔设置在所述脱除塔(200)内部，且所述带孔塔盘(209)为多个；所述带孔塔盘(209)上放置有填料。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，还包括：
电机(300)，位于所述脱除塔(200)的外部上方，所述电机(300)上设置有连接轴，所述连接轴穿过所述脱除塔(200)的顶部延伸至所述脱除塔(200)的内部，所述带孔塔盘(209)固定在所述连接轴上并能够在所述连接轴的带动下，上下振动。
11.根据权利要求9或10所述的装置，其特征在于，还包括：设置在所述脱除塔(200)塔底内部的气体分布器，所述气体分布器的进口与所述烟气进料口(201)相连通。
12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述填料选自拉西环、鲍尔环、矩鞍形填料、阶梯环、英特洛克斯填料、θ网环和鞍形网组成的组中的一种或多种。
13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述填料的材质选自聚四氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯或聚碳酸酯。
14.一种烟气脱硫脱氮处理的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
采用权利要求9至13中任一项所述的装置，将第一液相供应罐(110)中的第一液相、第二液相供应罐(120)中的第二液相以及第三液相供应罐(130)中的第三液相通入脱除塔(200)中；将所述烟气通入所述脱除塔(200)中，以对所述烟气进行脱硫脱氮处理；以及
从所述烟气出料口(202)收集脱硫脱氮的烟气。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，将所述烟气通入所述脱除塔(200)的过程中，通入所述烟气的表观流速为0.01～20cm/s。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，将所述烟气通入所述脱除塔(200)的过程中，开启电机(300)，使带孔塔盘(209)上下振动，所述带孔塔盘(209)的振动频率为1～60次/分钟，振幅1mm～20mm。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |