CN105664673A - 一种煤化工废气脱硝与污水回用耦合处理工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及污染物处理领域，特别涉及一种煤化工废气脱硝与污水回用耦合处理工艺，包括以下步骤：采用煤化工污水处理所用的氧化剂为吸收剂，湿法脱除煤化工废气中的氮氧化物，得到吸收氮氧化物的富液；将富液回用至煤化工污水处理系统，用于污水深度氧化或杀菌消毒。该工艺将煤化工污水处理与废气处理相结合，具体为废气脱硝采用污水处理所用的氧化剂作为吸收剂，然后将脱硝富液回用至污水处理中。其中，污水处理可以为污水深度氧化的过程，也可以为回用水的杀菌消毒步骤，使吸收氮氧化物的富液与污水中的成分混合，不仅利用了富液中残余的氧化剂，还解决了废气处理二次污染严重的问题，并使处理方法简便化，有效降低脱硝所需的投资及操作难度。

Description

一种煤化工废气脱硝与污水回用耦合处理工艺
技术领域
本发明涉及污染物处理领域，具体而言，涉及一种煤化工废气脱硝与污水回用耦合处理工艺。
背景技术
烟气中的NOx是主要的大气污染物之一，目前主要采用氨选择性催化还原(NH3-SCR)进行脱除，但该方法具有一系列的不足之处：一是催化剂制备成本较高，且生物毒性较强；二是催化剂制备条件较为严格且不易控制；三是操作温度较高(330～400℃)；四是V2O5对SO2氧化生成SO3反应具有催化作用，而生成的SO3会与NH3和H2O反应生成NH4HSO4，该物质在较低温度(≤330℃)时易凝结在设备和管道上造成堵塞和腐蚀。
相对于NH3-SCR脱硝技术的诸多问题，烟气湿法脱硝技术因其运行温度低、设备简单、操作方便、投资费用少等优点，目前已得到研究者的广泛关注。
专利CN1843574公开了一种液相烟气脱硫脱硝净化方法及装置，该方法采用低浓度的次氯酸钠水溶液同时脱硫和脱硝，脱硫脱硝效率较高，但该过程产生大量低浓度的含盐废水，二次污染非常严重。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的目的在于提供一种煤化工废气脱硝与污水回用耦合处理工艺，采用煤化工废气脱硝与污水回用相结合，既可以有效解决湿法脱硝吸收剂富液处理的难题，消除吸收剂富液的二次污染，同时还可以避免采用选择性催化还原(SCR)脱硝工艺，有效降低脱硝所需的投资及操作难度。
为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：
一种煤化工废气脱硝与污水回用耦合处理工艺，包括以下步骤：采用煤化工污水处理所用的氧化剂为吸收剂，湿法脱除煤化工废气中的氮氧化物，得到吸收氮氧化物的富液；
将所述吸收氮氧化物的富液回用至煤化工污水处理系统，用于污水深度氧化或杀菌消毒。
本发明提供的一种煤化工废气脱硝与污水回用耦合处理工艺，将煤化工污水处理与废气处理相结合，具体为废气脱硝采用污水处理所用的氧化剂作为吸收剂，然后将脱硝富液回用至污水处理中。其中，污水处理可以为污水深度氧化的过程，也可以为回用水的杀菌消毒步骤，使吸收氮氧化物的富液与污水中的成分混合，不仅利用了富液中残余的氧化剂，还解决了废气处理二次污染严重的问题，并使处理方法简便化，有效降低脱硝所需的投资及操作难度。
优选地，所述氧化剂为次氯酸钠、亚氯酸钠中的任一种或两种，所述吸收剂以氧化剂水溶液的形式添加；
水溶液中，氧化剂的质量浓度为0.1％～40％。
为了达到更好的去除氮氧化物的效果，优选地，水溶液中，氧化剂的质量浓度为1％～20％，更优选为2％～10％。
为了更充分的去除废气中的氮氧化物，优选地，所述吸收剂与所述废气的体积比为0.1～50L/m3。
更优选地，所述吸收剂与所述废气的体积比为0.5～30L/m3，更优选为1～10L/m3，最优选为1.3～5L/m3。
为了更充分的去除废气中的氮氧化物，优选地，湿法脱除煤化工废气中的氮氧化物过程中，吸收温度为30～95℃，烟气的停留时间为0.001～5秒。
更优选地，湿法脱除煤化工废气中的氮氧化物过程中，吸收温度为40～75℃，烟气的停留时间为0.01～2秒。
经试验，采用上述的方法脱硝，脱硝前烟气中NOx浓度为150～500mg/m3，脱硝后烟气中NOx浓度为10～140mg/m3。
进一步地，湿法脱除煤化工废气中的氮氧化物的过程在以下装置中的任一种中进行：填料塔、喷淋塔、鼓泡反应器或微通道反应器。
为了充分的脱除废气中的氮氧化物，优选地，当采用填料塔、喷淋塔、鼓泡反应器进行湿法脱除煤化工废气中的氮氧化物时，所述烟气与所述吸收剂逆流接触；
当采用微通道反应器进行湿法脱除煤化工废气中的氮氧化物时，所述烟气与所述吸收剂并行流动。
经试验发现，采用以下尺寸的微通道反应器能更好的脱除废气中的氮氧化物。优选地，所述微通道反应器的通道特征尺寸为0.1～5mm，优选为0.3～2mm，更优选为0.6～1.2mm。
吸收NOx的富液部分或全部回用至煤化工污水处理系统，用于难降解有机物的深度氧化，或用于污水的杀菌消毒。富液中的硝酸钠或氯化钠等物质可以通过浓盐水的分质结晶技术进行回收，从而实现富液的资源化处理。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明提供的煤化工废气脱硝与污水回用耦合处理工艺，无二次污染，产生的吸收剂富液能得到有效的利用，且能实现资源化处理；
(2)本发明提供的煤化工废气脱硝与污水回用耦合处理工艺，不用担心氨逃逸等问题的发生，且该湿法脱硝工艺能将烟气中的氨一并脱除；
(3)采用本发明提供的煤化工废气脱硝与污水回用耦合处理工艺替换SCR工艺，可以避免对余热锅炉等进行改造，且投资更省，操作更为简便；
(4)本发明提供的煤化工废气脱硝与污水回用耦合处理工艺中，吸收剂还能捕集烟气中的汞、SOx和粉尘等其他污染物质，从而实现烟气的超洁净排放。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，以下将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为本发明实施例1-4提供的煤化工废气脱硝与污水回用耦合处理工艺在填料塔中进行的流程示意图；
图2为本发明实施例5-6提供的煤化工废气脱硝与污水回用耦合处理工艺在喷淋塔中进行的流程示意图；
图3为本发明实施例7-9提供的煤化工废气脱硝与污水回用耦合处理工艺在鼓泡反应器中进行的流程示意图；
图4为本发明实施例10-16提供的煤化工废气脱硝与污水回用耦合处理工艺在微通道反应器中进行的流程示意图；
图中：1-填料塔；2-喷淋塔；3-鼓泡塔；4-微通道反应器。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
实施例1
结合图1，某煤化工项目的含NOx尾气，该股尾气流量为800000Nm3/h，其NOx浓度为200mg/m3。
采用亚氯酸钠溶液为吸收剂，其质量分数为5％；NOx的吸收设备为填料塔1，吸收温度为60℃，烟气的停留时间为1秒，液气比为2L/m3。
气液经逆流接触后，烟气中NOx浓度降至50mg/m3以下。
得到的吸收剂富液回用至污水深度氧化系统，用于氧化生物难降解的有机物质。
实施例2
结合图1，某煤化工项目的含NOx尾气，该股尾气流量为800000Nm3/h，其NOx浓度为200mg/m3。
采用次氯酸钠溶液为吸收剂，其质量分数为5％；NOx的吸收设备为填料塔1，吸收温度为65℃，烟气的停留时间为1秒，液气比为2L/m3。
气液经逆流接触后，烟气中NOx浓度降至30mg/m3以下。
得到的吸收剂富液回用至污水深度氧化系统，用于氧化生物难降解的有机物质。
实施例3
结合图1，某煤化工项目的含NOx尾气，该股尾气流量为150000Nm3/h，其NOx浓度为400mg/m3。
采用次氯酸钠溶液为吸收剂，其质量分数为1.2％；NOx的吸收设备为填料塔1，吸收温度为65℃，烟气的停留时间为3.3秒，液气比为3L/m3。
气液经逆流接触后，烟气中NOx浓度降至10mg/m3以下。
得到的吸收剂富液回用至污水处理系统，用于杀菌消毒。
实施例4
结合图1，某煤化工项目的含NOx尾气，该股尾气流量为150000Nm3/h，其NOx浓度为400mg/m3。
采用亚氯酸钠溶液为吸收剂，其质量分数为1.2％；NOx的吸收设备为填料塔1，吸收温度为65℃，烟气的停留时间为3.3秒，液气比为3L/m3。
气液经逆流接触后，烟气中NOx浓度降至20mg/m3以下。
得到的吸收剂富液回用至污水深度氧化系统，用于氧化生物难降解的有机物质。
实施例5
结合图2，某煤化工项目的含NOx尾气，该股尾气流量为200000Nm3/h，其NOx浓度为150mg/m3。
采用亚氯酸钠溶液为吸收剂，其质量分数为5％；NOx的吸收设备为喷淋塔2，吸收温度为55℃，烟气的停留时间为1.5秒，液气比为2L/m3。
气液经逆流接触后，烟气中NOx浓度降至40mg/m3以下。
得到的吸收剂富液回用至污水处理系统，用于杀菌消毒。
实施例6
结合图2，某煤化工项目的含NOx尾气，该股尾气流量为200000Nm3/h，其NOx浓度为150mg/m3。
采用次氯酸钠溶液为吸收剂，其质量分数为5％；NOx的吸收设备为喷淋塔2，吸收温度为60℃，烟气的停留时间为1.5秒，液气比为2L/m3；
气液经逆流接触后，烟气中NOx浓度降至23mg/m3以下。
得到的吸收剂富液回用至污水深度氧化系统，用于氧化生物难降解的有机物质。
实施例7
结合图3，某煤化工项目的含NOx尾气，该股尾气流量为150000Nm3/h，其NOx浓度为300mg/m3。
采用亚氯酸钠溶液为吸收剂，其质量分数为1％；NOx的吸收设备为鼓泡塔3，吸收温度为50℃，烟气的停留时间为1秒，液气比为5L/m3；
气液经逆流接触后，烟气中NOx浓度降至60mg/m3以下。
得到的吸收剂富液回用至污水处理系统，用于杀菌消毒。
实施例8
结合图3，某煤化工项目的含NOx尾气，该股尾气流量为150000Nm3/h，其NOx浓度为300mg/m3。
采用次氯酸钠溶液为吸收剂，其质量分数为1％；NOx的吸收设备为鼓泡塔3，吸收温度为50℃，烟气的停留时间为1秒，液气比为5L/m3；
气液经逆流接触后，烟气中NOx浓度降至45mg/m3以下。
得到的吸收剂富液回用至污水处理系统，用于杀菌消毒。
实施例9
结合图3，某煤化工项目的含NOx尾气，该股尾气流量为150000Nm3/h，其NOx浓度为300mg/m3。
采用次氯酸钠溶液为吸收剂，其质量分数为10％；NOx的吸收设备为鼓泡塔3，吸收温度为75℃，烟气的停留时间为0.2秒，液气比为10L/m3；
气液经逆流接触后，烟气中NOx浓度降至45mg/m3以下。
得到的吸收剂富液回用至污水处理系统，用于杀菌消毒。
实施例10
结合图4，某煤化工项目的含NOx尾气，该股尾气流量为80000Nm3/h，其NOx浓度为250mg/m3。
采用次氯酸钠溶液为吸收剂，其质量分数为6％；NOx的吸收设备为微通道反应器4，其通道特征尺寸为0.8mm，通道横截面为矩形，吸收温度为60℃，烟气的停留时间为0.02秒，液气比为5L/m3；
气液经并流接触后，烟气中NOx浓度降至15mg/m3以下。
得到的吸收剂富液回用至污水深度氧化系统，用于氧化生物难降解的有机物质。
实施例11
结合图4，某煤化工项目的含NOx尾气，该股尾气流量为80000Nm3/h，其NOx浓度为250mg/m3。
采用次氯酸钠溶液为吸收剂，其质量分数为10％；NOx的吸收设备为微通道反应器4，其通道特征尺寸为0.1mm，通道横截面为矩形，吸收温度为30℃，烟气的停留时间为5秒，液气比为0.5L/m3；
气液经并流接触后，烟气中NOx浓度降至15mg/m3以下。
得到的吸收剂富液回用至污水深度氧化系统，用于氧化生物难降解的有机物质。
实施例12
结合图4，某煤化工项目的含NOx尾气，该股尾气流量为80000Nm3/h，其NOx浓度为250mg/m3。
采用次氯酸钠溶液为吸收剂，其质量分数为2％；NOx的吸收设备为微通道反应器4，其通道特征尺寸为0.3mm，通道横截面为矩形，吸收温度为40℃，烟气的停留时间为4秒，液气比为0.1L/m3；
气液经并流接触后，烟气中NOx浓度降至20mg/m3以下。
得到的吸收剂富液回用至污水深度氧化系统，用于氧化生物难降解的有机物质。
实施例13
结合图4，某煤化工项目的含NOx尾气，该股尾气流量为80000Nm3/h，其NOx浓度为250mg/m3。
采用亚氯酸钠溶液为吸收剂，其质量分数为40％；NOx的吸收设备为微通道反应器4，其通道特征尺寸为0.6mm，通道横截面为矩形，吸收温度为50℃，烟气的停留时间为0.01秒，液气比为30L/m3；
气液经并流接触后，烟气中NOx浓度降至5mg/m3以下。
得到的吸收剂富液回用至污水深度氧化系统，用于氧化生物难降解的有机物质。
实施例14
结合图4，某煤化工项目的含NOx尾气，该股尾气流量为80000Nm3/h，其NOx浓度为250mg/m3。
采用次氯酸钠溶液为吸收剂，其质量分数为7％；NOx的吸收设备为微通道反应器4，其通道特征尺寸为1.2mm，通道横截面为矩形，吸收温度为60℃，烟气的停留时间为1秒，液气比为1L/m3；
气液经并流接触后，烟气中NOx浓度降至15mg/m3以下。
得到的吸收剂富液回用至污水深度氧化系统，用于氧化生物难降解的有机物质。
实施例15
结合图4，某煤化工项目的含NOx尾气，该股尾气流量为80000Nm3/h，其NOx浓度为250mg/m3。
采用亚氯酸钠溶液为吸收剂，其质量分数为0.1％；NOx的吸收设备为微通道反应器4，其通道特征尺寸为2mm，通道横截面为矩形，吸收温度为75℃，烟气的停留时间为1秒，液气比为1L/m3；
气液经并流接触后，烟气中NOx浓度降至20mg/m3以下。
得到的吸收剂富液回用至污水深度氧化系统，用于氧化生物难降解的有机物质。
实施例16
结合图4，某煤化工项目的含NOx尾气，该股尾气流量为80000Nm3/h，其NOx浓度为250mg/m3。
采用次氯酸钠溶液和亚氯酸钠溶液为吸收剂，其质量分数均为20％；NOx的吸收设备为微通道反应器4，其通道特征尺寸为5mm，通道横截面为矩形，吸收温度为95℃，烟气的停留时间为0.001秒，液气比为50L/m3；
气液经并流接触后，烟气中NOx浓度降至10mg/m3以下。
得到的吸收剂富液回用至污水深度氧化系统，用于氧化生物难降解的有机物质。
其中，本发明实施例1-16中的液气比为吸收剂与烟气的体积比。
尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，在不背离本发明的精神和范围的情况下可以作出许多其它的更改和修改。因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些变化和修改。

Claims (10)

1.一种煤化工废气脱硝与污水回用耦合处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：采用煤化工污水处理所用的氧化剂为吸收剂，湿法脱除煤化工废气中的氮氧化物，得到吸收氮氧化物的富液；
将所述吸收氮氧化物的富液回用至煤化工污水处理系统，用于污水深度氧化或杀菌消毒。
2.根据权利要求1所述的煤化工废气脱硝与污水回用耦合处理工艺，其特征在于，所述氧化剂为次氯酸钠、亚氯酸钠中的任一种或两种，所述吸收剂以氧化剂水溶液的形式添加；
水溶液中，氧化剂的质量浓度为0.1％～40％。
3.根据权利要求2所述的煤化工废气脱硝与污水回用耦合处理工艺，其特征在于，水溶液中，氧化剂的质量浓度为1％～20％，优选为2％～10％。
4.根据权利要求2所述的煤化工废气脱硝与污水回用耦合处理工艺，其特征在于，所述吸收剂与所述废气的体积比为0.1～50L/m3。
5.根据权利要求2所述的煤化工废气脱硝与污水回用耦合处理工艺，其特征在于，所述吸收剂与所述废气的体积比为0.5～30L/m3，优选为1～10L/m3，更优选为1.3～5L/m3。
6.根据权利要求1所述的煤化工废气脱硝与污水回用耦合处理工艺，其特征在于，湿法脱除煤化工废气中的氮氧化物过程中，吸收温度为30～95℃，烟气的停留时间为0.001～5秒。
7.根据权利要求1所述的煤化工废气脱硝与污水回用耦合处理工艺，其特征在于，湿法脱除煤化工废气中的氮氧化物过程中，吸收温度为40～75℃，烟气的停留时间为0.01～2秒。
8.根据权利要求1-7任一项所述的煤化工废气脱硝与污水回用耦合处理工艺，其特征在于，湿法脱除煤化工废气中的氮氧化物的过程在以下装置中的任一种中进行：填料塔、喷淋塔、鼓泡反应器或微通道反应器。
9.根据权利要求8所述的煤化工废气脱硝与污水回用耦合处理工艺，其特征在于，当采用填料塔、喷淋塔、鼓泡反应器进行湿法脱除煤化工废气中的氮氧化物时，所述烟气与所述吸收剂逆流接触；
当采用微通道反应器进行湿法脱除煤化工废气中的氮氧化物时，所述烟气与所述吸收剂并行流动。
10.根据权利要求9所述的煤化工废气脱硝与污水回用耦合处理工艺，其特征在于，所述微通道反应器的通道特征尺寸为0.1～5mm，优选为0.3～2mm，更优选为0.6～1.2mm。
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