CN107261805A - 一种烟囱烟气脱硫脱硝专用联氨溶液及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种烟囱烟气脱硫脱硝专用联氨溶液及其制备方法。该烟囱烟气脱硫脱硝专用联氨溶液，包括如下成分及其百分含量：尿素6～18wt％，NH3 1～8wt％，双氧水0.1～5wt％，月桂酰胺丙基氧化胺1～10wt％，余量为水。该脱硫脱硝专用联氨溶液有效抑制了氨水和尿素在高温下的挥发和分解，排出的烟气中氨逃逸率低，处理后的烟气中氨含量在3.98mg/Nm3以下，并且月桂酰胺丙基氧化胺的加入提高了烟气脱硫脱硝率，脱硫率达到96.7％以上，脱硝率可以达到82.4％以上；相比较采用氨水溶液进行脱硫脱硝处理，应用该脱硫脱硝专用联氨溶液，可节约脱硫脱硝费用30～35％。
Description
技术领域
本发明属于废气污染治理领域，具体涉及一种用于烟囱烟气脱硫脱硝的专用溶剂及其配制方法。
背景技术
水泥制造的烧结、供暖、热力发电、石化炼油、有色金属冶炼等燃煤燃烧排出烟气中含有硫氧化物SOx(主要包括SO2、SO3)和氮氧化物NOx(主要包括NO、NO2)，其中SO2、NO和NO2是大气污染的主要成分，也是酸雨的主要物质。
脱硫脱硝是除去或减少燃煤过程中的SO2和NOx，如何有效地控制燃煤中SOx和NOx是节能减排领域中急需解决的关键问题。
脱硫脱硝技术包括催化还原法、吸收法、固体吸附法、洁净燃烧技术，这些方法中催化还原法应用最广，该方法分为SCR(选择性催化还原)和SNCR(选择性非催化还原)，由于SCR中要使用到催化剂，其运行成本主要受催化剂寿命的影响，而SNCR则不受上述限制，且其运行成分低，利用氨法进行脱硫脱硝，该方法使用NH3、尿素等还原剂喷入炉内与NOX进行选择性反应，同时氨水与SO2、SO3反应生成铵盐，达到脱硫脱硝目的。
其基本原理是采用碱性物质吸收酸性的二氧化硫，利用窑尾烟室的高温把氮氧化物(NOX)还原成无污染的氮(N2)和水排放，降低了氮氧化物的含量并使排放的烟气达到国家标准，节约能源，减少对大气的污染、净化空气环境，达到治污减霾的目的。
例如中国专利CN1986033《用含氯强氧化剂增强尿素的湿法联合脱硫脱硝工艺》公开的吸收液中含尿素和含氯强氧化剂。中国专利CN101708419《燃煤烟气的尿素湿法联合脱硫脱硝方法》公开了按照特定的NO与双氧水的摩尔比先通入双氧水，在通入尿素溶液。
但是上述方法中都存在相同的缺陷，因为上述除了尿素外，其余加入的物质都是为了提高NO的转化率，在脱硝时，尿素还会转化为氨，因此在使用过程中容易出现氨逃逸现象，所谓氨逃逸是制氨水温度较高时逐步分解为气体氨与水的过程，过剩氨气会同脱硫脱硝烟气一起从烟囱排出，形成所谓的氨逃逸现象，因此只要含有尿素或氨水的溶液，在进行脱硝处理时必不可免的会出现氨逃逸现象。
发明内容
本发明的目的是针对现有采用选择性非催化还原方法时普遍存在氨逃逸的缺陷，提供一种将氨逃逸量降至最低、同时脱硫脱硝效率高的烟囱烟气脱硫脱硝专用联氨溶液及其制备方法。
为了实现本发明的目的，通过大量试验研究并不懈努力，最终获得如下技术方案：一种烟囱烟气脱硫脱硝专用联氨溶液，包括如下成分及其百分含量：
进一步，所述联氨溶液包括如下成分及其百分含量：
优选地，所述联氨溶液中还含有工业盐，其含量为0.13-0.3wt％。
所述双氧水中过氧化氢含量为20～30wt％。
所述水为软水或离子水。
本发明还公开了上述烟囱烟气脱硫脱硝专用联氨溶液制备方法，具体为：配制尿素的水溶液，在20～35℃下搅拌均匀，将NH3喷入尿素的水溶液中，再加入双氧水至溶液的pH为5～8，冷却至室温后得到烟囱烟气脱硫脱硝专用联氨溶液。
本发明相对于现有技术，具有如下技术效果：
(1)本发明在现有氨法脱硫脱硝技术基础上，添加月桂酰胺丙基氧化胺，有效抑制了氨水和尿素在高温下的挥发和分解，排出的烟气中氨逃逸率低，处理后的烟气中氨含量在3.98mg/Nm3以下，并且月桂酰胺丙基氧化胺的加入提高了烟气脱硫脱硝率，脱硫率达到96.7％以上，脱硝率可以达到82.4％以上；
(2)相比较采用氨水溶液进行脱硫脱硝处理，应用该脱硫脱硝专用联氨溶液，可节约脱硫脱硝费用30～35％；
(3)采用该专用联氨溶液处理烟囱烟气，对人体、土壤和大气都无害，同时处理后废水中NH3极低，不污染水体。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式作进一步说明。
本发明方法是以炉膛为反应器，NH3、尿素还原NOX、硫氧化物的主要反应如下：
NH3为还原剂：
4NH3+4NO+O2—4N2+6H2O
4NH3+2NO2+O2—3N2+6H2O
NH3+H2O—NH4OH
2NH4OH+SO2—(NH4)2SO3+6H2O
(NH4)2SO3+SO2—2NH4HSO3
NH4HSO3+NH4OH—(NH4)2SO3+H2O
NH4OH+SO3—(NH4)2SO4+H2O
(NH4)2SO3+O2—(NH4)2SO4
尿素为还原剂，高温下分解为NH3和其它副产物，其反应主要如下：
2NO+CO(NH2)2+1/2O2—2N2+CO2+2H2O
实施例1
在91kg水中加入0.13kg工业盐，经一级反渗透处理后得到反渗透水，将反渗透水通过管道通入合成罐中，室温下，用空气压缩机将6kg尿素喷洒在合成罐内，采用蒸汽或电加热，使得合成罐内溶液温度为20-35℃后，开动电动搅拌机，以4000转/min的速率搅拌30min后，采用NH3喷雾法将1kg液态NH3喷入合成罐内，再加入0.1kg双氧水，双氧水中H2O2含量为27.5wt％，得到的溶液pH为8，最后加入1kg月桂酰胺丙基氧化胺，得到联氨溶液，将溶液自然冷却6h后通过水泵将其打入储存罐内备用。
实施例2
在62kg水中加入0.2kg工业盐，经一级反渗透过滤后得到软水，将软水通过管道通入合成罐中，室温下，用空气压缩机将16kg尿素喷洒在合成罐内，采用蒸汽或电加热，使得合成罐内溶液温度为20-35℃后，采用电动搅拌机以4000转/min的速率搅拌30min后，采用NH3喷雾法将7.5kg NH3喷入合成罐内，再加入5kg双氧水，双氧水中H2O2含量为27.5wt％，得到的溶液pH为7，最后加入9kg月桂酰胺丙基氧化胺，得到联氨溶液，将溶液自然冷却6h后通过水泵将其打入储存罐内备用。
实施例3(右端点)
在85kg水中加入0.3kg工业盐，经一级反渗透过滤后得到软水，将软水通过管道通入合成罐中，室温下，用空气压缩机将11.5kg尿素喷洒在合成罐内，采用蒸汽或电加热，使得合成罐内溶液温度为20-35℃后，采用电动搅拌机以4000转/min的速率搅拌30min后，采用NH3喷雾法将5kg NH3喷入合成罐内，再加入3kg双氧水，双氧水中H2O2含量为27.5wt％，得到的溶液pH为6.8，最后加入6kg月桂酰胺丙基氧化胺，得到联氨溶液，将溶液自然冷却6h后通过水泵将其打入储存罐内备用。
实施例4
在85kg水中加入0.15kg工业盐，经软化处理后得到软水，将软水通过管道通入合成罐中，室温下，用空气压缩机将8.5kg尿素喷洒在合成罐内，采用蒸汽或电加热，使得合成罐内溶液温度为20-35℃后，采用电动搅拌机以4000转/min的速率搅拌30min后，采用NH3喷雾法将1.5kg NH3喷入合成罐内，再加入2kg双氧水，双氧水中H2O2含量为27.5wt％，得到的溶液pH为5，最后加入4kg月桂酰胺丙基氧化胺，得到联氨溶液，将溶液自然冷却6h后通过水泵将其打入储存罐内备用。
实施例5
其它步骤与实施例4相同，将月桂酰胺丙基氧化胺用等质量的水替换，得到联氨溶液。
实施例6
其它步骤与实施例4相同，用咪唑啉两性表面活性剂代替月桂酰胺丙基氧化胺用量不变。
实施例7
其它步骤与实施例4相同，用十二烷基氨基酸丙酸钠代替月桂酰胺丙基氧化胺用量不变。
实施例8
其它步骤与实施例4相同，用十二烷基二甲基氧化胺代替月桂酰胺丙基氧化胺，用量不变。
实施例9
其它步骤与实施例4的相同，改变月桂酰胺丙基氧化胺的加入量为10kg。
对比例1
将15kg尿素溶于95kg水中，水为经过软化处理的水，得到含15％尿素吸收液，吸收液中再加入0.01％亚氯酸钠，得到脱硫脱硝溶液。
对比例2
按照对比例1的过程配制含25％尿素吸收液，此时吸收液中加入1％亚氯酸钠，得到脱硫脱硝溶液。
对比例3
配制浓度为24％wt的氨水溶液，将该氨水溶液作为脱硫脱硝溶液。
实施例10
烟气脱硫脱硝实验
烟气脱硫脱硝处理过程：保持恒定量的模拟烟气从吸收反应器的底部进入，上升过程中与吸收反应器上部进入的脱硫脱硝溶液充分接触，同时鼓入空气，烟气中的NOx、SO2被吸收后，净化气体从吸收反应器顶部排放。通过NH3-3000便携式红外氨气分析仪测量吸收反应器顶部烟气中NH3含量。
本发明中吸收反应采用喷淋塔，塔高1.3m，内径0.2m。
喷淋塔烟气入口处模拟烟气流量为0.06m3/h，SO2初始浓度为2000mg/Nm3，NO初始浓度为1000mg/Nm3，脱硫脱硝溶液喷入量为0.009m3/h。
采用实施例1-4得到的联氨溶液做脱硫脱硝实验，结果如表1所示。
表1实施例1-4脱硫脱硝相关数据
| 脱硫率(％) | 脱硝率(％) | 氨逃逸率mg/Nm3 | |
| 实施例1 | 96.7 | 82.4 | 3.98 |
| 实施例2 | 98.3 | 88.7 | 3.54 |
| 实施例3 | 98.4 | 93.4 | 2.90 |
| 实施例4 | 97.5 | 91.6 | 2.71 |
同时发明人考察实施例5-9配制得到的联氨溶液进行脱硫脱硝实验时的脱硫脱硝率及氨逃逸率，结果如表2所示。
表2实施例5-9脱硫脱硝实验数据
| 脱硫率(％) | 脱硝率(％) | 氨逃逸率mg/Nm3 | |
| 实施例5 | 97.9 | 64.7 | 7.86 |
| 实施例6 | 97.5 | 69.3 | 7.18 |
| 实施例7 | 96.8 | 70.8 | 6.97 |
| 实施例8 | 98.1 | 71.5 | 7.03 |
| 实施例9 | 97.3 | 73.2 | 4.83 |
由实施例4和实施例5-9可以看出，虽然加入不同表面活性剂都能改变脱硝率和氨逃逸率，但是只有加入月桂酰胺丙基氧化胺才能显著提高脱硝率和降低氨逃逸率，并且当月桂酰胺丙基氧化胺量达到一定程度后，再增加，则效果显著降低。
本发明还考察了对比例1-3得到的脱硫脱硝溶液进行脱硫脱硝实验的相关数据，如表3所示。
表3对比例1-3脱硫脱硝实验数据
| 脱硫率(％) | 脱硝率(％) | 氨逃逸率mg/Nm3 | |
| 对比例1 | 97.3 | 76.5 | 7.24 |
| 对比例2 | 98.4 | 83.7 | 7.65 |
| 对比例3 | 98.1 | 46.7 | 8.57 |
由上述对比例可以看出，加入强氧化剂虽然可以提高脱硝率，但是对抑制氨逃逸，则效果提高不是很明显。
实施例11
发明人最后还比较了对比例3与本发明实施例1制备得到的联氨溶液的脱氮效率对比，通入的烟气中氮氧化物含量为1370mg/Nm3，经过实验发现，当采用对比例1公开的24％的氨水处理烟气时，当24％的氨水喷入量为0.245m3/h时，测得排放出的烟气中氮氧化物含量为290mg/Nm3，而采用本发明实施例1的专用联氨溶液时，当专用联氨溶液的喷入量为0.15～0.2m3/h，氮氧化物排放量在260～270mg/Nm3之间，可知处理相同量的氮氧化物时，本发明的联氨溶液用量远远少于现有大规模应用的氨水溶液，综合考虑，在现有采用氨水脱硫脱硝方法的基础上可节约脱硫脱硝费用30-35％。同时因为联氨溶液中以NH3+尿素的形式存在，相比较于常用的高浓度氨水溶液来说，在不降低脱硫脱硝率的前提下，溶液中NH3的含量降至最低用量，进而NH3的挥发降至最低，对人体、土壤和大气无危害，同时处理后废水中NH3极低，可迅速被微生物吸收，不污染水体。
Claims (7)
1.一种烟囱烟气脱硫脱硝专用联氨溶液，其特征在于包括如下成分及其百分含量：
2.根据权利要求1所述烟囱烟气脱硫脱硝专用联氨溶液，其特征在于所述联氨溶液包括如下成分及其百分含量：
3.根据权利要求1或2所述烟囱烟气脱硫脱硝专用联氨溶液，其特征在于：所述联氨溶液中还含有工业盐，其含量为0.13～0.3wt％。
4.根据权利要求1或2所述烟囱烟气脱硫脱硝专用联氨溶液，其特征在于：所述双氧水中过氧化氢含量为20～30wt％。
5.根据权利要求1或2所述烟囱烟气脱硫脱硝专用联氨溶液，其特征在于：所述水为软水或反渗透水。
6.一种如权利要求1-5任一项所述烟囱烟气脱硫脱硝专用联氨溶液制备方法，其特征在于：配制尿素的水溶液，在20～35℃下搅拌均匀，将NH3喷入尿素的水溶液中，再加入双氧水至溶液的pH为5～8，冷却至室温后得到烟囱烟气脱硫脱硝专用联氨溶液。
7.根据权利要求6所述烟囱烟气脱硫脱硝专用联氨溶液制备方法，其特征在于：在配制尿素的水溶液前，先向水中加入工业盐，得到混合溶液，混合溶液经反渗透或软化处理后得到离子水或软化水，再加入尿素配制成尿素水溶液。
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