CN107998853B - 一种曝气式烟气同时脱硫脱氮的方法 - Google Patents

一种曝气式烟气同时脱硫脱氮的方法 Download PDF

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Abstract

一种曝气式烟气同时脱硫脱氮的方法，它涉及一种烟气脱硫脱氮的方法。本发明的目的是要解决现有催化氧化吸收法存在烟气脱氮的成本高的问题。曝气式烟气同时脱硫脱氮的方法：以电解装置作为吸收塔，烟气经过曝气头注入电解装置中，脱硫脱氮后烟气从电解装置上部排除，将吸收硫和氮的电解液送入离心装置中，然后离心装置中加入沉淀剂，离心分离的沉淀回收，离心分离得到的上清液部分作为电解装置的电解液使用，另一部分回收稀硝酸。优点：不使用昂贵的一氧化氮氧化催化剂，降低了烟气脱氮的成本；以废治废；在较低温度下完成一氧化氮的氧化，一氧化氮转化率达到70％以上。本发明主要用于烟气同时脱硫脱氮。

Description

一种曝气式烟气同时脱硫脱氮的方法
技术领域
本发明涉及一种烟气脱硫脱氮的方法。
背景技术
催化氧化吸收法是烟气脱氮常用的技术。烟气中的一氧化氮在催化剂的作用下，在高温条件下与氧气反应生成二氧化氮。经过处理的烟气被水吸收形成硝酸和亚硝酸。由于烟气中含有的硫组分对催化剂具有毒性，一氧化氮的氧化效率会快速降低。同时，使用的催化剂多数由贵金属合成，加大了烟气脱氮的成本。
发明内容
本发明的目的是要解决现有催化氧化吸收法存在烟气脱氮的成本高的问题，而提供一种曝气式烟气同时脱硫脱氮的方法。
一种曝气式烟气同时脱硫脱氮的方法，具体是按以下步骤完成的：
以电解装置作为吸收塔，以质量分数为0.1％～20％过硫酸盐水溶液作为电解液，电解装置底部设置曝气头，在电解装置的阳极施加电压为1.8V～1000V，在温度为30～100℃下将烟气经过曝气头注入电解装置中，曝气速度为0.1m3·min-1·m-2～100m3·min-1·m-2，脱硫脱氮后烟气从电解装置上部排除，将吸收硫和氮的电解液送入离心装置中，然后离心装置中加入沉淀剂，离心分离，离心分离的沉淀回收，离心分离得到的上清液部分代替质量分数为0.1％～20％过硫酸盐水溶液作为电解装置的电解液使用，另一部分回收稀硝酸。
本发明原理：本发明使用电解法可以将烟气中的硫氧化为高价态的过硫酸盐，烟气的温度可以活化过硫酸盐生成硫酸根自由基。硫酸根自由基有很强的氧化能力，能够在低温下快速氧化一氧化氮。在经过处理的水中加入沉淀剂可以回收水中的硫酸盐和过硫酸盐。
本发明的优点：一、本发明不使用昂贵的一氧化氮氧化催化剂，大大降低了烟气脱氮的成本；二、本发明电解装置易于实现自动化控制；三、本发明原位利用烟气中的硫，以废治废，进一步降低烟气处理成本；四、本发明在较低温度下(低于100℃)完成一氧化氮的氧化，节约了能源；五、实现同步脱硫脱氮，且经检测70％以上的一氧化氮转化为了二氧化氮。
附图说明
图1是曝气式烟气同时脱硫脱氮的流程图，图中1表示除尘后烟气，2表示电解装置，3表示吸收硫和氮的电解液，4表示脱硫脱氮后烟气。5表示沉淀剂，6表示离心装置，7表示回收稀硝酸，8表示作为电解液使用的上清液，9表示沉淀。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式是一种曝气式烟气同时脱硫脱氮的方法，具体是按以下步骤完成的：
以电解装置作为吸收塔，以质量分数为0.1％～20％过硫酸盐水溶液作为电解液，电解装置底部设置曝气头，在电解装置的阳极施加电压为1.8V～1000V，在温度为30～100℃下将烟气经过曝气头注入电解装置中，曝气速度为0.1m3·min-1·m-2～100m3·min-1·m-2，脱硫脱氮后烟气从电解装置上部排除，将吸收硫和氮的电解液送入离心装置中，然后离心装置中加入沉淀剂，离心分离，离心分离的沉淀回收，离心分离得到的上清液部分代替质量分数为0.1％～20％过硫酸盐水溶液作为电解装置的电解液使用，另一部分回收稀硝酸。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一的不同点是：所述沉淀剂为含有金属阳离子的盐，其中所述金属阳离子为钙离子、钾离子或钙离子和钾离子的混合物。其他与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二之一不同点是：所述吸收硫和氮的电解液中S元素与沉淀剂中金属阳离子的摩尔比为1:(0.3～5)。其他与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同点是：在电解装置中设置参比电极，所述参比电极为饱和甘汞电极、银/氯化银电极、汞/氧化汞电极或汞/硫酸亚汞电极。其他与具体实施方式一至三相同。
利用参比电极实时检测电极电压，保证电解时电解电压不低于1.8V。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同点是：所述电解装置为平板式电解槽或圆筒状电解槽；所述圆筒状电解槽的阳极为圆筒状电极，阴极被阳极包裹；所述平板式电解槽的阳极和阴极之间放置阳离子交换膜，且平板式电解槽由多组阳极和阴极串联或并联组成。其他与具体实施方式一至四相同。
本实施方式所述的电解装置设置在一次吸收塔内，设置在吸收塔外部。
本实施方式电解装置为圆筒状电解槽的阳极为圆筒状电极，阴极被阳极包裹，这种设置可以提高阳极的表面积，有利于过硫酸盐的生成。
本实施方式平板式电解槽由多组阳极和阴极串联或并联组成，且在平板式电解槽的阳极和阴极之间放置阳离子交换膜，保证阳极过硫酸盐不被阴极还原。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同点是：所述电解装置的阳极为金属电极、金属氧化物电极、金属氢氧化物电极、碳材料电极或金刚石薄膜电极；所述金属电极、金属氧化物电极和金属氢氧化物电极中金属为钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、铝、镓、锗、钇、锆、铌、钼、钌、铑、钯、银、钽、钨、铱、铂、金、铅、铟、锡、锑或铈；所述碳材料电极为石墨电极、活性碳电极、玻璃碳电极、碳纤维电极、碳纳米管电极或碳材料复合电极。其他与具体实施方式一至五相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同点是：所述电解装置的阴极为金属电极、金属氧化物电极、金属氢氧化物电极、碳材料电极或金刚石薄膜电极；所述金属电极、金属氧化物电极和金属氢氧化物电极中金属为钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、铝、镓、锗、钇、锆、铌、钼、钌、铑、钯、银、钽、钨、铱、铂、金、铅、铟、锡、锑或铈；所述碳材料电极为石墨电极、金刚石薄膜电极、活性碳电极、玻璃碳电极、碳纤维电极、碳纳米管电极或碳材料复合电极。其他与具体实施方式一至六相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同点是：所述电解装置内的阳极一侧填充颗粒电极。其他与具体实施方式一至七相同。
当电解装置为圆筒状电解槽时，颗粒电极填充于圆筒状电解槽内。
当电解装置为平板式电解槽，平板式电解槽的阳极和阴极之间放置阳离子交换膜，颗粒电极填充于阳极室。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式八的不同点是：所述颗粒电极为金属电极、金属氧化物电极、金属氢氧化物电极、碳材料电极或金刚石薄膜电极；所述金属电极、金属氧化物电极和金属氢氧化物电极中金属为钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、铝、镓、锗、钇、锆、铌、钼、钌、铑、钯、银、钽、钨、铱、铂、金、铅、铟、锡、锑或铈；所述碳材料电极为石墨电极、活性碳电极、玻璃碳电极、碳纤维电极、碳纳米管电极或碳材料复合电极。其他与具体实施方式八相同。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一至九之一不同点是：所述烟气为除尘后烟气。其他与具体实施方式一至九相同。
本发明内容不仅限于上述各实施方式的内容，其中一个或几个具体实施方式的组合同样也可以实现发明的目的。
采用下述试验验证本发明效果
实施例1：结合图1，一种曝气式烟气同时脱硫脱氮的方法，具体是按以下步骤完成的：
以电解装置作为吸收塔，以质量分数为0.5％过硫酸盐水溶液作为电解液，电解装置底部设置曝气头，在电解装置的阳极施加电压为3V，在水浴温度为70℃下将烟气经过曝气头注入电解装置中，曝气速度为10m3·min-1·m-2，脱硫脱氮后烟气从电解装置上部排除，将吸收硫和氮的电解液送入离心装置中，然后离心装置中加入沉淀剂，离心分离，离心分离的沉淀回收，离心分离得到的上清液部分代替质量分数为0.5％过硫酸盐水溶液作为电解装置的电解液使用，另一部分回收稀硝酸。
本实施例所述沉淀剂为氢氧化钙，所述吸收硫和氮的电解液中S元素与沉淀剂中Ca+的摩尔比为1:0.8。
本实施例在电解装置中设置参比电极，所述参比电极为汞/硫酸亚汞电极。
本实施例所述电解装置为平板式电解槽；且平板式电解槽为十个阳极和十个阴极串联间隔放置的串联式平板式电解槽，平板式电解槽的阳极和阴极之间放置阳离子交换膜。
本实施例所述电解装置的阳极为金刚石薄膜电极，金刚石薄膜电极为硼掺杂的金刚石薄膜电极。所述电解装置的阴极为玻璃碳电极。
本实施例所述烟气为除尘后烟气。
本实施例的流程图如图1所示，图1是曝气式烟气同时脱硫脱氮的流程图，图中1表示除尘后烟气，2表示电解装置，3表示吸收硫和氮的电解液，4表示脱硫脱氮后烟气。5表示沉淀剂，6表示离心装置，7表示回收稀硝酸，8表示作为电解液使用的上清液，9表示沉淀。
在水浴温度为70℃下运行60min后，通过测量除尘后烟气及除氮后烟气，计算一氧化氮的转化率，数据表明一氧化氮的转化率高于70％，对实施例得到的沉淀9进行检测，可知沉淀9中过硫酸钙的含量大于45％。

Claims (7)

1.一种曝气式烟气同时脱硫脱氮的方法，其特征在于一种曝气式烟气同时脱硫脱氮的方法是按以下步骤完成的：
以电解装置作为吸收塔，以质量分数为0.1％～20％过硫酸盐水溶液作为电解液，电解装置底部设置曝气头，在电解装置的阳极施加电压为1.8V～1000V，在温度为30～100℃下将烟气经过曝气头注入电解装置中，曝气速度为0.1m3·min-1·m-2～100m3·min-1·m-2，脱硫脱氮后烟气从电解装置上部排除，将吸收硫和氮的电解液送入离心装置中，然后离心装置中加入沉淀剂，离心分离，离心分离的沉淀回收，离心分离得到的上清液部分代替质量分数为0.1％～20％过硫酸盐水溶液作为电解装置的电解液使用，另一部分回收稀硝酸；所述烟气为除尘后烟气；
所述沉淀剂为含有金属阳离子的盐，其中所述金属阳离子为钙离子；
所述吸收硫和氮的电解液中S元素与沉淀剂中金属阳离子的摩尔比为1:(0.3～5)。
2.根据权利要求1所述的一种曝气式烟气同时脱硫脱氮的方法，其特征在于在电解装置中设置参比电极，所述参比电极为饱和甘汞电极、银/氯化银电极、汞/氧化汞电极或汞/硫酸亚汞电极。
3.根据权利要求2所述的一种曝气式烟气同时脱硫脱氮的方法，其特征在于所述电解装置为平板式电解槽或圆筒状电解槽；所述圆筒状电解槽的阳极为圆筒状电极，阴极被阳极包裹；所述平板式电解槽的阳极和阴极之间放置阳离子交换膜，且平板式电解槽由多组阳极和阴极串联或并联组成。
4.根据权利要求1所述的一种曝气式烟气同时脱硫脱氮的方法，其特征在于所述电解装置的阳极为金属电极、金属氧化物电极、金属氢氧化物电极或碳材料电极；所述金属电极、金属氧化物电极和金属氢氧化物电极中金属为钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、铝、镓、锗、钇、锆、铌、钼、钌、铑、钯、银、钽、钨、铱、铂、金、铅、铟、锡、锑或铈；所述碳材料电极为石墨电极、金刚石薄膜电极、活性碳电极、玻璃碳电极、碳纤维电极、碳纳米管电极或碳材料复合电极。
5.根据权利要求4所述的一种曝气式烟气同时脱硫脱氮的方法，其特征在于所述电解装置的阴极为金属电极、金属氧化物电极、金属氢氧化物电极或碳材料电极；所述金属电极、金属氧化物电极和金属氢氧化物电极中金属为钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、铝、镓、锗、钇、锆、铌、钼、钌、铑、钯、银、钽、钨、铱、铂、金、铅、铟、锡、锑或铈；所述碳材料电极为金刚石薄膜电极、石墨电极、活性碳电极、玻璃碳电极、碳纤维电极、碳纳米管电极或碳材料复合电极。
6.根据权利要求1所述的一种曝气式烟气同时脱硫脱氮的方法，其特征在于所述电解装置内的阳极一侧填充颗粒电极。
7.根据权利要求6所述的一种曝气式烟气同时脱硫脱氮的方法，其特征在于所述颗粒电极为金属电极、金属氧化物电极、金属氢氧化物电极或碳材料电极；所述金属电极、金属氧化物电极和金属氢氧化物电极中金属为钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、铝、镓、锗、钇、锆、铌、钼、钌、铑、钯、银、钽、钨、铱、铂、金、铅、铟、锡、锑或铈；所述碳材料电极为金刚石薄膜电极、石墨电极、活性碳电极、玻璃碳电极、碳纤维电极、碳纳米管电极或碳材料复合电极。
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