CN108479383A - 一种烟气中SO2、NOx及重金属脱除方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种烟气中SO2、NOx及重金属脱除方法，该方法利用油相催化吸收剂KMSC，同时吸收SO2、NOx、重金属，并将SO2、NOx形成的H2SO3和HNO2催化氧化为H2SO4和HNO3，KMSC即是吸收剂又是高效催化剂；同时，由于KMSC可以和水相分离，H2SO4和HNO3单独存在于水相之中，可以加以资源化利用；而油相KMSC中的重金属可以通过反萃取剂分离出来，从而实现KMSC再生循环利用；KMSC发挥了吸收、催化和分离的作用，可以实现烟气中SO2、NOx、重金属的同步处理，工艺简单、流程短、回收率高。
Description
技术领域
本发明涉及一种烟气中SO2、NOx及重金属脱除的方法，属于烟气净化技术领域。
背景技术
烟气中SO2、NOx及重金属的污染控制一直是环境污染治理的难题和重点，燃煤电厂烟气、炼钢烟气、有色冶炼烟气、水泥窑烟气等工业气体中都含有SO2、NOx、重金属三种污染物，每年产生的烟气量超过上万亿立方米。工业烟气中的SO2、NOx、重金属给环境造成了巨大的污染压力，日趋严格的环保要求和环保意识驱使相关企业寻求高效、低成本的烟气中SO2、NOx、重金属的脱除技术。
目前主要通过石膏法、碱洗脱硫，SCR法、SNCR法脱硝，硫化法、吸附剂脱除重金属。石膏法产生大量的硫石膏，碱洗等方法产生污酸，让脱硫过程存在处理处置难的问题。SCR、SNCR催化法对催化条件要求严格，适用条件有限制，这些方法通常只能对单一污染物进行净化，需要多种工艺联合使用，此外工程建设设备、用地等投资大。
中国专利申请CN 103055668A报道了一种除去烟气中的烟尘、SO2、砷和重金属的方法，利用氨水、硫酸铵溶液、铁氧体法脱除重金属。中国专利申请CN 10376910A报道了利用硫化铵同时净化冶炼烟气中的SO2和重金属。中国专利CN 申请104841256A报道了一种用吸附剂脱除SO2和重金属的方法。这些方法可以同时脱除烟气中的SO2和重金属，但是为涉及到NOx的脱除，实际应用中还需要对脱硝进行单独处理。中国专利申请CN 102188882A报道了一种烟气脱硫脱硝脱重金属一体化方法及专用设备，发明中利用一种酸性气体捕捉剂，在同一套吸收装置中对原烟气中的SO2和高价氮氧化物NOx进行捕获，通过强氧化剂氧化NO。利用脱除吸收剂氨水置换酸性气体捕捉剂。在同一套吸收装置中，重金属被吸附在所述酸性气体捕捉剂里。该发明可以同时脱硫、硝和重金属，不仅需要利用强氧化剂氧化亚硫酸和亚硝酸，还需要酸性气体捕捉剂。
目前，关于用油相催化吸收剂同时吸收催化烟气中的SO2、NOx、重金属的工艺方法未见到报道。
发明内容
本发明提供了一种烟气中SO2、NOx及重金属脱除方法，其是将除尘之后的烟气通过油相催化吸收剂KMSC的水乳浊液吸收；烟气中的SO2和NOx被水相吸收形成酸，重金属与酸反应形成盐并富集于KMSC油相中，然后将水相和KMSC油相进行分离，在富集了重金属的油相中加入反萃取剂，实现油相催化吸收剂KMSC的再生循环利用。
本发明中油相催化吸收剂KMSC能同时吸收催化脱除烟气中的SO2、NOx、重金属，并实现硫硝吸收催化产物和重金属的分离，且油相催化吸收剂KMSC可再生循环利用。
所述油相催化吸收剂KMSC的制备方法如下：
（1）按质量比50:（1-5）:（2-7）的比例，将苯甲砜、硝酸铁、氯化铁混合均匀，形成混合物A；
（2）按质量比1:（10-20）的比例，将混合物A和二甲基甲酰胺混合，并在50-70℃下加热搅拌1-2小时，形成混合物B；
（3）将混合物B置于80-95℃下用水浴蒸馏，直至液体消失；
（4）按质量比1:20:（1-3）的比例，取出蒸馏后的固体粉末与辛烷、乙醇混合，即制得油相催化吸收剂KMSC。
所述蒸馏是在蒸馏瓶中、负压条件下进行，相对压力为-0.01MPa。
本发明具体通过以下技术方案实现：
（1）除尘之后的烟气输送到喷淋塔，喷淋塔的喷淋液为油相催化吸收剂KMSC与水的乳浊液，喷淋之后，烟气中的SO2、NOx、重金属被洗涤吸收到喷淋液中，SO2、NOx、重金属的去除效率高于99.9%、92%，99%；此过程中SO2、NO2被油相催化吸收剂KMSC与水的乳浊液吸收，发生式[1]、式[2]的过程，形成H2SO3和HNO2、HNO3，NO在相界面上在KMSC的催化用作下与O2发生式[3]中氧化反应形成NO2，再进一步发生式[2]的过程；
生成的H2SO3和HNO2在水油界面上与KMSC形成络合物，同时在KMSC催化作用下，H2SO3、HNO2与溶解的O2发生氧化反应（其中由于KMSC的高效催化氧化性能，对O2的含量无特别限定，所有含SO2、NOx的烟气中的氧含量均能满足催化氧化要求），具体过程见式[4]-[7]；H2SO3和HNO2与溶解的O2发生氧化反应后生成H2SO4和HNO3，H2SO4和HNO3又从络合体中脱离出来，回到水相；
而洗涤到乳浊液中的重金属与水相中的酸发生式[8]和式[9]的反应形成盐；
生成的盐和KMSC可以发生式[10]和式[11]反应，形成络合物富集于油相中；
；
（2）吸收SO2、NOx、重金属的乳浊液收集后输送到相分离器，在相分离器中，水相和油相高效分离，H2SO4和HNO3存在于水相中，重金属存在于KMSC油相中；
（3）H2SO4和HNO3可以进行资源化利用，利用途径比如：加氨制氨肥、中和碱性废水、矿物酸浸等；
（4）向富集了重金属的KMSC吸收液中加入反萃取剂，重金属盐与KMSC分离，油相催化吸收剂KMSC实现再生，可以循环利用。
本发明方法的优点：
本发明利用油相催化吸收剂KMSC，同时吸收SO2、NOx、重金属，并将SO2、NOx形成的H2SO3和HNO2催化氧化为H2SO4和HNO3，KMSC即是吸收剂又是高效催化剂；同时，由于KMSC可以和水相分离，H2SO4和HNO3单独存在于水相之中，可以加以资源化利用；而油相KMSC中的重金属可以通过反萃取剂分离出来，从而实现KMSC再生循环利用。KMSC发挥了吸收、催化和分离的作用，可以实现烟气中SO2、NOx、重金属的同步处理，工艺简单、流程短、回收率高。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步详细描述描述本发明，但本发明保护范围并不限于如下所述内容。
实施例1：本实施例油相催化吸收剂KMSC的制备方法如下：
（1）按质量比50:1:7的比例，将苯甲砜、硝酸铁、氯化铁混合均匀，形成混合物A；
（2）按质量比1:10的比例，将混合物A和二甲基甲酰胺混合，并在50℃下加热搅拌1小时，形成混合物B；
（3）将混合物B移至蒸馏瓶中在80℃下用水浴蒸馏，蒸馏瓶中的相对压力为-0.01MPa，直至蒸馏瓶中液体消失；
（4）按质量比1:20:1的比例，取出蒸馏后的固体粉末与辛烷、乙醇混合，即制得油相催化吸收剂KMSC。
模拟烟气中SO2、NOx、总重金属含量（包括Pb、Hg、As、Cd等）分别为2000 mg/m3、400mg/m3、50 mg/m3。烟气流速为2 L/min，吸收液容量为200 mL，采用玻璃吸收瓶吸收；经吸收液（油相催化吸收剂KMSC的水乳浊液）吸收后，10 h内出口烟气中SO2、NOx、总重金属的去除效率高于99.9%、93%、99%，48 h内除效率保持高于92%、80%、98%；吸收72 h后，将吸收液进行水相和油相分离，得到H2SO4和HNO3的混合溶液及含有重金属盐的油相KMSC；向含有重金属的油相KMSC加入重金属盐反萃取剂H2SO4，实现KMSC再生，再生率为99.5%，再生后的KMSC制乳浊液后可以再次用于烟气净化。
实施例2：本实施例油相催化吸收剂KMSC的制备方法如下：
（1）按质量比50:3:5的比例，将苯甲砜、硝酸铁、氯化铁混合均匀，形成混合物A；
（2）按质量比1:20的比例，将混合物A和二甲基甲酰胺混合，并在70℃下加热搅拌2小时，形成混合物B；
（3）将混合物B移至蒸馏瓶中在85℃下用水浴蒸馏，蒸馏瓶中的相对压力为-0.01MPa，直至蒸馏瓶中液体消失；
（4）按质量比1:20:2的比例，取出蒸馏后的固体粉末与辛烷、乙醇混合，即制得油相催化吸收剂KMSC。
某有色金属冶炼厂排放烟气管道的分支管道烟气量为1000 m3/h，烟气已经过除尘，烟气中SO2、NOx、总重金属含量分别为900-2800 mg/m3、210-480 mg/m3、35-90 mg/m3。将烟气引入到喷淋塔，喷淋塔中喷淋液为油相催化吸收剂KMSC和水配制的乳浊液，喷淋液通过循环泵循环喷淋；经过喷淋塔洗涤吸收后出口烟气中SO2、NOx、总重金属含量低于200mg/m3、80 mg/m3、5 mg/m3；喷淋塔洗涤液洗涤过程中进行连续性更新置换和补充，吸收后的喷淋液输送到水油分离器对水相和油相进行分离，得到H2SO4和HNO3的混合酸和富集重金属盐的油相KMSC；向富集重金属盐的油相KMSC加入反萃取剂Na2CO3萃取重金属盐、再生KMSC，再生率高于97%，再生后的KMSC重新用于烟气净化。
实施例3：本实施例油相催化吸收剂KMSC的制备方法如下：
（1）按质量比50:5:2的比例，将苯甲砜、硝酸铁、氯化铁混合均匀，形成混合物A；
（2）按质量比1:15的比例，将混合物A和二甲基甲酰胺混合，并在60℃下加热搅拌1.5小时，形成混合物B；
（3）将混合物B移至蒸馏瓶中在95℃下用水浴蒸馏，蒸馏瓶中的相对压力为-0.01MPa，直至蒸馏瓶中液体消失；
（4）按质量比1:20:3的比例，取出蒸馏后的固体粉末与辛烷、乙醇混合，即制得油相催化吸收剂KMSC。
某工厂锅炉排放烟气量为3500 m3/h，烟气已经过除尘，烟气中SO2、NOx、总重金属含量分别为1200-3500 mg/m3、110-380 mg/m3、15-50 mg/m3；将烟气引入到喷淋塔，喷淋塔中喷淋液为油相催化吸收剂KMSC和水配制的乳浊液，喷淋液通过循环泵循环喷淋。经过喷淋塔洗涤吸收后出口烟气中SO2、NOx、总重金属含量低于200 mg/m3、50 mg/m3、5 mg/m3。喷淋塔洗涤液洗涤过程中进行连续性更新置换和补充，吸收后的喷淋液输送到水油分离器对水相和油相进行分离，得到H2SO4和HNO3的混合酸和富集重金属盐的油相KMSC；向富集重金属盐的油相KMSC加入反萃取剂H2SO4萃取重金属盐、再生KMSC，再生率高于97%，再生后的KMSC重新用于烟气净化。
Claims (3)
1.一种烟气中SO2、NOx及重金属脱除方法，其特征在于：将除尘之后的烟气通过油相催化吸收剂KMSC的水乳浊液吸收；烟气中的SO2和NOx被乳浊液吸收并富集于水相中形成酸，重金属与酸反应形成盐并富集于油相中，然后将水相和油相进行分离，在富集了重金属的油相中加入反萃取剂，实现油相催化吸收剂KMSC的再生循环利用。
2.根据权利要求1所述的烟气中SO2、NOx及重金属脱除方法，其特征在于，油相催化吸收剂KMSC的制备方法如下：
（1）按质量比50:（1-5）:（2-7）的比例，将苯甲砜、硝酸铁、氯化铁混合均匀，形成混合物A；
（2）按质量比1:（10-20）的比例，将混合物A和二甲基甲酰胺混合，并在50-70℃下加热搅拌1-2小时，形成混合物B；
（3）将混合物B置于80-95℃下用水浴蒸馏，直至液体消失；
（4）按质量比1:20:（1-3）的比例，取出蒸馏后的固体粉末与辛烷、乙醇混合，即制得油相催化吸收剂KMSC。
3.根据权利要求2所述的烟气中SO2、NOx及重金属脱除方法，其特征在于：蒸馏是在蒸馏瓶中负压条件下进行，相对压力为-0.01MPa。
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