CN109794137B - 一种吸附净化并富集回收烟气氮氧化物的方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于烟气中气体回收技术领域,具体涉及一种吸附净化并富集回收烟气氮氧化物的方法及系统。所述方法在保证烟气运输过程中不结酸结露、不损耗NOX组分含量的前提下,先对烟气进行脱硫、降温、脱水、再降温;再将无硫、无水、常温的烟气通入到吸附器中对NOX进行吸附脱除;吸附饱和后通过加热、负压方式对吸附剂进行解吸再生,得到含较高浓度NO2、NO的混合解吸气;最后采用精馏方法液化、分离、提浓解吸气,得到高纯的NO2液态与NO气态产品;该方法克服现有烟气中NOX无损富集回收的不足,在高效脱除烟气中NOX的同时形成附加值很高的NO与NO2产品,同时充分利用余热资源,与现有技术相比,具有更为显著的经济效益。
Description
技术领域
本发明属于烟气中气体回收技术领域,具体涉及一种吸附净化并富集回收烟气氮氧化物的方法及系统。
背景技术
工业烟气中含有大量的SO2及NOX等污染物,浓度通常在200-1500mg/Nm3,常采用湿法法或半干法脱硫、SCR催化脱硝等技术对其分别进行消解脱除或转化成其他废物。事实上,高纯NO2及NO在冶金、化工、医学等多领域具有重要应用价值,烟气中的这些成分理应成其重要来源。将烟气污染物分离富集并资源化,已成为当前重要的一种绿色经济的治污趋向,但要有效实现这一技术路线,依然面临两大瓶颈难题:(1)烟气中NOX的无破坏收集:在保证烟气排放达标的前提下,要求各污染物在保持原有分子结构、未发生化学反应的条件下被转移,并以稳定聚集形式收集下来;(2)已收集NOX的资源化提浓:将收集到的NOX进行分离、除杂及资源化,得到高浓单组分产品。
吸附技术因其简便性及对气体富集的普适性而具备同步分离复杂气氛的天然属性。针对NOX气体,主要以物理吸附为主,分子将主要吸附凝聚在吸附剂孔道内部。NOX的再生气资源化收益空间巨大,按目前NO与NO2特种气体市场价格计算,仅10万立/每小时的烧结烟气即可创造约1500万元的年总售额。但当前烟气多污染物吸附净化过程中由于二氧化硫、水蒸气及高温的影响,吸附剂对NOX的吸附量有限,使得难以通过再生气回收得到较高浓度且不含二氧化硫、水蒸的NOX富集气,难于进行NOX的高效提浓。
在工业烟气污染物末端治理方面,过去主要关注粉尘和二氧化硫(SO2)的控制。国内外开发的脱硫技术主要有石灰-石膏法、镁法等湿法工艺;循环流化床、密相干塔等半干法脱硫工艺;活性炭吸附等干法脱硫工艺。其中湿式镁法多污染物协同去除技术具有减排效率高、余热自满足程度高的优点,但设施易结垢且治污固废未有效资源化利用。固废资源化及废水循环利用是未来工作重点。国内外开发的脱硝技术主要有SCR和SNCR两大类,SCR工艺因高效易操控而成为脱硝技术主流,现有催化剂主要为用于高温脱硝的钒钛系催化剂和用于焦化烟气脱硝的中低温催化剂。北京工业大学研发的钒钛催化剂,应用于湛江钢铁焦炉烟气净化低温SCR脱硝项目,系世界首套焦炉烟气低温脱硝工业化装置,200℃时脱硝率可达90%,提升催化剂低温活性并兼顾抗硫性是烟气脱硝研究的关键。
近年来SO2与NOX的协同脱除备受关注,主要技术有活性焦吸附、NOXSO、LILAC等。日本新日铁等钢铁公司已经将活性焦用于吸附脱除SO2、NOX、二噁英、重金属等污染物。NOXSO工艺于1993年在美国获得规模应用,SO2和NOX的脱除率均优于85%,污染物解吸耗能大且资源化率低。我国太钢建设的活性焦法脱硫脱硝设备,脱硫效率大于95%,喷氨脱硝效率可达40%,活性焦再生耗能较大,仅可将SO2转化为稀硫酸且NOX未能资源化。
作为现有主流的工业烟气脱硝技术,SCR法是基于催化的原理将烟气中NOX进行消解转化,无法对NOX进行无损回收并产生高附加值的产品。此外,SCR法脱硝需消耗昂贵的贵金属催化剂,催化剂易被粉尘及SO2毒化,为降低毒化速率需要保证在高温下脱硝,烟气回温能耗较高,运行成本高;同时在催化过程中需要喷入大量氨水,进而带来氨逃逸的环境污染问题。对于其他基于化学反应的脱硝技术(如氧化、吸收等),NOX都在反应过程中不可避免地大量损耗转化,无法对NO及NO2进行富集回收。
对于NOX的无损脱除与回收,可逆的物理吸附是关键的技术之一。活性焦协同吸附脱硫脱硝的方法通常具备40%的NOX脱除效率,该方法缺陷在于效率较低,且活性焦对NOX的吸附量衰减较快,难以稳定在一个水平;同时,由于碳材料在固定床中存在燃爆等安全问题,必须采用移动床方能实现高温解吸,从而使得解吸塔在固料动态移动过程中难于实现密封,解吸时需通入较多惰性气体,导致NOX解吸气稀释,不利于其富集回收。沸石类吸附剂不存在高温燃爆隐患且具有较高的热稳定性,可以用于固定床脱硝,但其受SO2、水分、吸附温度的影响较大,为获得较高且稳定的NOX吸附量,需要对烟气进行脱硫脱水降温,而在此过程中又不可避免地损耗NOX,造成NO及NO2进行富集回收困难。
目前NOX资源化回收的手段主要是将净化过程中再生得到的复杂NOX混合气体,经过催化转化形成硝酸,抑或是通过加入氧化剂,生成硝酸,硝酸铵,硝酸钾,硝酸钠等。尚不存在采用精馏法提取附加值更高的高纯NO2、NO的技术手段,其主要原因在于通过常规高温烟气一体化吸附法的NOX吸附量较低,难以再生得到较高浓度且不含SO2与水的NOX富集气体。
发明内容
为解决上述问题,本发明提出一种吸附净化并富集回收烟气氮氧化物的方法及系统,该方法克服现有烟气中NOX无损富集回收的不足,在高效脱除烟气中NOX的同时形成附加值很高的NO与NO2产品,充分利用余热资源,与现有技术相比,具有更为显著的经济效益。
本发明是通过以下技术方案实现的:
一种吸附净化并富集回收烟气氮氧化物的方法,所述方法在保证烟气运输过程中不结酸结露、不损耗NOX组分含量的前提下,先对烟气进行脱硫、降温、脱水、再降温;再将无硫、无水、常温的烟气通入到吸附器中对NOX进行吸附脱除;吸附饱和后通过加热、负压方式对吸附剂进行解吸再生,得到含较高浓度NO2、NO的混合解吸气;最后采用精馏方法液化、分离、提浓解吸气得到高纯的NO2液态与NO气态产品;烟气降温所得余热用于吸附剂解吸再生及精馏制冷所需能耗。
进一步地,所述方法具体包括以下步骤:
S1,高温烟气经过鼓风机进入SO2吸附器脱硫;
S2,对脱硫后的高温烟气进行降温,并对该高温烟气余热进行收集;
S3,采用脱水塔对降温后的烟气中的水分进行脱除,尾部得到干燥的烟气;
S4,对S3中得到所述干燥的烟气进行再次降温,得到常温的干燥烟气;
S5,采用NOX吸附器对S4中得到的常温干燥烟气中的NOX进行吸附脱除,得到洁净的尾气;
将NOX吸附器解吸后得到较高浓度的NO、NO2解吸气;
采用精馏工艺进一步液化、分离、提纯NO、NO2解吸气,得到各自的高纯产品;
S6,将所收集的烟气余热分别用于脱水塔解吸所需的热量、吸附器解吸所需的热量以及NOX精馏时所需冷量。
进一步地,所述S1中,来自上游工段的烟气首先经过脱硫塔,脱硫方法可以采用常用活性碳法(干法)、半干法或湿法工艺,对烟气中的SO2进行精脱除,尾气SO2浓度小于10ppm,NOX的浓度在整个脱硫过程中变化不大。
进一步地,所述S2中,脱完硫的烟气经鼓风机进入换热器进行降温,温度降至50-90℃,保证烟气不在换热器管道中结酸或结露,并同时收集烟气中的余热;
所述换热器为气-气或气-液板式或管壳式换热器,换热器具备防腐功能。
进一步地,所述S3中,将经所述S2降温后的烟气采用包含至少有2座脱水塔脱水工艺进行脱水;
所述脱水工艺为真空变压吸附、变温吸附或真空变温吸附工艺;
所述脱水塔为轴向流或径向流固定床形式,塔中填装有以硅胶、沸石、氧化铝为主的混合吸附剂,烟气中NOX的浓度在整个脱水过程中基本不变;
所述脱水塔吸附饱和后进行切换,烟气转而进入另一座脱水塔进行脱水;同时对已吸附饱和的脱水塔进行再生,再生方式为常温负压、通热风直接加热吸附剂或负压与间接加热吸附剂同时进行,负压为-80kPa~-40kPa,升温温度为120-300℃。所述脱水塔吸附后解吸所得的水蒸气直接排空。
进一步地,所述烟气脱水温度在50-90℃,采用真空变温吸附工艺,对烟气进行脱水;所用脱水塔为轴向流或径向流固定床形式,所用吸附剂为硅胶、沸石和氧化铝的混合吸附剂,所述硅胶、沸石和氧化铝三者体积配比i:j:k满足1<i<20,1<j<10,1<k<40,混合吸附剂的H2O饱和吸附量为4~60mmol/g,NOX的饱和吸附量<0.1μmol/g。
进一步地,所述S4中,将S3脱水后的干燥烟气通入换热器进行再次降温,温度降至常温(20-30℃);
所述换热器为气-液板式或管壳式换热器,换热器具备防腐功能。
进一步地,所述S5中,将S4的常温干燥烟气通入NOX吸附器,对烟气中的NOX进行吸附脱除,至少设置2个NOX吸附器;
对NOX的吸附采用工艺为真空变压吸附或真空变温吸附工艺;
所述NOX吸附器为轴向流或径向流固定床形式,NOX吸附器内均匀布置多根列管,列管中填装有以不同阳离子交换的丝光沸石或ZSM-5沸石吸附剂颗粒,在吸附步骤中烟气进入NOX吸附器列管中与吸附剂接触,NOX被吸附净化,尾气NOX浓度可达<1ppm;
针对不同的烟气NOX浓度及吸附器的占地需求,根据NOX饱和吸附量、材料经济性以及吸附器允许占地之间的平衡考虑,获取最优吸附剂组合配比;
进一步地,针对10万立方米钢厂烧结烟气,NOX浓度为400mg/m3,Cu-Co-ZSM-5与Fe-丝光沸石的NOX饱和吸附量分别为1.5mmol/g与1.1mmol/g。达到相同NOX吸附效果,前者所需吸附剂总量与吸附器占地面积小于后者,但前者价格是后者的5倍,在占地仅有100平米的条件下,最终计算得到Cu-Co-ZSM-5与Fe-丝光沸石质量比为4:1为最优配比,NOX吸附器可达到经济性最优;
NOX吸附器吸附饱和后进行切换,烟气转而进入另一个NOX吸附器,以保证烟气脱NOX的连续进行;同时对已吸附饱和的NOX吸附器进行再生,再生方式为常温负压或升温负压;
吸附剂再生时的加热方式为间接换热,由外部引入加热好的热风吹过吸附器的列管进行对流换热,使列管内的吸附剂温度逐渐上升至解吸温度,热风与列管内部的吸附剂隔绝;解吸完成后吸附剂冷却的方式为间接冷却,由外部引入常温空气对吸附器内列管进行对流降温,使列管内的吸附剂温度逐渐冷却至常温;整个加热、冷却过程中,真空泵持续对吸附器进行抽真空,将吸附剂再生得到的NOX富集解吸气抽出并进行换热降温。
进一步地,所述S5中吸附烟气中的NOX中,吸附剂再生富集NOX解吸气过程中,对已吸附饱和的NOX吸附器进行再生,再生方式为负压与间接加热同时进行;负压压力为5kPa~80kPa,间接加热温度为150-450℃,时长为2-48小时;
所述间接加热为,将采用热风炉加热好的热风吹过吸附器的列管进行对流换热,使列管内的吸附剂温度逐渐上升,热风与列管内部的吸附剂隔绝。解吸完成后将热风替换成常温空气,对吸附器内列管进行对流换热冷却,使列管内的吸附剂的温度逐渐降至常温;整个加热、冷却过程中,真空泵持续对连通列管内部空间的吸附器进行抽真空,将吸附剂再生得到的NOX富集解吸气抽出并进行换热降温。
进一步地,所述真空变温吸附工艺中,NOX吸附器内均匀布置多根列管,NOX吸附剂填装在列管中,整体呈现为轴向流或径向流固定床形式;NOX吸附剂为不同阳离子交换的丝光沸石与ZSM-5沸石的混合,两种沸石配比丝光沸石a:ZSM-5沸石b的范围为0.01~100,NOX饱和吸附量>1mmol/g。
进一步地,所述S6中,将步骤S5中所得到的NOX解吸气进行冷凝,通入精馏设备中;
解吸气中的NO不易液化,NO2易于液化;通过在精馏设备中降温、加压,实现NO与NO2的分离,分别得到高纯度的NO气体与NO2液体。
进一步地,所述精馏设备所需精馏塔数目为1-5座,操作方式为连续或半连续,所述精馏设备操作所用的工作温度区间设置为-80~20℃,工作压力区间设置为0.1~10MPa。
所述精馏设备所需冷量来自S2所收集的余热制冷与压缩机制冷设备。
进一步地,将S3中将干燥的烟气降温回收得到的烟气余热,通过直接或间接换热方式用于吸收式制冷装置,所得冷量用于S5中NOX精馏时所需冷量。
进一步地,将S5中NOX吸附器再生过程中所用的冷却完列管的热空气(>100℃),为S3中对已吸附饱和的脱水塔进行直接加热,实现对NOX吸附器再生阶段列管余热的二次利用。
进一步地,所述S5中,采用精馏工艺分离提纯气态NO与液态NO2产品过程中,采用精馏设备及工艺对吸附剂再生后所得解吸气中NO与NO2进行分离与提浓,形成体积分数不低于10%的NO气体与体积分数不低于60%的NO2液体。
进一步地,所述精馏设备所需精馏塔数目为1-5座,操作方式为连续或半连续,所述精馏设备操作所用的温度区间设置为-80~20℃,压力区间设置为0.1~10MPa,所需冷量来自吸收式余热制冷与压缩机制冷。
本发明的另一目的在于提供一种采用所述吸附净化并富集回收烟气氮氧化物的方法形成的烟气氮氧化物回收系统。
本发明的一种吸附净化并富集回收烟气氮氧化物的方法具有如下有益技术效果:
(1)可资源化回收烟气中的NOX,形成附加值很高的高浓NO气体与NO2液体产品,其中,NO气体体积分数不低于10%,NO2气体体积分数不低于60%。
(2)高效脱除烟气中的NOX,基本实现NOX零排放。
(3)吸附剂消耗少,用量少,脱硝剂材料成本较小。
(4)不存在使用SCR催化剂用量需求,不存在氨逃逸污染问题。
(5)深度利用工业烟气及本工艺自供热风中的中、低品位余热,能源使用效率高。
(6)与已有脱硫工艺具有较高匹配度。
(7)本发明的方法没有消耗污染物(传统烟气净化方法都是将SO2变成石膏,NOX通过催化氧化消解),而是将污染物资源化,变废为宝,降低处理成本。
附图说明
图1为本发明实施例中一种吸附净化并富集回收烟气氮氧化物的方法中氮氧化物回收示意图。
图2为根据本发明实施例中吸附净化并富集回收烟气氮氧化物的方法形成的系统的示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合实施例及说明书附图,对本发明进行进一步详细描述。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明,并不用于限定本发明。
相反,本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步,为了使公众对本发明有更好的了解,在下文对本发明的细节描述中,详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。
一种吸附净化并富集回收烟气氮氧化物的方法,所述方法在保证烟气运输过程中不结酸结露、不损耗NOX组分含量的前提下,先对烟气进行脱硫、降温、脱水、再降温;再将无硫、无水、常温的烟气通入到吸附器中对NOX进行吸附脱除;吸附饱和后通过加热、负压方式对吸附剂进行解吸再生,得到含较高浓度NO2、NO的混合解吸气;最后采用精馏方法液化、分离、提浓解吸气得到高纯的NO2液态与NO气态产品。烟气降温所得余热用于吸附剂解吸再生及精馏制冷所需能耗。
所述方法具体包括以下步骤:
S1,高温烟气经过鼓风机进入SO2吸附器脱硫;
S2,对脱硫后的高温烟气进行降温,并对该高温烟气余热进行收集;
S3,采用脱水塔对降温后的烟气中的水分进行脱除,尾部得到干燥的烟气;
S4,对S3中得到所述干燥的烟气进行再次降温,得到常温的干燥烟气;
S5,采用NOX吸附器对S4中得到的常温干燥烟气中的NOX进行吸附脱除,得到洁净的尾气;
将NOX吸附器解吸后得到较高浓度的NO、NO2解吸气;
采用精馏工艺进一步液化、分离、提纯NO、NO2解吸气,得到各自的高纯产品;
S6,将所收集的烟气余热分别用于脱水塔解吸所需的热量、吸附器解吸所需的热量以及NOX精馏时所需冷量。
所述S1中,来自上游工段的烟气首先经过脱硫塔,脱硫方法可以采用常用活性碳法(干法)、半干法或湿法工艺,对烟气中的SO2进行精脱除,尾气SO2浓度小于10ppm,NOX的浓度在整个脱硫过程中变化不大。
所述S2中,脱完硫的烟气经鼓风机进入换热器进行降温,温度降至50-90℃,保证烟气不在换热器管道中结酸或结露,并同时收集烟气中的余热;
所述换热器为气-气或气-液板式或管壳式换热器,换热器具备防腐功能。
所述S3中,将经所述S2降温后的烟气采用包含至少有2座脱水塔脱水工艺进行脱水;
所述脱水工艺为真空变压吸附、变温吸附或真空变温吸附工艺;
所述脱水塔为轴向流或径向流固定床形式,塔中填装有以硅胶、沸石、氧化铝为主的混合吸附剂,烟气中NOX的浓度在整个脱水过程中基本不变;
所述脱水塔吸附饱和后进行切换,烟气转而进入另一座脱水塔进行脱水;同时对已吸附饱和的脱水塔进行再生,再生方式为常温负压、通热风直接加热吸附剂或负压与间接加热吸附剂同时进行,负压为-80kPa~-40kPa,升温温度为120-300℃。所述脱水塔吸附后解吸所得的水蒸气直接排空。
所述烟气脱水温度在50-90℃,采用真空变温吸附工艺,对烟气进行脱水;所用脱水塔为轴向流或径向流固定床形式,所用吸附剂为硅胶、沸石和氧化铝的混合吸附剂,所述硅胶、沸石和氧化铝三者体积配比i:j:k满足1<i<20,1<j<10,1<k<40,混合吸附剂的H2O饱和吸附量为4~60mmol/g,NOX的饱和吸附量<0.1μmol/g。
所述S4中,将S3脱水后的干燥烟气通入换热器进行再次降温,温度降至常温(20-30℃);
所述换热器为气-液板式或管壳式换热器,换热器具备防腐功能。
所述S5中,将S4脱水后的常温干燥烟气通入NOX吸附器,对烟气中的NOX进行吸附脱除,至少设置2个NOX吸附器;
对NOX的吸附采用工艺为真空变压吸附或真空变温吸附工艺;
所述NOX吸附器为轴向流或径向流固定床形式,NOX吸附器内均匀布置多根列管,列管中填装有以不同阳离子交换的丝光沸石或ZSM-5沸石吸附剂颗粒,在吸附步骤中烟气进入吸附器列管中与吸附剂接触,NOX被吸附净化,尾气NOX浓度可达<1ppm;
针对不同的烟气NOX浓度及吸附器的占地需求,根据NOX饱和吸附量及吸附器占地经济性的平衡,获取最优吸附剂组合配比;
NOX吸附器吸附饱和后进行切换,烟气转而进入另一个NOX吸附器,以保证烟气脱NOX的连续进行;同时对已吸附饱和的NOX吸附器进行再生,再生方式为常温负压或升温负压;
吸附剂再生时的加热方式为间接换热,由外部引入加热好的热风吹过吸附器的列管进行对流换热,使列管内的吸附剂温度逐渐上升至解吸温度,热风与列管内部的吸附剂隔绝;解吸完成后吸附剂冷却的方式为间接冷却,由外部引入常温空气对吸附器内列管进行对流降温,使列管内的吸附剂温度逐渐冷却至常温;整个加热、冷却过程中,真空泵持续对吸附器进行抽真空,将吸附剂再生得到的NOX富集解吸气抽出并进行换热降温。
所述S5中吸附烟气中的NOX中,吸附剂再生富集NOX解吸气过程中,对已吸附饱和的NOX吸附器进行再生,再生方式为负压与间接加热同时进行;负压压力为5kPa~80kPa,间接加热温度为150-450℃,时长为2-48小时;
所述间接加热为,将采用热风炉加热好的热风吹过吸附器的列管进行对流换热,使列管内的吸附剂温度逐渐上升,热风与列管内部的吸附剂隔绝。解吸完成后将热风替换成常温空气,对吸附器内列管进行对流换热冷却,使列管内的吸附剂的温度逐渐降至常温;整个加热、冷却过程中,真空泵持续对吸附器进行抽真空,将吸附剂再生得到的NOX富集解吸气抽出并进行换热降温。
所述真空变温吸附工艺中,NOX吸附器内均匀布置多根列管,NOX吸附剂填装在列管中,整体呈现为轴向流或径向流固定床形式;NOX吸附剂为不同阳离子交换的丝光沸石与ZSM-5沸石的混合,两种沸石配比丝光沸石a:ZSM-5沸石b的范围为0.01~100,NOX饱和吸附量>1mmol/g。
所述S6中,将步骤S5中所得到的NOX解吸气进行冷凝,通入精馏设备中;
解吸气中的NO不易液化,NO2易于液化;通过在精馏设备中降温、加压,实现NO与NO2的分离,分别得到高纯度的NO气体与NO2液体。
所述精馏设备所需精馏塔数目为1-5座,操作方式为连续或半连续,所述精馏设备操作所用的工作温度区间设置为-80~20℃,工作压力区间设置为0.1~10MPa。
所述精馏设备所需冷量来自S2所收集的余热制冷与压缩机制冷设备。
将S3中将干燥的烟气降温回收得到的烟气余热,通过直接或间接换热方式用于吸收式制冷装置,所得冷量用于S5中NOX精馏时所需冷量。
将S5中NOX吸附器再生过程中所用的冷却完列管的热空气(>100℃),为S3中对已吸附饱和的脱水塔进行直接加热,实现对NOX吸附器再生阶段列管余热的二次利用。
所述S6中,采用精馏工艺分离提纯气态NO与液态NO2产品过程中,采用精馏设备及工艺对吸附剂再生后所得解吸气中NO与NO2进行分离与提浓,形成体积分数不低于10%的NO气体与体积分数不低于60%的NO2液体。
所述精馏设备所需精馏塔数目为1-5座,操作方式为连续或半连续,所述精馏设备操作所用的温度区间设置为-80~20℃,压力区间设置为0.1~10MPa,所需冷量来自吸收式余热制冷与压缩机制冷。
实施例1
本实施例采用上述一种吸附净化并富集回收烟气氮氧化物的方法制备得到的NO气体浓度为10%,NO2液体浓度为60%。
实施例2
本实施例的一种吸附净化并富集回收烟气氮氧化物的方法与实施例1基本相同,唯不同的是:制备得到的NO气体浓度为15%,NO2液体浓度为60%。
实施例3
本实施例的一种吸附净化并富集回收烟气氮氧化物的方法与实施例1基本相同,唯不同的是:制备得到的NO气体浓度为20%,NO2液体浓度为70%。
实施例4
本实施例提出的一种吸附净化并富集回收烟气氮氧化物的方法形成的烟气中氮氧化物收集系统。
实施例5
采用实施例1所述的一种吸附净化并富集回收烟气氮氧化物的方法用于50000m3/h的钢铁厂烧结烟气,可实现NOX排放量小于5mg/m3,NO2年回收量30吨,NO年回收量10吨,年收益近700万元。
Claims (8)
1.一种吸附净化并富集回收烟气中氮氧化物的方法,其特征在于,所述方法具体包括以下步骤:
S1,烟气经过鼓风机进入SO2吸附器脱硫;
S2,对脱硫后的高温烟气进行降温,并对该烟气余热进行收集;
S3,采用脱水塔对降温后的烟气中的水分进行脱除,得到干燥的烟气;
S4,对S3中得到所述干燥的烟气进行再次降温,得到常温的干燥烟气;
S5,采用NOX吸附器对S4中得到的常温干燥烟气中的NOX进行吸附脱除,得到洁净的尾气;吸附饱和后通过加热、负压方式对吸附剂进行解吸再生,得到NO2、NO的混合解吸气;采用精馏方法液化、分离、提浓解吸气得到NO2液态与NO气态产品;所述NO气体体积分数不低于10%,NO2液体体积分数不低于60%;
其中,至少设置2个NOX吸附器对烟气中的NOX进行吸附脱除;
NOX吸附器吸附饱和后进行切换,烟气转而进入另一个NOX吸附器,以保证烟气脱NOX的连续进行;同时对已吸附饱和的NOX吸附器进行再生;
所述NOX吸附器为轴向流或径向流固定床形式,NOX吸附器内均匀布置多根列管,列管中填装有以不同阳离子交换的丝光沸石或ZSM-5沸石吸附剂颗粒,在吸附步骤中烟气进入NOX吸附器列管中与吸附剂接触,NOX被吸附净化,尾气NOX浓度<1ppm;
将S3中将干燥的烟气降温回收得到的烟气余热,通过直接或间接换热方式用于吸收式制冷装置,所得冷量用于S5中NOX精馏时所需冷量;
将S5中NOX吸附器再生过程中所用的冷却完列管的热空气,为S3中对已吸附饱和的脱水塔进行直接加热,实现对NOX吸附器再生阶段列管余热的二次利用。
2.根据权利要求1所述的一种吸附净化并富集回收烟气中氮氧化物的方法,其特征在于,所述S2中,脱完硫的烟气经鼓风机进入换热器进行降温,温度降至50-90℃,保证烟气不在换热器管道中结酸或结露,并同时收集烟气中的余热;
所述换热器为气-气或气-液板式或管壳式换热器,换热器具备防腐功能。
3.根据权利要求1所述的一种吸附净化并富集回收烟气中氮氧化物的方法,其特征在于,所用脱水塔为轴向流或径向流固定床形式,吸附剂为硅胶、沸石和氧化铝的混合吸附剂,所述硅胶、沸石和氧化铝三者体积配比i:j:k满足1<i<20,1<j<10,1<k<40;混合吸附剂中的H2O饱和吸附量为4~60mmol/g,NOX的饱和吸附量<0.1μmol/g。
4.根据权利要求1所述的一种吸附净化并富集回收烟气中氮氧化物的方法,其特征在于,所述S5中,吸附剂解吸再生过程中,再生方式为负压与间接加热同时进行;负压压力为5kPa~80kPa,间接加热温度为150-450℃,时长为2-48小时。
5.根据权利要求1所述的一种吸附净化并富集回收烟气中氮氧化物的方法,其特征在于,所述方法还包括步骤S6:将所收集的烟气余热分别用于脱水塔解吸所需的热量、吸附器解吸所需的热量以及NOX精馏时所需冷量;
所述S6中,将步骤S5中所得到的NOX解吸气进行冷凝,通入精馏设备中,通过在精馏设备中降温、加压,实现NO与NO2的分离。
6.根据权利要求5所述的一种吸附净化并富集回收烟气中氮氧化物的方法,其特征在于,所述精馏设备操作所用的工作温度区间设置为-80~20℃,工作压力区间设置为0.1~10MPa;
所述精馏设备所需冷量来自S2所收集的余热制冷与压缩机制冷设备。
7.根据权利要求6所述的一种吸附净化并富集回收烟气中氮氧化物的方法,其特征在于,所述精馏设备所需精馏塔数目为1-5座,操作方式为连续或半连续,操作所用的温度区间设置为-80~20℃,压力区间设置为0.1~10MPa,所需冷量来自吸收式余热制冷与压缩机制冷。
8.一种采用权利要求1~7任一项所述的吸附净化并富集回收烟气中氮氧化物的方法形成的烟气中氮氧化物回收系统。
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