CN110756025A - 一种烟气脱硝溶液及烟气处理方法 - Google Patents

一种烟气脱硝溶液及烟气处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及气体分离净化技术领域，公开了一种烟气脱硝溶液及烟气处理方法。该烟气脱硝溶液含有七水硫酸亚铁、乙二胺四乙酸二钠和水，其中，以水的重量为1000重量份计，所述七水硫酸亚铁为10‑30重量份，所述乙二胺四乙酸二钠为15‑35重量份。本发明中的烟气脱硝溶液具有抗氧化性、稳定性、低腐蚀性，可再生循环利用等优点；该烟气脱硝溶液对烟气中的NO具有很好的络合脱除能力，对烟气中氮氧化物的脱除效率高，且对烟气中的二氧化硫也有较好的脱除效率；该烟气脱硝溶液经过再生后，其对烟气中的氮氧化物和二氧化硫的脱除效率几乎没有降低。

Description

一种烟气脱硝溶液及烟气处理方法
技术领域
本发明涉及气体分离净化技术领域，具体涉及一种烟气脱硝溶液及烟气处理方法。
背景技术
目前，国内仅见活性焦(炭)、臭氧氧化+循环流化床吸收法、FOSS-D技术、石灰石湿法脱硫+中低温SCR脱硝技术、石灰石半干法脱硫+中低温SCR 脱硝技术用于低硫烧结烟气超低治理，针对高硫烧结烟气暂无脱硫脱硝工程应用。然而活性炭对于高硫烟气及实现烟气中NOx超低排放需要设置二级吸附塔，同时存在制酸废水以及活性炭损耗严重等一系例问题，而臭氧氧化技术，存在臭氧逃逸及脱硫灰利用困难等不足，对于石灰石湿法脱硫+SCR脱硝技术，存在白烟现象、脱硫废水处理、以及系统能耗高、运行成本高等一系例不足，石灰石半干法脱硫+SCR脱硝，存在脱硫灰利用困难及脱硝成本高等问题。
湿法同时脱硫脱硝具有工艺过程简单，设备投入低等优势，对于高硫烧结烟气、燃煤烟气、冶炼烟气，湿法脱硫更具有优势，在湿法脱硫基础上，嫁接低温湿法脱硝技术，克服了脱硫与脱硝工艺之间烟气温度变化等不足，同时也大幅度降低了系统能耗，烟气脱硝剂具有循环利用，不产生二次污染物，因此低温湿法脱硝技术较其它技术具有明显的技术优势。而络合吸收法是被学者认为有望实现工业化应用的低温湿法脱硝工艺技术，该技术的核心之处是烟气脱硝剂的选择。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的低温脱硝催化工艺过程中脱硝效率低、成本高，脱硝剂消耗大的问题，提供一种烟气脱硝溶液及烟气处理方法，该烟气脱硝溶液对烟气中的NO具有很好的络合脱除能力，对烟气中氮氧化物的脱除效率高，且该烟气脱硝溶液具有抗氧化性、稳定性、低腐蚀性，可再生循环利用等优点；同时，本发明所述的方法在湿法脱硫基础上，嫁接低温湿法脱硝技术，克服了脱硫与脱硝工艺之间烟气温度变化等不足，大幅度降低了系统能耗，且不产生二次污染物。
为了实现上述目的，本发明一方面提供了一种烟气脱硝溶液，所述烟气脱硝溶液含有七水硫酸亚铁、乙二胺四乙酸二钠和水，其中，以水的重量为 1000重量份计，所述七水硫酸亚铁为10-30重量份，所述乙二胺四乙酸二钠为15-35重量份。
优选地，所述烟气脱硝溶液还含有抗氧化剂，所述抗氧化剂为烷基酚聚氧乙烯醚与亚氨基二乙酸的混合物。
优选地，在烟气脱硝溶液中，以水的重量为1000重量份计，所述烷基酚聚氧乙烯醚为5-10重量份，所述亚氨基二乙酸为2-6重量份。
本发明另一方面提供了一种烟气处理方法，该方法包括：将烟气与烟气脱硝溶液接触，其中，所述烟气脱硝溶液为前文所述的烟气脱硝溶液。
优选地，所述接触方式为逆流接触。
优选地，在烟气与烟气脱硝溶液接触的过程中，所述烟气脱硝溶液的温度为20-80℃，烟气脱硝溶液与烟气的液气比为0.05-5kg/Nm3。
优选地，在烟气与烟气脱硝溶液接触的过程中，所述烟气脱硝溶液的温度为25-60℃，烟气脱硝溶液与烟气的液气比为0.05-2.5kg/Nm3。
优选地，在烟气与烟气脱硝溶液接触的过程中，所述烟气脱硝溶液的温度为30-50℃，烟气脱硝溶液与烟气的液气比为0.08-1.5kg/Nm3。
优选地，该方法还包括按照以下过程制备烟气脱硝溶液：
(1)用水溶解乙二胺四乙酸二钠，搅拌；
(2)向步骤(1)所得溶液中加入七水硫酸亚铁，搅拌、溶解；
(3)可选地，向步骤(2)所得混合溶液中加入抗氧化剂，搅拌、溶解。
优选地，该方法还包括对与烟气接触后的烟气脱硝溶液进行再生，并将再生后的烟气脱硝溶液循环用于烟气处理过程。
优选地，所述再生过程包括在与烟气接触后的烟气脱硝溶液中加入尿素和亚硫酸钠。
优选地，尿素和亚硫酸钠的重量比为1:0.2-1。
优选地，与烟气接触后的烟气脱硝溶液与尿素和亚硫酸钠的重量之和的重量比为1000：5-12。
优选地，所述再生的条件包括：温度为70-95℃，时间为20-40min。
在本发明中，通过将乙二胺四乙酸二钠、七水硫酸亚铁、抗氧化剂和水以特定的比例进行组合制备而成的烟气脱硝溶液具有抗氧化性、稳定性、低腐蚀性，可再生循环利用等优点；该烟气脱硝溶液对烟气中的NO具有很好的络合脱除能力，对烟气中氮氧化物的脱除效率高，而且对烟气中的二氧化硫也有较好的脱除效率；该烟气脱硝溶液经过再生后，其对烟气中的氮氧化物和二氧化硫的脱除效率几乎没有降低；同时，本发明所述的方法在湿法脱硫基础上，嫁接低温湿法脱硝技术，克服了脱硫与脱硝工艺之间烟气温度变化等不足，大幅度降低了系统能耗，且不产生二次污染物。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
本发明一方面提供了一种烟气脱硝溶液，所述烟气脱硝溶液含有七水硫酸亚铁、乙二胺四乙酸二钠和水，其中，以水的重量为1000重量份计，所述七水硫酸亚铁为10-30重量份，所述乙二胺四乙酸二钠为15-35重量份。
在优选实施方式中，以水的重量为1000重量份计，所述七水硫酸亚铁为12-27重量份，所述乙二胺四乙酸二钠为18-30重量份。
在本发明中，为了防止烟气脱硝溶液在脱除烟气中氮氧化物的过程中被氧化或被降解，所述烟气脱硝溶液还可以含有抗氧化剂。所述抗氧化剂可以是本领域的常规选择，优选地，所述抗氧化剂为烷基酚聚氧乙烯醚与亚氨基二乙酸的混合物。所述烷基酚聚氧乙烯醚与所述亚氨基二乙酸可以以任意比例进行混合，只要能防止烟气脱硝溶液被氧化或被降解即可。在优选实施方式中，在烟气脱硝溶液中，以水的重量为1000重量份计，所述烷基酚聚氧乙烯醚为5-10重量份，所述亚氨基二乙酸为2-6重量份。在更为优选的实施方式中，在烟气脱硝溶液中，以水的重量为1000重量份计，所述烷基酚聚氧乙烯醚为4-8重量份，所述亚氨基二乙酸为3-5重量份。
本发明另一方面提供了一种烟气处理方法，该方法包括：将烟气与烟气脱硝溶液接触，其中，所述烟气脱销溶液为前文所述的烟气脱硝溶液。
在本发明所述的烟气处理方法中，所述接触方式没有特殊要求，只要烟气能与烟气脱硝溶液充分接触即可。为了增大烟气与烟气脱硝溶液的接触面积，所述接触方式优选为逆流接触。
在本发明所述的烟气处理方法中，在烟气与烟气脱硝溶液接触的过程中，所述烟气脱硝溶液的温度为20-80℃，烟气脱硝溶液与烟气的液气比为 0.05-5kg/Nm3；优选地，在烟气与烟气脱硝溶液接触的过程中，所述烟气脱硝溶液的温度为25-60℃，烟气脱硝溶液与烟气的液气比为0.05-2.5kg/Nm3；更为优选地，在烟气与烟气脱硝溶液接触的过程中，所述烟气脱硝溶液的温度为30-50℃，烟气脱硝溶液与烟气的液气比为0.08-1.5kg/Nm3。
在本发明所述的烟气处理方法中，该方法还包括按照以下过程制备烟气脱硝溶液：
(1)用水溶解乙二胺四乙酸二钠，搅拌；
(2)向步骤(1)所得溶液中加入七水硫酸亚铁，搅拌、溶解；
(3)可选地，向步骤(2)所得混合溶液中加入抗氧化剂，搅拌、溶解。
在本发明所述的制备方法中，通过将乙二胺四乙酸二钠、七水硫酸亚铁和水按照特定的比例制备成的烟气脱硝溶液对烟气中的NO具有很好的络合脱除能力，在烟气脱硝溶液中可选的加入特定比例的抗氧化剂，可以使烟气脱硝溶液具有抗氧化性、稳定性、低腐蚀性的优点，同时该烟气脱硝溶液可再生循环利用。
通过本发明所述的制备方法制备的烟气脱硝溶液除了可以脱除烟气中的氮氧化物，还可以脱除烟气中的SO2等气体。
在本发明所述的烟气处理方法中，该方法还包括对与烟气接触后的烟气脱硝溶液进行再生，并将再生后的烟气脱硝溶液循环用于烟气处理过程。优选地，所述再生过程包括在与烟气接触后的烟气脱硝溶液中加入尿素和亚硫酸钠。
在本发明所述的再生过程中，尿素和亚硫酸钠的重量比为1:0.2-1；具体地，尿素和亚硫酸钠的重量比可以为1:0.2、1:0.4、1:0.6、1:0.8或1:1；优选情况下，尿素和亚硫酸钠的重量比为1:1。
在本发明所述的再生过程中，与烟气接触后的烟气脱硝溶液与尿素和亚硫酸钠的重量之和的重量比为1000：5-12；具体地，与烟气接触后的烟气脱硝溶液与尿素和亚硫酸钠的重量之和的重量比可以为1000：5、1000：6、1000：7、1000：8、1000：9、1000：10、1000：11或1000：12；优选情况下，与烟气接触后的烟气脱硝溶液与尿素和亚硫酸钠的重量之和的重量比为1000： 8。
在本发明所述的再生过程中，所述再生温度为70-95℃；具体地，所述再生温度可以为70℃、75℃、80℃、85℃、90℃或95℃；优选情况下，所述再生温度为80℃。
在本发明所述的再生过程中，所述再生时间为20-40min；具体地，所述再生时间可以为20min、25min、30min、35min或40min；优选情况下，所述再生时间为30min。
在本发明所述的再生过程中，还可以采用冷冻结晶法对与烟气接触后的烟气脱硝溶液中的钠离子和硫酸根进行脱除。
在本发明中，通过将乙二胺四乙酸二钠、七水硫酸亚铁、抗氧化剂和水以特定的比例进行组合制备而成的该烟气脱硝溶液对烟气中的NO具有很好的络合脱除能力，对烟气中氮氧化物的脱除效率高，且该烟气脱硝溶液具有抗氧化性、稳定性、低腐蚀性，可再生循环利用等优点；同时，本发明所述的方法在湿法脱硫基础上，嫁接低温湿法脱硝技术，克服了脱硫与脱硝工艺之间烟气温度变化等不足，大幅度降低了系统能耗，且不产生二次污染物。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述，但是本发明的保护范围并不仅限于此。
实施例1
实施例1中的进口烟气的气体组成包括NOx、CO2、O2、CO、SO2、N2，其中，NOx为600mg/m3、SO2为40mg/m3，其中NOx为NO、NO2的混合物， NO占90％。
S1、烟气脱硝溶液的制备
用1000重量份的水溶解25重量份的乙二胺四乙酸二钠，搅拌；然后依次加入20重量份的七水硫酸亚铁、5重量份的烷基酚聚氧乙烯醚和3重量份的亚氨基二乙酸，搅拌均匀，得到烟气脱硝溶液；
S2、烟气处理过程
将步骤S1中制备的烟气脱硝溶液加热到45℃，用微型真空泵将烟气脱硝溶液从填料塔的上端送入装有玻璃网环的填料塔中，将进口烟气从填料塔的底端通入烟气管中，进口烟气与从上端喷淋的烟气脱硝溶液逆向接触，烟气脱硝溶液与进口烟气的液气比为0.3kg/Nm3，被净化的出口烟气从吸收塔顶排出，与进口烟气接触后的烟气脱硝溶液进入脱硝富液槽。用增强型烟气分析仪(德国，型号：Vario Plus)检测出口烟气中NOx和SO2的含量，其中出口烟气中的NOx为65mg/m3，SO2为10mg/m3；
S3、与进口烟气接触后的烟气脱硝溶液的再生
向1000重量份的与进口烟气接触后的烟气脱硝溶液中加入4重量份的亚硫酸钠和4重量份的尿素，在80℃下再生20min；
S4、采用再生后的烟气脱硝溶液按照步骤S1和S2的方法对本实施例中的进口烟气进行处理，检测出出口烟气中NOx为68mg/m3，SO2为14mg/m3。
实施例2
实施例2中的进口烟气的气体组成包括NOx、CO2、O2、CO、SO2、N2，其中，NOx为500mg/m3、SO2为52mg/m3，其中NOx为NO、NO2的混合物， NO占90％。
S1、烟气脱硝溶液的制备
用1000重量份的水溶解30重量份的乙二胺四乙酸二钠，搅拌；然后依次加入25重量份的七水硫酸亚铁、7重量份的烷基酚聚氧乙烯醚和5重量份的亚氨基二乙酸，搅拌均匀，得到烟气脱硝溶液；
S2、烟气处理过程
将步骤S1中制备的烟气脱硝溶液加热到50℃，用微型真空泵将烟气脱硝溶液从填料塔的上端送入装有玻璃网环的填料塔中，将进口烟气从填料塔的底端通入烟气管中，进口烟气与从上端喷淋的烟气脱硝溶液逆向接触，烟气脱硝溶液与进口烟气的液气比为1.5kg/Nm3，被净化的出口烟气从吸收塔顶排出，与进口烟气接触后的饱和烟气脱硝溶液进入脱硝富液槽。用增强型烟气分析仪(德国，型号：Vario Plus)检测出口烟气中NOx和SO2的含量，其中出口烟气中的NOx为50mg/m3，SO2为15mg/m3；
S3、与进口烟气接触后的烟气脱硝溶液的再生
向1000重量份的与进口烟气接触后的烟气脱硝溶液中加入4重量份的亚硫酸钠和4重量份的尿素，在80℃下再生20min；
S4、采用再生后的烟气脱硝溶液按照步骤S1和S2的方法对本实施例中的进口烟气进行处理，检测出出口烟气中NOx为52mg/m3，SO2为18mg/m3。
实施例3
按照实施例1中的步骤进行实施，不同的是，步骤S1中不加烷基酚聚氧乙烯醚和亚氨基二乙酸，结果在步骤S2中，检测出出口烟气中的NOx为 75mg/m3，SO2为12mg/m3；在步骤S4中，检测出出口烟气中的NOx为79mg/m3， SO2为15mg/m3。
实施例4
按照实施例1中的步骤进行实施，不同的是，步骤S2中液气比为 5kg/Nm3，结果在步骤S2中，检测出出口烟气中的NOx为70mg/m3，SO2为 11mg/m3；在步骤S4中，检测出出口烟气中的NOx为73mg/m3，SO2为12mg/m3。
对比例1
按照实施例1中的步骤进行实施，不同的是，步骤S1中不加乙二胺四乙酸二钠，结果在步骤S2中，检测出出口烟气中的NOx为232mg/m3，SO2为25mg/m3；在步骤S4中，检测出出口烟气中的NOx为291mg/m3，SO2为 26mg/m3。
对比例2
按照实施例1中的步骤进行实施，不同的是，步骤S1中不加七水硫酸亚铁，结果在步骤S2中，检测出出口烟气中的NOx为212mg/m3，SO2为 23mg/m3；在步骤S4中，检测出出口烟气中的NOx为283mg/m3，SO2为 25mg/m3。
对比例3
按照实施例1中的步骤进行实施，不同的是，步骤S1中用1000重量份的水溶解13重量份的乙二胺四乙酸二钠，结果在步骤S2中，检测出出口烟气中的NOx为103mg/m3，SO2为20mg/m3；在步骤S4中，检测出出口烟气中的NOx为110mg/m3，SO2为22mg/m3。
对比例4
按照实施例1中的步骤进行实施，不同的是，步骤S1中加入9重量份的七水硫酸亚铁，结果在步骤S2中，检测出出口烟气中的NOx为103mg/m3， SO2为20mg/m3；在步骤S4中，检测出出口烟气中的NOx为110mg/m3，SO2为22mg/m3。
通过实施例1-4和对比例1-4的结果可以看出，按照本发明所述的方法制备的烟气脱硝溶液对烟气中的NOx的脱除率较高，同时对烟气中的SO2也具有较好的脱除率。同时，采用本发明所述的再生过程对与进口烟气接触后的烟气脱硝溶液进行再生后，再生后的烟气脱硝溶液对烟气中的NOx和 SO2依然保持较高的脱除率。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种烟气脱硝溶液，其特征在于，所述烟气脱硝溶液含有七水硫酸亚铁、乙二胺四乙酸二钠和水，其中，以水的重量为1000重量份计，所述七水硫酸亚铁为10-30重量份，所述乙二胺四乙酸二钠为15-35重量份。
2.根据权利要求1所述的烟气脱硝溶液，其特征在于，所述烟气脱硝溶液还含有抗氧化剂，所述抗氧化剂为烷基酚聚氧乙烯醚与亚氨基二乙酸的混合物；
优选地，在烟气脱硝溶液中，以水的重量为1000重量份计，所述烷基酚聚氧乙烯醚为5-10重量份，所述亚氨基二乙酸为2-6重量份。
3.一种烟气处理方法，其特征在于，该方法包括：将烟气与烟气脱硝溶液接触，其中，所述烟气脱硝溶液为权利要求1或2所述的烟气脱硝溶液。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述接触方式为逆流接触。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在烟气与烟气脱硝溶液接触的过程中，所述烟气脱硝溶液的温度为20-80℃，烟气脱硝溶液与烟气的液气比为0.05-5kg/Nm3。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在烟气与烟气脱硝溶液接触的过程中，所述烟气脱硝溶液的温度为25-60℃，烟气脱硝溶液与烟气的液气比为0.05-2.5kg/Nm3。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在烟气与烟气脱硝溶液接触的过程中，所述烟气脱硝溶液的温度为30-50℃，烟气脱硝溶液与烟气的液气比为0.08-1.5kg/Nm3。
8.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，该方法还包括按照以下过程制备烟气脱硝溶液：
(1)用水溶解乙二胺四乙酸二钠，搅拌；
(2)向步骤(1)所得溶液中加入七水硫酸亚铁，搅拌、溶解；
(3)可选地，向步骤(2)所得混合溶液中加入抗氧化剂，搅拌、溶解。
9.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，该方法还包括对与烟气接触后的烟气脱硝溶液进行再生，并将再生后的烟气脱硝溶液循环用于烟气处理过程；
优选地，所述再生过程包括在与烟气接触后的烟气脱硝溶液中加入尿素和亚硫酸钠。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，尿素和亚硫酸钠的重量比为1:0.2-1；
优选地，与烟气接触后的烟气脱硝溶液与尿素和亚硫酸钠的重量之和的重量比为1000：5-12；
优选地，所述再生的条件包括：温度为70-95℃，时间为20-40min。
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