CN111282412A - 一种再生高锰酸钾的湿法烟气脱硝工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了再生高锰酸钾的湿法烟气脱硝工艺，选用旋转填充床作为脱硝反应器，提高了反应器传质系数，脱硝效果大幅提高，并采用低气液比的作业方式，避免了MnO2产物在反应器中沉淀、结垢、堵塞的问题，而且可以有效提高高锰酸钾的利用率。另外，本发明工艺中脱硝体系决定了电解体系为锰酸钾、尿素、片碱，本发明工艺设计了吸收液中各成分比例，以提高后续电解再生步骤中锰酸钾的浓度比例，降低尿素浓度比例，避免碱性体系下尿素在阳极会发生分解副反应、抑制高锰酸钾的生成、加剧尿素的消耗的问题。相较于传统的高锰酸钾再生工艺，本发明工艺电解体系中锰酸钾浓度相对较低，因此本发明工艺采用了全新的低电流密度的电解参数，可有效降低能耗。

Description

一种再生高锰酸钾的湿法烟气脱硝工艺
技术领域
本发明涉及烟气治理技术领域，具体涉及一种再生高锰酸钾的湿法烟气脱硝工艺。
背景技术
氮氧化物(NOx)主要包括NO和NO2，主要来自火电厂烟气，汽车尾气以及化工、冶金类工厂排放的工业尾气，是大气中的主要污染物之一，严重威胁着人类的自然生活环境，如破坏臭氧层、形成光化学烟雾、酸雨等。近年来，随着我国工业化、城市化进程加速，大气污染情况日益严峻，氮氧化物处理已经成为一个十分严峻的问题
目前，NOX污染的主要防止技术是烟气脱硝，脱硝方法主要有干法和湿法两类。干法脱硝技术主要有催化还原法、等离子体氧化法、吸附法等。干法中的选择催化还原法(SCR)技术成熟、脱硝率高，但存在投资及运营费用高、操作温度范围窄、催化剂易失活等问题。湿法脱硝技术主要有酸吸收、碱吸收、氧化吸收等。较于干法脱硝技术，具有工艺设备简单、二次污染小、投资运营成本低等优势。氧化吸收法是湿法脱硝技术的主要方法，实际应用主要取决于氧化剂的成本，目前主流的氧化剂选择有O3、Cl2、KMnO4、NaClO2等。
中国专利申请CN2015108110966公开了一种烟气湿法同时脱硫脱硝工艺，将待净化的烟气通入吸收反应器，与含有碱类脱硫剂、尿素和强氧化剂(高锰酸钾等)的吸收液充分接触，烟气中的SO2、NOx能同时得到净化，环境效益较好；中国专利申请CN201510810966公开了一种基于双氧水和高锰酸钾氧化NO强化烧结烟气中同步脱硫脱硝的工艺，可减少能源消耗，降低成本；中国专利申请CN200810121594公开了一种液相氧化—吸收两段式湿法烟气脱硝工艺，采用高猛酸钾等氧化剂液相氧化NO，简化了工艺流程，达到在吸收阶段选择性生成亚硝酸盐并进行回收的目的。这些工艺在选用高锰酸钾作为NO的氧化剂时，均未解决高锰酸钾耗量大、脱硝成本高问题，同时未考虑反应产物MnO2会造成现有喷淋塔的堵塞，影响工艺与设备的正常运转。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明旨在提供一种再生高锰酸钾的湿法烟气脱硝工艺，通过电解法再生吸收液，显著降低药剂成本，并匹配新型反应器，优化作业参数，解决了还原产物造成喷淋塔堵塞的问题
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种再生高锰酸钾的湿法烟气脱硝工艺，包括如下步骤：
S1、将吸收液与烟气通入旋转填充床中，使烟气与吸收液充分接触，烟气中的至少部分NO氧化为易吸收的NO2，并进一步被还原产生N2；所述吸收液包括高锰酸钾、氢氧化钠和尿素，高锰酸钾的质量浓度为50～150g/L，氢氧化钠的质量浓度为20～120g/L，尿素的质量浓度为5～30g/L；
S2、将步骤S1完成后得到的吸收后液流入电解再生槽中，进行吸收液电解再生；电解再生槽中，电流密度为10～60A/m2，电解液温度为50～80℃；
S3、步骤S2中电解再生得到的再生吸收液自动溢流至循环槽中，并通过循环槽再次进入所述旋转填充床中。
进一步地，步骤S1中，所述烟气中NOx的含量为200～2000ppm，气液比为50～250，烟气温度为20～100℃，旋转填充床的转速为500～3000r/min。
进一步地，所述再生电解再生槽中配有离子交换膜，用于提高电流效率。
本发明的有益效果在于：
本发明工艺选用旋转填充床作为脱硝反应器，提高了反应器传质系数，脱硝效果大幅提高，并采用低气液比的作业方式，避免了MnO2产物在反应器中沉淀、结垢、堵塞的问题，而且可以有效提高高锰酸钾的利用率。另外，本发明工艺中脱硝体系决定了电解体系为锰酸钾、尿素、片碱，因此本发明工艺设计了吸收液中各成分比例，以提高后续电解再生步骤中锰酸钾的浓度比例，降低尿素浓度比例，避免碱性体系下尿素在阳极会发生分解副反应、抑制高锰酸钾的生成、加剧尿素的消耗的问题。进一步地，相较于传统的高锰酸钾再生工艺，本发明工艺电解体系中锰酸钾浓度相对较低，因此本发明工艺采用了全新的低电流密度的电解参数，可有效降低能耗。
附图说明
图1为本发明实施例1的方法流程示意图。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明作进一步的描述，需要说明的是，本实施例以本技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围并不限于本实施例。
实施例1
一种再生高锰酸钾的湿法烟气脱硝工艺，如图1所示，包括如下步骤：
S1、将吸收液与烟气通入旋转填充床中，使烟气与吸收液充分接触，烟气中的至少部分NO氧化为易吸收的NO2，并进一步还原产生N2，实现氮氧化物的高效脱除；所述吸收液包括高锰酸钾、氢氧化钠和尿素；
步骤S1的反应如下式所示：
KMnO4+NOx→K2MnO4+MnO2+NO2 (1)
NO2+CH4N2O→H2O+N2+CO2 (2)
S2、将步骤S1完成后得到的吸收后液流入电解再生槽中，进行吸收液电解再生；电解再生槽中，电流密度为10～60A/m2，电解液温度为50～80℃；
S3、步骤S2中电解再生得到的再生吸收液自动溢流至循环槽中，并通过循环槽再次进入所述旋转填充床中。
在本实施例中，步骤S1中，所述烟气中NOx的含量为200～2000ppm，气液比为50～250m3/L，烟气温度为20～100℃，旋转填充床的转速为500～3000r/min。
在本实施例中，步骤S1中，所述吸收液中，高锰酸钾的质量浓度为50～150g/L，氢氧化钠的质量浓度为20～120g/L，尿素的质量浓度为5～30g/L。
在本实施例中，所述再生电解再生槽中配有离子交换膜，用于提高电流效率。
实施例2
将吸收液与烟气通入旋转填充床中，使烟气与吸收液充分接触，烟气中的至少部分NO氧化为易吸收的NO2，进一步还原产生N2，实现氮氧化物的高效脱除。所述吸收液包括高锰酸钾、氢氧化钠和尿素。旋转填充床RPB转速为1000r·min-1，气液比为150m3/L。烟气的参数为：NOx浓度200ppm，温度20℃。吸收液中高锰酸钾浓度为50g/L，氢氧化钠浓度为100g/L，尿素质量浓度为15g/L。脱硝效率达84％。
将完成脱硝反应后的吸收后液转入电解再生槽，在电解液温度为65℃、阳极电流密度为45A/m2的条件下再生高锰酸钾。
实施例3
将吸收液与烟气通入旋转填充床中，使烟气与吸收液充分接触，烟气中的至少部分NO氧化为易吸收的NO2，进一步还原产生N2，实现氮氧化物的高效脱除；所述吸收液包括高锰酸钾、氢氧化钠和尿素。在本实施例中，旋转填充床RPB转速为500r·min-1，气液比为50m3/L。烟气参数为：NO浓度2000ppm，温度为50℃。吸收液中高锰酸钾浓度为80g/L，氢氧化钠浓度为20g/L，尿素质量浓度为30g/L。脱硝效率达88％。
将完成脱硝反应后的吸收液转入电解再生槽，在电解液温度为50℃、阳极电流密度为10A/m2的条件下再生高锰酸钾。
实施例4
将吸收液与烟气通入旋转填充床中，使烟气与吸收液充分接触，烟气中的至少部分NO氧化为易吸收的NO2，进一步还原产生N2，实现氮氧化物的高效脱除；所述吸收液包括高锰酸钾、氢氧化钠和尿素。在本实施例中，旋转填充床RPB转速为3000r·min-1，气液比为120m3/L。烟气参数为：NO浓度1000ppm，温度为100℃。吸收液中高锰酸钾浓度为150g/L，氢氧化钠浓度为100g/L，尿素质量浓度为5g/L。脱硝效率达91％。
将完成脱硝反应后的吸收液转入电解再生槽，在电解液温度为80℃、阳极电流密度为60A/m2的条件下再生高锰酸钾。
实施例5
将吸收液与烟气通入旋转填充床中，使烟气与吸收液充分接触，烟气中的至少部分NO氧化为易吸收的NO2，进一步还原产生N2，实现氮氧化物的高效脱除；所述吸收液包括高锰酸钾、氢氧化钠和尿素。在本实施例中，旋转填充床RPB转速为1600r·min-1，气液比为250m3/L。烟气参数为：NO浓度700ppm，温度为50℃。吸收液中高锰酸钾浓度为80g/L，氢氧化钠浓度为120g/L，尿素质量浓度为18g/L。脱硝效率达87％。
将完成脱硝反应后的吸收液转入电解再生槽，在电解温度60℃，阳极电流密度为45A/m2的条件下再生高锰酸钾。
实施例6
将吸收液与烟气通入旋转填充床中，使烟气与吸收液充分接触，烟气中的至少部分NO氧化为易吸收的NO2，进一步还原产生N2，实现氮氧化物的高效脱除；所述吸收液包括高锰酸钾、氢氧化钠和尿素。在本实施例中，旋转填充床RPB转速为2000r·min-1，气液比为90m3/L。烟气参数为：NO浓度1200ppm，温度为50℃。吸收液中高锰酸钾浓度为95g/L，氢氧化钠浓度为100g/L，尿素质量浓度为25g/L。本实施例中，脱硝效率达92％。
将完成脱硝反应后的吸收液转入电解再生槽，在电解液温度70℃，阳极电流密度为30A/m2的条件下再生高锰酸钾。
实施例7
将吸收液与烟气通入旋转填充床中，使烟气与吸收液充分接触，烟气中的至少部分NO氧化为易吸收的NO2，进一步还原产生N2，实现氮氧化物的高效脱除；所述吸收液包括高锰酸钾、氢氧化钠和尿素。在本实施例中，旋转填充床RPB转速为2200r·min-1，气液比为65m3/L。烟气参数为：NO浓度1400ppm，温度为40℃。吸收液中高锰酸钾浓度为150g/L，氢氧化钠浓度为45g/L，尿素质量浓度为27g/L。脱硝效率达94％。
将完成脱硝反应后的吸收液转入电解再生槽，在电解液温度为55℃、阳极电流密度为25A/m2的条件下再生高锰酸钾。
对于本领域的技术人员来说，可以根据以上的技术方案和构思，给出各种相应的改变和变形，而所有的这些改变和变形，都应该包括在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种再生高锰酸钾的湿法烟气脱硝工艺，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将吸收液与烟气通入旋转填充床中，使烟气与吸收液充分接触，烟气中的至少部分NO氧化为NO2，并进一步被还原产生N2；所述吸收液包括高锰酸钾、氢氧化钠和尿素，高锰酸钾的质量浓度为50～150g/L，氢氧化钠的质量浓度为20～120g/L，尿素的质量浓度为5～30g/L；
S2、将步骤S1完成后得到的吸收后液流入电解再生槽中，进行吸收液电解再生；电解再生槽中，电流密度为10～60A/m2，电解液温度为50～80℃；
S3、步骤S2中电解再生得到的再生吸收液自动溢流至循环槽中，并通过循环槽再次进入所述旋转填充床中。
2.根据权利要求1所述的再生高锰酸钾的湿法烟气脱硝工艺，其特征在于，步骤S1中，所述烟气中NOx的含量为200～2000ppm，烟气温度为20～100℃。
3.根据权利要求1所述的再生高锰酸钾的湿法烟气脱硝工艺，其特征在于，步骤S1中，烟气与吸收液的气液比为50～250。
4.根据权利要求1所述的再生高锰酸钾的湿法烟气脱硝工艺，其特征在于，步骤S1中，旋转填充床的转速为500～3000r/min。
5.根据权利要求1所述的再生高锰酸钾的湿法烟气脱硝工艺，其特征在于，所述再生电解再生槽中配有离子交换膜，用于提高电流效率。
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