CN113546504A - 一种自产电用于脱碳脱硝一体化方法 - Google Patents

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Abstract

一种自产电用于脱碳脱硝一体化方法，将工业烟气通入到吸收塔中，吸收塔中装有基于反应热吸收工业烟气中的二氧化碳和氮氧化物的混合溶剂，实现二氧化碳和氮氧化物的脱除，其中，混合溶剂包括醇胺类溶剂、聚苯胺、铁纳米流体以及醇类溶剂。由于利用了含有聚苯胺和铁纳米流体的混合溶剂基于反应热产生热电效应，在吸收塔中该混合溶剂基于反应热通过聚苯胺和铁纳米流体的作用产生热电效应(自产电)，既可以实现二氧化碳和氮氧化物的脱除，又可以产生电能进行能源回收。

Description

一种自产电用于脱碳脱硝一体化方法
技术领域
本发明涉及工艺设计领域，具体涉及一种自产电用于脱碳脱硝一体化方法。
背景技术
二氧化碳是导致全球变暖的主要气体之一。同时，氮氧化物是环境污染源之一。因此，同时脱碳脱硝的工艺设计对于节能减排就显得尤为重要。利用工厂排放的二氧化碳和氮氧化物进行产能可以有效利用废物，进行能源回收。但是，目前而言，同时实现二氧化碳和氮氧化物的脱除和能源回收意义重大。
发明内容
为了克服现有技术中的问题，本发明的目的在于提供一种自产电用于脱碳脱硝一体化方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种自产电用于脱碳脱硝一体化方法，将工业烟气通入到吸收塔中，吸收塔中装有基于反应热吸收工业烟气中的二氧化碳和氮氧化物的混合溶剂，实现二氧化碳和氮氧化物的脱除，其中，混合溶剂包括醇胺类溶剂、聚苯胺、铁纳米流体以及醇类溶剂。
本发明进一步的改进在于，将吸收二氧化碳和氮氧化物的脱除后的混合溶液通入到再生塔中，通过外加电场实现混合溶剂再生。
本发明进一步的改进在于，再生塔压力为0.1MPa，温度为80-90℃。
本发明进一步的改进在于，混合溶剂按质量百分比计，包括20％-30％的醇胺类溶剂、15％-25％的聚苯胺、18％-28％的铁纳米流体，其余为醇类溶剂。
本发明进一步的改进在于，醇胺类溶剂为乙醇胺、二乙醇胺或三乙醇胺。
本发明进一步的改进在于，铁纳米流体具体制备过程：将硫酸铁和氨水在20-40℃，1个大气压下超声振荡后，紫外光照射36h-54h，然后过滤，得到滤液，向滤液中加入表面活性剂，混合均匀，获得铁纳米流体。
本发明进一步的改进在于，硫酸铁和氨水的质量比1:2.5-1:5，其中，氨水的质量浓度为25％-28％。
本发明进一步的改进在于，表面活性剂的质量为滤液质量的2％-7％；表面活性剂为溴代十六烷基三甲胺。
本发明进一步的改进在于，醇类溶剂为甲醇、乙醇或苯丙醇。
本发明进一步的改进在于，吸收塔中压力为0.1MPa，混合溶剂的温度为30-40℃。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果：由于利用了含有聚苯胺和铁纳米流体的混合溶剂基于反应热产生热电效应，在吸收塔中该混合溶剂基于反应热通过聚苯胺和铁纳米流体的作用产生热电效应(自产电)，既可以实现二氧化碳和氮氧化物的脱除，又可以产生电能进行能源回收。
进一步的，在再生塔中通过外加电场(1-2V)实现溶剂再生，可以实现节能减排的目标，形成了吸收塔和再生塔复合体系，给工厂带来一定的经济效益。
附图说明
图1为本发明方法的工艺流程图。
具体实施方式
下面对本发明进行详细描述。
参见图1，本发明的一种自产电用于脱碳脱硝一体化方法，包括以下步骤：
(1)将工业烟气通入到吸收塔中，吸收塔中将混合溶剂基于反应热通过乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺中的一种、聚苯胺、铁纳米流体、醇类溶剂间的作用产生热电效应(自产电)，混合溶剂吸收工业烟气中的二氧化碳和氮氧化物，实现二氧化碳和氮氧化物的脱除。
(2)然后，将吸收了二氧化碳的溶液通入到再生塔中，通过外加电场(1-2V)实现溶剂再生。
该混合溶剂的组成为：按质量百分比计，包括醇胺类溶剂(20％-30％)、聚苯胺(15％-25％)、铁纳米流体(18％-28％)，其余为醇类溶剂。
醇胺类溶剂为乙醇胺、二乙醇胺或三乙醇胺。
醇类溶剂为甲醇、乙醇或苯丙醇。
铁纳米流体具体制备过程：按质量比1:2.5-1:5将硫酸铁和氨水(质量浓度为25％-28％)在20-40℃，1个大气压下超声振荡后，紫外光照射36h-54h，然后过滤，得到滤液，向滤液中加入滤液质量2％-7％的溴代十六烷基三甲胺作为表面活性剂，混合均匀，获得铁纳米流体。
吸收过程条件为0.1MPa，温度为30-40℃，解吸过程为0.1MPa，温度为80-90℃。
本发明通过对模拟烟气进行处理，模拟烟气成分为，二氧化碳质量含量15％，NOx质量含量0.038％，其余为氮气。脱除二氧化碳效率达到90％以上，脱除氮氧化物效率达到85％以上。
实施例1
将工业烟气通入到吸收塔中，吸收塔中利用基于反应热通过醇胺类溶剂、聚苯胺、铁纳米流体以及醇类溶剂之间的作用产生热电效应(自产电)，混合溶剂吸收工业烟气中的二氧化碳和氮氧化物，实现二氧化碳和氮氧化物的脱除。
其中，吸收过程条件为0.1MPa，温度为30℃。
混合溶剂的组成为：按质量百分比计，包括25％的醇胺类溶剂、15％的聚苯胺、18％的铁纳米流体，其余为醇类溶剂。
醇胺类溶剂为二乙醇胺。
醇类溶剂为乙醇。
铁纳米流体具体制备过程：按质量比1:3将硫酸铁和氨水(质量浓度为25％)在30℃，1个大气压下超声振荡后，紫外光照射48h，然后过滤，得到滤液，向滤液中加入滤液质量3％的溴代十六烷基三甲胺作为表面活性剂，混合均匀，获得铁纳米流体。
实施例2
将工业烟气通入到吸收塔中，吸收塔中利用基于反应热通过醇胺类溶剂、聚苯胺、铁纳米流体以及醇类溶剂之间的作用产生热电效应(自产电)，混合溶剂吸收工业烟气中的二氧化碳和氮氧化物，实现二氧化碳和氮氧化物的脱除。
其中，吸收过程条件为0.1MPa，温度为30℃。
混合溶剂的组成为：按质量百分比计，包括25％的醇胺类溶剂、25％的聚苯胺、28％的铁纳米流体，其余为醇类溶剂。
醇胺类溶剂为二乙醇胺。
醇类溶剂为乙醇。
铁纳米流体具体制备过程：按质量比1:3将硫酸铁和氨水(质量浓度为25％)在30℃，1个大气压下超声振荡后，紫外光照射48h，然后过滤，得到滤液，向滤液中加入滤液质量3％的溴代十六烷基三甲胺作为表面活性剂，混合均匀，获得铁纳米流体。
实施例3
将工业烟气通入到吸收塔中，吸收塔中利用基于反应热通过醇胺类溶剂、聚苯胺、铁纳米流体以及醇类溶剂之间的作用产生热电效应(自产电)，混合溶剂吸收工业烟气中的二氧化碳和氮氧化物，实现二氧化碳和氮氧化物的脱除。
其中，吸收过程条件为0.1MPa，温度为40℃。
混合溶剂的组成为：按质量百分比计，包括25％的醇胺类溶剂、15％的聚苯胺、18％的铁纳米流体，其余为醇类溶剂。
醇胺类溶剂为二乙醇胺。
醇类溶剂为乙醇。
铁纳米流体具体制备过程：按质量比1:3将硫酸铁和氨水(质量浓度为25％)在30℃，1个大气压下超声振荡后，紫外光照射48h，然后过滤，得到滤液，向滤液中加入滤液质量3％的溴代十六烷基三甲胺作为表面活性剂，混合均匀，获得铁纳米流体。
实施例4
将工业烟气通入到吸收塔中，吸收塔中利用基于反应热通过醇胺类溶剂、聚苯胺、铁纳米流体以及醇类溶剂之间的作用产生热电效应(自产电)，混合溶剂吸收工业烟气中的二氧化碳和氮氧化物，实现二氧化碳和氮氧化物的脱除。
其中，吸收过程条件为0.1MPa，温度为40℃。
醇胺类溶剂为二乙醇胺。
醇类溶剂为乙醇。
铁纳米流体具体制备过程：按质量比1:3将硫酸铁和氨水(质量浓度为25％)在30℃，1个大气压下超声振荡后，紫外光照射48h，然后过滤，得到滤液，向滤液中加入滤液质量3％的溴代十六烷基三甲胺作为表面活性剂，混合均匀，获得铁纳米流体。
为了验证实际效果，根据上述流程进行了实验，实施例1-4的实验数据与操作参数如下表1所示：
表1不同条件下脱碳脱氮的性能(乙醇胺质量百分数25％，混合溶液流量为150mL/min，烟道气流量为25kmol/min/m2)
Figure BDA0003172011500000051
Figure BDA0003172011500000061
从表1可以看出，脱除二氧化碳效率可以达到90％以上，脱除氮氧化物效率可以达到85％以上。而且吸收温度越高，二氧化碳和氮氧化物的脱除效率越高；聚苯胺和铁纳米流体的浓度越高，二氧化碳和氮氧化物的脱除效率越高。此外，吸收温度不高，聚苯胺和铁纳米流体的浓度较低，可以节约能源和资源，产生巨大的经济效应。
实施例5
将工业烟气通入到吸收塔中，吸收塔中利用基于反应热通过醇胺类溶剂、聚苯胺、铁纳米流体以及醇类溶剂之间的作用产生热电效应(自产电)，混合溶剂，吸收工业烟气中的二氧化碳和氮氧化物，实现二氧化碳和氮氧化物的脱除。
其中，吸收过程条件为0.1MPa，温度为32℃。
混合溶剂的组成为：按质量百分比计，包括20％的醇胺类溶剂、15％的聚苯胺、18％的铁纳米流体，其余为醇类溶剂。
醇胺类溶剂为乙醇胺。
醇类溶剂为甲醇。
铁纳米流体具体制备过程：按质量比1:5将硫酸铁和氨水(质量浓度为28％)在20℃，1个大气压下超声振荡后，紫外光照射54h，然后过滤，得到滤液，向滤液中加入滤液质量3％的溴代十六烷基三甲胺作为表面活性剂，混合均匀，获得铁纳米流体。
实施例6
将工业烟气通入到吸收塔中，吸收塔中将混合溶剂基于反应热通过醇胺类溶剂、聚苯胺、铁纳米流体以及醇类溶剂之间的作用产生热电效应(自产电)，混合溶剂
吸收工业烟气中的二氧化碳和氮氧化物，实现二氧化碳和氮氧化物的脱除。
其中，吸收过程条件为0.1MPa，温度为35℃。
混合溶剂的组成为：按质量百分比计，包括30％的醇胺类溶剂、20％的聚苯胺、22％的铁纳米流体，其余为醇类溶剂。
醇胺类溶剂为二乙醇胺。
醇类溶剂为乙醇。
铁纳米流体具体制备过程：按质量比1:4将硫酸铁和氨水(质量浓度为25％)在30℃，1个大气压下超声振荡后，紫外光照射40h，然后过滤，得到滤液，向滤液中加入滤液质量3％的溴代十六烷基三甲胺作为表面活性剂，混合均匀，获得铁纳米流体。
实施例7
将工业烟气通入到吸收塔中，吸收塔中将混合溶剂基于反应热通过醇胺类溶剂、聚苯胺、铁纳米流体以及醇类溶剂之间的作用产生热电效应(自产电)，混合溶剂
吸收工业烟气中的二氧化碳和氮氧化物，实现二氧化碳和氮氧化物的脱除。
其中，吸收过程条件为0.1MPa，温度为37℃。
混合溶剂的组成为：按质量百分比计，包括23％的醇胺类溶剂、22％的聚苯胺、25％的铁纳米流体，其余为醇类溶剂。
醇胺类溶剂为三乙醇胺。
醇类溶剂为苯丙醇。
铁纳米流体具体制备过程：按质量比1:2.5将硫酸铁和氨水(质量浓度为25％)在40℃，1个大气压下超声振荡后，紫外光照射36h，然后过滤，得到滤液，向滤液中加入滤液质量3％的溴代十六烷基三甲胺作为表面活性剂，混合均匀，获得铁纳米流体。
本发明为了同时克服以下问题：1.二氧化碳和氮氧化物的脱除；2.能源回收问题，利用新型溶剂基于反应热产生热电效应，既可以实现二氧化碳和氮氧化物的脱除，又可以产生电能进行能源回收。将吸收了二氧化碳的溶液通入到再生塔中，通过外加电场(1-2V)实现溶剂再生，构成一个循环。本发明集产电与脱碳脱硝工艺于一体，有望同时解决二氧化碳和氮氧化物的脱除和能源回收问题。

Claims (10)

1.一种自产电用于脱碳脱硝一体化方法，其特征在于，将工业烟气通入到吸收塔中，吸收塔中装有基于反应热吸收工业烟气中的二氧化碳和氮氧化物的混合溶剂，实现二氧化碳和氮氧化物的脱除，其中，混合溶剂包括醇胺类溶剂、聚苯胺、铁纳米流体以及醇类溶剂。
2.根据权利要求1所述的一种自产电用于脱碳脱硝一体化方法，其特征在于，将吸收二氧化碳和氮氧化物的脱除后的混合溶液通入到再生塔中，通过外加电场实现混合溶剂再生。
3.根据权利要求2所述的一种自产电用于脱碳脱硝一体化方法，其特征在于，再生塔压力为0.1MPa，温度为80-90℃。
4.根据权利要求1所述的一种自产电用于脱碳脱硝一体化方法，其特征在于，混合溶剂按质量百分比计，包括20％-30％的醇胺类溶剂、15％-25％的聚苯胺、18％-28％的铁纳米流体，其余为醇类溶剂。
5.根据权利要求4所述的一种自产电用于脱碳脱硝一体化方法，其特征在于，醇胺类溶剂为乙醇胺、二乙醇胺或三乙醇胺。
6.根据权利要求4所述的一种自产电用于脱碳脱硝一体化方法，其特征在于，铁纳米流体具体制备过程：将硫酸铁和氨水在20-40℃，1个大气压下超声振荡后，紫外光照射36h-54h，然后过滤，得到滤液，向滤液中加入表面活性剂，混合均匀，获得铁纳米流体。
7.根据权利要求6所述的一种自产电用于脱碳脱硝一体化方法，其特征在于，硫酸铁和氨水的质量比1:2.5-1:5，其中，氨水的质量浓度为25％-28％。
8.根据权利要求6所述的一种自产电用于脱碳脱硝一体化方法，其特征在于，表面活性剂的质量为滤液质量的2％-7％；表面活性剂为溴代十六烷基三甲胺。
9.根据权利要求4所述的一种自产电用于脱碳脱硝一体化方法，其特征在于，醇类溶剂为甲醇、乙醇或苯丙醇。
10.根据权利要求1所述的一种自产电用于脱碳脱硝一体化方法，其特征在于，吸收塔中压力为0.1MPa，混合溶剂的温度为30-40℃。
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