CN1177516A

CN1177516A - 从气流中去除SO2和NOx的方法

Info

Publication number: CN1177516A
Application number: CN97115291A
Authority: CN
Inventors: 曼亚姆·巴比; 约翰·W·科来奇
Original assignee: Dravo Lime Co
Current assignee: Dravo Lime Co
Priority date: 1996-09-06
Filing date: 1997-09-01
Publication date: 1998-04-01

Abstract

本发明涉及一种从气流中去除二氧化硫和NO_x的方法,其中在第一湿式涤气装置中,气流与碱土金属化合物接触,除去二氧化硫,并湿化气流;湿化气流进入电晕放电装置,将NO_x转化为硝酸;而后在第二湿式涤气装置中,气流再与碱土金属化合物接触,在气流排放入大气前,以碱土金属硝酸盐形式去除硝酸。在排出步骤中,自第一湿式涤气装置的第一废水与自第二湿式涤气装置的第二废水是保持分隔开的,如此提供可回收的纯副产物。

Description

从气流中去除SO2和NOx的方法

本发明涉及用湿式涤气系统，从诸如矿物燃料燃烧所得气体等气流中联合去除二氧化硫和氮氧化物的方法。

为保护环境免受矿物燃料燃烧时，例如发电时，产生的气体中的二氧化硫和氮氧化物的酸性作用，在将所产生的气流排放入大气之前，从中去除二氧化硫和氮氧化物，是很有必要的。

人们已提出了各种方法，或用干法注射，或用湿法洗涤气体，从此种气流中去除二氧化硫。湿法洗涤过程可使用诸如碳酸钙、氢氧化钙或氢氧化镁等碱土金属化合物的水浆液或溶液，例如US3,919,393,US3,919,394,US4,996,032和US5,039,499所披露的，所有这些专利转让给了本发明的受让方。

从此种气流中去除氮氧化物的方法通常可分为两类：选择性催化还原过程(SCR)或选择性非催化还原过程(SNCR)。SCR氮氧化物去除过程所存在的问题是其过程消耗反应试剂和催化剂床层，且该催化剂很昂贵并易于老化。在SCR过程中，所用的常规试剂是氨和尿素，其在催化剂存在下将NO转化为N₂和H₂O。生成的副产物如硫酸铵和氯化铵等有不良作用，硫酸铵是粘稠的，有堵塞空气预热器降低锅炉效率的趋势，而氯化铵则以颗粒状物形式从烟囱排出。SCR过程也是须热过程。SNCR氮氧化物去除过程使用了试剂，在高温下将试剂注射进气流中，将NO还原成N₂。这些试剂，如氨或尿素，很贵且也产生如SCR过程一样的副产物，而带来弊端。SNCR技术一般可望在注射点下流出现化学问题之前，就除去了30～50％的氮氧化物。SNCR也是须热过程。SCR和SNCR过程均要求二氧化硫的去除位于氮氧化物去除体系的下流，而对高硫含量的煤燃烧气体，二者都不是很有效。

本发明的目的是提供一种用湿式涤气器，从气流中联合去除二氧化硫和氮氧化物的方法，在湿式涤气器中，所得硫副产物和氮副产物保持分离，如此分别提供这些不同的副产物。

对矿物燃料燃烧所得燃气气流进行处理，以去除二氧化硫和氮氧化物。在第一个湿式涤气装置中，气流先与第一水介质接触，该介质含有一种碱土金属化合物，如氢氧化钙或氢氧化镁，其与二氧化硫反应生成碱土金属亚硫酸盐，同时水介质也湿化了气流。从第一湿式涤气装置中除去碱土金属亚硫酸盐，并且从第一湿式涤气装置中排出其二氧化硫已被去除的湿化气流，将其暴露于电晕放电。电晕放电由湿化气流中存在的氮氧化物产生硝酸，随后气流在第二湿式涤气装置中与第二水介质接触，第二水介质含有碱土金属化合物，如氢氧化钙或氢氧化镁，其与硝酸反应生成碱土金属硝酸盐。从第二湿式涤气装置中排出碱土金属硝酸盐，此时其二氧化硫和氮氧化物已被去除的气流可排入大气中。重要的是在本发明的方法中，排出步骤期间，自第一涤气装置排出的碱土金属亚硫酸盐，与自第二湿式涤气装置排出的碱土金属硝酸盐是保持分隔开的，如此维持了两种湿式涤气装置排出物的纯度。

通过下述的优选实施方式，仅以实施例的形式，结合本发明优化方法的流程图，将会更容易地了解本发明。

在本发明的方法中，含二氧化硫和NO_x气体的气流进入第一湿式涤气装置中，与含碱土金属化合物的水介质接触，碱土金属化合物与二氧化硫反应生成碱土金属亚硫酸盐。碱土金属化合物可以是石灰石水浆液，石灰或高含镁石灰的水浆液，如US3,919,393和US3,919,394所披露的，或氢氧化镁水溶液或悬浮液，例如US4,996,032和US5,039,499所披露的。在石灰石或石灰存在下，与气流中二氧化硫反应生成亚硫酸钙和亚硫酸氢钙，而当氢氧化镁存在时，生成亚硫酸镁和亚硫酸氢镁，把二氧化硫去除掉。含碱土金属化合物的水介质通常是通过气流经过的湿式涤气装置循环，并去除含有产生的碱土金属亚硫酸盐的第一废水，最好有碱土金属亚硫酸盐的后处理，以生产所要的副产物。例如，产生亚硫酸钙时，其可被氧化生产石膏，或者产生亚硫酸镁时，其可被用来生产氢氧化镁或氧化镁。除去除二氧化硫外，含碱土金属化合物的水涤气介质也可从气流中去除氯。

在气流于第一湿式涤气装置中与含碱土金属化合物的水介质接触期间，气流将吸收水分，以致基本上被水汽饱和。从第一湿式涤气装置中，分离出已去除二氧化硫和氯化物、且仍含有NO_x的湿化气流，通过一电晕放电装置，在此气体被暴露于电晕放电。湿化气体暴露于电晕放电，使NO_x化合物反应生成硝酸，其被携带于气流中。利用电晕放电形成硝酸被认为是按以下反应程序进行的：

通过电晕放电产生氧化物质：

(1)

硝酸的生成：

尽管各种电晕放电体系可以用于本过程中，但最有效的是US5,458,748中所披露的体系，所述专利的内容列于此作为参考。此专利所述体系采用一个耐硫、耐高水汽、不须填充料(packing free)的电晕催化剂，并建议可任选使用湿式或干式下流涤气器，以吸收特定的NO_x还原产物NO₂和HNO_x，其被暴露于捕获剂，捕获剂包括碱性的、苛性碱的或强碱性的物质，如CaO或NH₃。

在湿化气暴露于电晕放电后，含有夹带的硝酸的气流，在第二湿式涤气器装置中，与第二水介质接触，其含有诸如氢氧化钙或氢氧化镁等的一种碱土金属化合物，碱土金属化合物与硝酸反应生成碱土金属硝酸盐，比如通过如下反应：

湿化气体在第二湿式涤气装置中，与含有诸如氢氧化钙或氢氧化镁等的一种碱土金属化合物的第二水介质接触，其碱土金属化合物与硝酸反应生成碱土金属硝酸盐之后，分离出其二氧化硫和氮氧化物均被去除的气体，并将其排出，同时从第二湿式涤气装置中排出含碱土金属硝酸盐的第二废水。

根据本发明的过程，重要的是含有碱土金属亚硫酸盐的第一废水自第一湿式涤气装置单独排出，与自第二湿式涤气装置中排出的含有碱土金属硝酸盐的第二废水是区分开的，如此保持了生产的副产物的单纯。

使用本发明的方法，若在第一湿式涤气装置中去除二氧化硫和氯化物，在进行电晕放电处理且从气流中去除硝酸前，可从气流中除去约百分之九九的二氧化硫和氯化物，结果诸如硝酸钙或硝酸镁等纯副产物便从第二湿式涤气装置的废水中形成。

现在参见其意示说明本发明优选方法的附图(图1)，含有二氧化硫和氮氧化物的气流自管道1输入第一湿式涤气装置2中。在第一湿式涤气装置2中，气流与一种水介质接触，该介质含有一种碱土金属化合物，例如石灰浆液或氢氧化镁溶液，是由源3经管道4加入的，其与二氧化硫反应生成碱土金属亚硫酸盐，如亚硫酸钙或亚硫酸镁，此碱土金属亚硫酸盐通过管道5排入收集容器6中。

已通过与第一湿式涤气装置2中水介质接触、去除了二氧化硫并被湿化至基本上完全饱和的气流，由管道7排出，进入电晕放电装置8。在电晕放电装置中，含有氮氧化物的湿化气流被暴露于电晕放电，且氮氧化物转化成了硝酸。而后，此时含有硝酸且二氧化硫先前已被去除的湿化气流通过管道9进入第二湿式涤气装置10中。在第二湿式涤气装置10中，湿化气流与含一种水介质接触，该介质含有一种碱土金属化合物，例如石灰浆液或氢氧化镁，由源11经管道12加入，它与硝酸反应生成碱土金属硝酸盐，如硝酸钙或硝酸镁，此碱土金属硝酸盐通过管道13排入收集容器14中。此时其二氧化硫和氮氧化物均已被去除的气流从第二湿式涤气装置10中经管道15排出。如上所述，在第一湿式涤气装置2中形成的碱土金属亚硫酸盐和在第二湿式涤气装置10中形成的碱土金属硝酸盐是保持彼此分隔开的，结果彼此不会互相污染。

在本发明的方法中，第一湿式涤气装置可以是垂直或水平的涤气装置，其中气体以垂直或水平方式通过湿式涤气装置，由此去除二氧化硫，并装配有电晕放电装置处理气体，在其水平或垂直流过时，将NO_x气体转化为硝酸。同样，第二湿式涤气装置可以是垂直或水平的涤气装置，其中气体以垂直或水平方式通过湿式涤气装置，由此去除硝酸。因此，例如，用于实施本发明方法的整套设备可放置成水平组合或其它有利于改良现有涤气体系的组合。

本发明的方法尤其适用于这样的体系：其中存在较高的气体流速，并且不仅可在如10英尺/秒的低气体流速下，还可在约20～25英尺/秒或更高的高气体流速下操作。本发明的方法还使用较SCR或SNCR过程更便宜的试剂，因免除了氨或尿素的需求，并且是在锅炉装置中所有的热回收体系的下流操作，因此不影响工厂的热效率。也不需要昂贵的催化剂，无由此带来的常见的堵塞问题。对已有用石灰或氢氧化镁为二氧化硫去除剂的去除二氧化硫的湿式涤气体系的改良革新，本发明的方法也很易适用。

本发明的方法还提供来自NO_x去除步骤的副产物，这在经济上是有好处的。通过电晕放电装置的湿式涤气产生的副产物是硝酸钙或硝酸镁，二者都是有价值的化合物，可用作化肥成份或其它用途。

Claims

1.一种从气流中去除二氧化硫和NO_x的方法，包括：

在第一湿式涤气装置中，所述气流与含有碱土金属化合物的第一水介质接触，其与二氧化硫反应生成碱土金属亚硫酸盐，并且湿化所述气流；

从所述第一湿式涤气装置中分离出所述湿化气流，从所述第一湿式涤气装置中排出含有碱土金属亚硫酸盐的第一废水；

将所述分离出的含有NO_x的湿化气流暴露于电晕放电，在所述湿化气流中形成硝酸；

在第二湿式涤气装置中，将含有硝酸的所述湿化气流与含有一种碱土金属化合物第二水介质接触，其与硝酸反应生成碱土金属硝酸盐；

从所述第二湿式涤气装置中，分离出所述湿化气流，从第二湿式涤气装置中排出含有碱土金属硝酸盐的第二废水；

以及在所述排出步骤期间，保持自第一湿式涤气装置的第一废水，与自第二湿式涤气装置的第二废水分离开。

2.根据权利要求1所述从气流中去除二氧化硫和NO_x的方法，其特征在于在所述第一湿式涤气装置中，所述气流是被湿化至几乎饱和。

3.根据权利要求1所述从气流中去除二氧化硫和NO_x的方法，其特征在于所述第一水介质含有一种选自包括氢氧化钙和氢氧化镁在内的化合物组的碱土金属化合物。

4.根据权利要求1所述从气流中去除二氧化硫和NO_x的方法，其特征在于所述碱土金属亚硫酸盐是选自包括亚硫酸钙和亚硫酸镁在内的化合物组。

5.根据权利要求1所述从气流中去除二氧化硫和NO_x的方法，其特征在于所述第二水介质含有一种选自包括氢氧化钙和氢氧化镁在内的化合物组的碱土金属化合物。

6.根据权利要求1所述从气流中去除二氧化硫和NO_x的方法，其特征在于所述碱土金属硝酸盐是选自包括硝酸钙和硝酸镁在内的化合物组。

7.一种从气流中去除二氧化硫和NO_x的方法，包括：

在第一湿式涤气装置中，所述气流与第一水介质接触，该介质含有一种选自包括氢氧化钙和氢氧化镁在内的化合物组的碱土金属化合物，其与二氧化硫反应生成碱土金属亚硫酸盐，并且湿化所述气流至几乎饱和；

在第二湿式涤气装置中，含有硝酸的所述湿化气流与第二水介质接触，该介质含有一种选自包括氢氧化钙和氢氧化镁在内的化合物组的碱土金属化合物，其与硝酸反应生成碱土金属硝酸盐；

以及在所述排出步骤期间，保持自第一湿式涤气装置的第一废水，与来自第二湿式涤气装置的第二废水分隔开。

8.一种从气流中去除二氧化硫和NO_x的方法，包括：

在第一湿式涤气装置中，所述气流与第一石灰浆液接触，其与二氧化硫反应生成亚硫酸钙，并且湿化所述气流；

从所述第一湿式涤气装置中分离出所述湿化气流，从所述第一湿式涤气装置中排出含有亚硫酸钙的第一废水；

将所述分离出的含有NO_x的湿化气流暴露于电晕放电，在所述湿化气流中产生硝酸；

在第二湿式涤气装置中，将含有硝酸的所述湿化气流与第二石灰浆液接触，其与硝酸反应生成硝酸钙；

从所述第二湿式涤气装置中，分离出所述湿化气流，从所述第二湿式涤气装置中排出含有硝酸钙的第二废水；

以及在所述排出步骤期间，保持来自第一湿式涤气装置的第一废水，与来自第二湿式涤气装置的第二废水分隔开。

9.根据权利要求8所述从气流中去除二氧化硫和NO_x的方法，其特征在于所述气流是在所述第一湿式涤气装置中湿化至几乎饱和。

10.一种从气流中去除二氧化硫和NO_x的方法，包括：

在第一湿式涤气装置中，所述气流与含有氢氧化镁的第一水介质接触，其与二氧化硫反应生成亚硫酸镁，并且湿化所述气流；

从所述第一湿式涤气装置中分离出所述湿化气流，从所述第一湿式涤气装置中排出含有亚硫酸镁的第一废水；

将所述分离出的含有NO_x的湿化气流暴露于电晕放电，用以在所述湿化气流中产生硝酸；

在第二湿式涤气装置中，将含有硝酸的所述湿化气流与含有氢氧化镁的第二水介质接触，其与硝酸反应生成硝酸镁；

从所述第二湿式涤气装置中，分离出所述湿化气流，从第二湿式涤气装置中排出含有硝酸镁的第一废水；

11.根据权利要求10所述从气流中去除二氧化硫和NO_x的方法，特征在于所述气流在所述第一湿式涤气装置中湿化至几乎饱和。