CN1380128A - 一种同时脱除废气中SO2和NOx的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种同时脱除废气中SO2和NOx的方法,不仅能实现NOx的催化氧化和吸收同时进行,而且解决了传统NOx氧化固体催化剂抗硫抗水差的难题,简化工艺流程,同时使废气中SO2的脱除率大于99%。
Description
技术领域
本发明涉及废气同时脱硫脱硝的方法。
背景技术
酸雨是全球关注的大气污染问题,而SO2和NOx是形成酸雨的主要物质,对人体健康,对畜牧业、农业及城市建筑设施产生严重的危害。据统计,我国每年排入大气的SO2达2360万吨,NOx达700万吨。SO2和NOx如此大量的排放,既造成了严重的环境污染,也是一种资源的浪费。因此,开展燃煤废气治理,对于控制SO2和NOx污染、减轻酸雨危害、促进资源的合理利用具有非常重要的意义。
大气中95%以上的NOX为NO,NO2只占很少量,烟道气中的NOX90%以上也是NO。由于NO反应能力较差,因此,其脱除在技术上也就相当困难。经过多年的研究已经开发了多种的脱硝方法。目前,工业上采用较多的为催化还原法。如专利US Pantent 4,221,768、Swedish Patent 8404840-4、US Pantent 4,101,238、US Pantent4,048,112所公开的方法,但该方法反应需消耗大量的还原剂,而且烟气中的氮不能回收利用,造成宝贵的资源浪费;
已工业应用的脱硫方法大多数是湿法,该方法存在的主要缺陷是不能同时脱除烟道气中的NOx,因此对现有的脱硫方法进行改进,实现同时脱硫脱硝,将具有重要意义。
日本专利P1659565j(1976)、P181759c(1976)、P63100918,A2(1988)所提出的同时脱除NOX和SO2的方法是采用氧化剂,如氯酸、高锰酸钾、双氧水、臭氧等,液相氧化NOX等,由于成本高等原因而未能推广开来。八十年代末美国的S.G.Chang提出的黄磷法,能同时脱除烟气中的NOX和SO2,但属于全抛弃法。该法要消耗大量的磷资源,而且其毒性大,操作要求较高。
世界各国现有的烟气脱硫装置中,喷雾干燥脱硫工艺约占8.4%;吸收剂再生脱硫工艺约占3.4%;炉内喷吸收剂脱硫工艺约占1.9%,而大量的是湿法脱硫工艺,约占85%。由于目前广泛成熟运用的脱硫方法是湿法,因此可对已有的脱硫方法加以改进,使脱硫脱硝同时进行。
发明内容
本发明是对现已成熟的湿式钙法脱硫工艺进行改进,使NO的氧化和吸收同时进行,实现同时脱除和回收烟气中的SO2和NO,实现资源的合理利用。
本发明的基本原理如下:湿式钙法脱硫工艺按如下的反应实现高效率地脱除废气中的SO2:
为了能使湿式钙法工艺还能达到脱除NO污染的目的,可以在溶液中加入乙二胺合钴,Co(en)3 3+溶液能够与NO生成络离子,反应式如下:
由于OH-和en都属于硬碱,按照类聚效应,同类的配体容易聚在一起同中心原子形成稳定的配合物。所以,在较强的碱性溶液中,OH-会取代Co(en)2(NO2)OH2+中的NO2,NO2溶解在碱液中生成NO2 -和NO3 -:
下述反应的进行又能将Co(en)3 3+离子再生:
总的反应式为:
上述反应的进行,实现了NO的氧化和吸收同时进行,废气中存在的氧气是NO的氧化剂,乙二胺合钴起催化剂的作用。
本发明技术方案:
(1)用常规方法配制含氧化钙、钴的水溶性盐和乙二胺的氢氧化钠混合溶液,其中乙二胺合钴摩尔浓度为1mM-100mM、氧化钙摩尔浓度为5mM-300mM,混合溶液的pH值为7-13。
(2)将上述混合溶液在常规的反应器与含有NOx和SO2的烟气反应,其中反应操作温度为30-80℃,烟气中NO浓度范围为100-2000ppm、SO2的浓度范围为500-5000ppm、O2的浓度大于1%。
所述氢氧化钠混合溶液的pH值优选为8-11;反应操作温度最佳值为40-60℃;乙二胺合钴摩尔浓度最佳范围为10mM-50mM;氧化钙摩尔浓度优选为50mM-150mM。
所述钴水溶性盐为硝酸钴、醋酸钴或氯化钴中的一种;优选为硝酸钴。
本发明的实施,不仅能实现NO的催化氧化和吸收同时进行,简化工艺流程,出口气中SO2的浓度最低可达到0%,而且解决了传统NO氧化固体催化剂抗硫抗水差的难题。
具体实施方法
以下结合实施例对本发明作进一步阐述。
实施例1
实验在直径2cm、高100cm的填料塔中进行,气液两相逆流,空塔气速为0.1m/s,液体喷淋密度为5m3/m2.hr,500ml的吸收液循环使用。
其中:硝酸钴,浓度为0.04M,乙二胺合钴浓度为0.2M,氧化钙为100mM,pH值为11;
气体流量为200ml/minute,温度为50℃;
气体进口组成为NO:480ppm,SO2:1500ppm,O2:5.2%,其余为氮气。
气体出口浓度由红外光谱仪进行在线分析,每两分钟自动取样一次,在10小时内,气体出口浓度为NO:30ppm,SO2:0%。
实施例2
反应器和操作条件同实施例1,每隔3天从玻璃循环槽底部取出亚硫酸钙沉淀物,过滤结晶,可获得亚硫酸钙,同时向玻璃循环槽中补充生石灰和乙二胺,使乙二胺浓度维持在1%,PH值11。
实施例3
反应器和操作条件同实施例1,仅将100mM的氧化钙改成100mM的碳酸钙,在10小时内,气体出口浓度为NO:88ppm,SO2:0%。
实施例4
反应器和操作条件同实施例1,但不加氧化钙而加2M的氨水,在10小时内,气体出口浓度为NO:108ppm,SO2:0%。
实施例5
反应器和操作条件同实施例1,仅将100mM的氧化钙改成100mM的氢氧化镁,在10小时内,气体出口浓度为NO:128ppm,SO2:0%。
Claims (4)
1、一种同时脱除废气中SO2和NOx的方法,其特征在于,该方法主要包括如下步骤:
(1)用常规方法配制含氧化钙、钴的水溶性盐和乙二胺的氢氧化钠混合溶液;
其中:乙二胺合钴摩尔浓度为1mM-100mM,氧化钙摩尔浓度为5mM-300mM,混合溶液的pH值为7-13,
(2)将上述混合溶液在常规的反应器与含有NOx和SO2的烟气反应;
其中:反应操作温度为30-80℃,烟气中NO浓度范围为100-2000ppm,SO2的浓度范围为500-5000ppm,O2的浓度大于1%。
2、根据权利要求1所述的方法,其特征在于,其中所述乙二胺合钴摩尔浓度为10mM-50mM,氧化钙摩尔浓度为50mM-150mM,混合溶液的pH值为8-11,反应操作温度为40-60℃。
3、根据权利要求1所述的方法,其特征在于,其中所述钴的水溶盐可选硝酸钴、醋酸钴或氯化钴。
4、根据权利要求3所述的方法,其特征在于,其中所述钴的水溶性盐为硝酸钴。
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