CN102371110A - 一种烟气脱硫脱硝方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种烟气脱硫脱硝方法，其步骤为在50～200℃烟气管道中注入臭氧，臭氧与NOx的摩尔比为1～3∶1，反应后烟气混合物进入到水洗塔，与水逆流接触进行急冷，水与烟气体积比为0.002～0.003∶1，水洗后的烟气进入SO2吸收塔与吸收剂接触，吸收塔温度40～65℃、吸收剂与烟气体积比0.25～0.5∶1000，吸收SO2的吸收剂进入再生塔进行再生，再生后的吸收剂循环使用，净化后的烟气经烟囱排入大气。
Description
技术领域：
本发明涉及烟气中二氧化硫和氮氧化合物的分离，特别涉及从烟气中脱除二氧化硫和氮氧化合物的方法。
技术背景：
含SO2、NOx废气的大量排放已经造成了严重的环境污染问题，当前控制SO2、NOx等有害气体排放的主要手段是烟气净化处理。目前烟气同时脱硫脱硝技术主要有氧化吸收、络合吸收、还原吸收，氧化吸收技术采用高能活化、氧化剂氧化、催化氧化将NOx或同时将SO2和NOx氧化为高价态容易吸收氧化物，再采用吸收剂加以吸收。高能活化有电子束照射、脉冲电晕等离子体，此法脱除率高，无废水和废渣产生，但投资运行费用较高。氧化吸收是采用氧化剂如HClO3将NOx或同时将SO2和NOx氧化，然后用吸收液进行吸收，此法脱除率高，但多采用强氧化剂，成本高，废液处理或副产品回收利用困难。催化氧化吸收是采用催化剂如活性炭将SO2和NOx氧化为高价态后用吸收液吸收，该法副产品可回收利用，没有废物产生，操作简便，但处理量较小、占地较大，催化剂再生困难。络合吸收法是采用铁络合剂进行络合解吸处理烟气，但络合剂再生困难，二次废水难以处理。还原吸收法是尿素及添加剂法，将NOx还原为氮气，反应生成副产品硫酸铵，但此法存在脱除率不高、试剂量大、成本高等缺点。还有以此衍生的尿素催化剂法、乙二胺合钴尿素法，用催化剂将SO2和NOx氧化然后用尿素加以吸收得副产品硝酸铵和硫酸铵，这些技术虽然脱除率得到提高，试剂量降低，但产品回收和利用存在困难，而且加入添加剂后产品质量易受到影响，同时增加工艺复杂程度。综上可以看出，现有的烟气同时脱硫脱硝技术存在投资运行费用较高、处理量小、占地面积大、工艺复杂、副产品回收利用困难等问题，副产品不能得到很好利用，多直接抛弃，造成二氧化硫资源的浪费。
发明内容：
针对现有技术的不足，本发明为烟气净化提供一个高效的脱硫脱硝方法。本发明一种烟气脱硫脱硝方法，其步骤如下：
1)在50～200℃优选100～150℃烟气管道注入臭氧，臭氧与NOx的摩尔比为1～3∶1，反应的烟气混合物进入到水洗塔，与水逆流接触进行急冷，水与烟气体积比为0.002～0.003∶1，水洗后的烟气进入到步骤2)；
2)来自1)的烟气进入SO2吸收塔与吸收剂接触，吸收塔温度40～65℃、吸收剂与烟气体积比0.25～0.5∶1000，吸收SO2后的吸收剂进入再生塔进行再生，再生后的吸收剂进入吸收塔循环使用，净化后的烟气经烟囱排入大气。
吸收剂吸收SO2后进入再生塔进行再生，解析出来的SO2，可以液化做产品或进入硫磺回收装置生产硫磺。
所述的吸收剂吸收SO2的反应在吸收塔内进行，吸收剂与SO2的接触可采用同向、逆向或鼓泡方式进行，优选逆向接触。
所述的烟气为含有硫氧化物和氮氧化物污染物的气体，特别是石油化工催化裂化装置再生催化剂产生的烟气。
所述的臭氧来自臭氧发生器，臭氧发生器原料为空气或氧气，优选用空气。
所述吸收剂为公开号CN101185831公开的有机胺类吸收剂。
所述经过急冷后的烟气温度在40～65℃之间，优选50～65℃。
所述的吸收塔可采用空塔、填料塔、板式塔、浮阀塔中任意一种。
所述的再生塔是吸收剂再生塔，吸收了SO2的富液可通过氮气或水蒸汽气提以解吸出SO2，优选水蒸汽气提。
所述的吸收剂再生塔为用空塔、填料塔、板式塔、浮阀塔中任意一种，优选填料塔。
解吸出的SO2副产品可以生产液体SO2，也可去炼厂硫磺回收装置生产硫磺，优选与克劳斯工艺相结合生产硫磺。
在整个吸收-解吸过程中，由于氧化作用，有少量的SO2转化为SO3，从而以SO4 2-的形式存在于吸收液中，这种盐不能通过加热的方式除去，称为热稳定盐，随着吸收液的循环使用，热稳定盐不断累积，会影响吸收液的吸收容量及脱硫效果，必须将其除去。将一部分含有热稳定盐的吸收液通过热稳定盐脱除系统，除去热稳定盐，维持吸收-再生系统中的离子平衡，以保证吸收液的脱硫效率。
本发明一种烟气脱硫脱硝方法，不仅能脱除烟气中硫氧化合物和氮氧化物，还能脱除烟气中的粉尘和其他强酸性气体。
催化裂化烟气所含NOx中NO占90％以上，其它为NO2等。NO不溶于水，是较难处理的气态污染物之一，高价态的NO2、N2O3、N2O5易与水反应生成HNO3，结合湿法洗涤吸收工艺，可达80％以上的脱硝率，且可与可再生湿法催化裂化烟气脱硫工艺相结合，实现同时脱硫脱硝，装置只需加入一个臭氧发生器即可，无需大的改动，工艺流程不变。臭氧是一种强氧化剂，与其它常见的氧化剂相比，具有氧化能力强、选择性高、反应速度快、反应温度低、无二次污染等众多优点，因而近年来备受青睐。利用臭氧做氧化剂脱除NO时，烟气中的SO2也会与臭氧发生反应生成SO3，但反应的程度较低，不会参与和NO与臭氧之间的反应竞争，加速消耗臭氧，NO和O3之间的氧化反应比SO2和O3之间的氧化反应进行的速度要快得多，SO2的存在对臭氧氧化反应的影响非常小，此外臭氧在150℃时，10s内臭氧无催化热分解率30％以下，而与NO的动力学反应时间数量级仅为10-2s，可见臭氧自身热分解对臭氧氧化反应的影响很小，另外，臭氧对NO浓度的适应性很强，适用于催化裂化烟气中NO的浓度不高的特点，通过在催化裂化烟气管道温度100～150℃处注入臭氧，O3/NO物质的量比为1～3∶1，反应时间2～10s，将烟气中的NO氧化为易溶于水的高价态氮氧化物，然后通过水洗吸收脱除，脱硝率达80％以上，低温烟气进入吸收塔与脱硫吸收剂充分反应，在温度为40～65℃、液气比为0.25～0.5L/m3、停留时间为1.0～1.5s时，脱硫率达95％以上，实现同时脱硫脱硝。
与现有技术相比：本发明一种烟气脱硫脱硝方法，具有投资运行费用低、工艺流程简单、操作方便、副产品SO2易回收、脱除率高的优点。适于处理含有硫氧化合物和氮氧化物和粉尘的烟气，特别适用于石油化工行业净化炼厂催化裂化烟气。
附图说明
图1为本发明一种烟气脱硫脱硝方法，烟气为催化裂化烟气脱硫脱硝方法流程示意图。
1.水洗塔，2.吸收塔，3.再生塔，4.热稳定盐脱除装置，5.换热器，6.臭氧发生器，7.新鲜水补充，8.净化烟气放空，9.回收SO2装置，10.排污水，11.高温烟气，12.循环水。
具体实施方式：
将臭氧注入50～200℃优选100～150℃烟气管道，臭氧与NOx的摩尔比为1～3∶1，反应的烟气混合物进入到水洗塔，与水逆流接触进行急冷，水与烟气体积比为0.002～0.003∶1，水洗后的烟气进入到步骤2)；
2)来自1)的烟气进入SO2吸收塔与吸收剂接触，吸收塔温度40～65℃、吸收剂与烟气体积比0.25～0.5∶1000，吸收SO2后的吸收剂进入再生塔进行再生，再生后的吸收剂进入吸收塔循环使用，净化后的烟气经烟囱排入大气。
实施例1
首先将产生的臭氧在烟气温度100～150℃处注入催化裂化烟气管道，臭氧在烟道中与氮氧化物充分接触反应，烟气量为50m3/h，NO、SO2含量分别为400mg/m3、2000mg/m3，按照每立方米烟气，含臭氧为1280mg，向烟气中通入臭氧，接触时间为3s，臭氧与NOx物质的摩尔比为2∶1，烟气与45℃洗涤酸性水逆向充分接触，吸收已被臭氧氧化的氮氧化物，残余的边氧化边吸收，同时除尘降温，水洗塔内喷淋量为120kg/h，从水洗塔出来的烟气中NO的含量为72mg/m3(折算成NO)，脱硝率为82％，经初步处理后的烟气进入二氧化硫吸收塔与吸收剂逆向充分接触，在温度为40℃、液气比为0.25L/m3、停留时间1.2S时充分吸收，净化后的烟气中二氧化硫的脱硫率96％，出吸收塔的吸收剂进入再生塔进行热再生，解析后的吸收剂入吸收塔循环使用，解析出来的二氧化硫可做产品或送入硫磺回收装置，净化后的烟气经烟囱直接排入大气。
实施例2
首先将产生的臭氧在烟气温度100～150℃处注入催化裂化烟气管道，臭氧在烟道中与氮氧化物充分接触反应，烟气量为50m3/h，NOx、SO2含量分别为550mg/m3、2000mg/m3，按照每立方米烟气，含臭氧为2640mg，向烟气中通入臭氧，接触时间为5s，臭氧与NOx物质的摩尔比为3∶1，在绝热饱和状态下，烟气与60℃洗涤酸性水逆向充分接触，吸收已被臭氧氧化的氮氧化物，残余的边氧化边吸收，同时除尘降温，水洗塔内喷淋量为150kg/h，从水洗塔出来的烟气中NO的含量为77mg/m3(折算成NO)，脱硝率为86％，经初步处理后的烟气进入二氧化硫吸收塔与吸收剂逆向充分接触，在温度为60℃、液气比为0.25L/m3、停留时间为1.5s时充分吸收，净化后的烟气中二氧化硫的脱硫率为95％，出吸收塔的吸收剂进入再生塔进行热再生，解析后的吸收剂入吸收塔循环使用，解析出来的二氧化硫可做产品或送入硫磺回收装置，净化后的烟气经烟囱直接排入大气。
Claims (10)
1.一种烟气脱硫脱硝方法，其特征在于，具体步骤为：
1)在50～200℃烟气管道中注入臭氧，臭氧与NOx的摩尔比为1～3∶1，反应后烟气混合物进入到水洗塔，与水逆流接触进行急冷，水与烟气体积比为0.002～0.003∶1，水洗后的烟气进入到步骤2)；
2)来自1)的烟气进入SO2吸收塔与吸收剂接触，吸收塔温度40～65℃、吸收剂与烟气体积比0.25～0.5∶1000，吸收SO2的吸收剂进入再生塔进行再生，再生后的吸收剂循环使用，净化后的烟气经烟囱排入大气。
2.依照权利要求1所述的一种烟气脱硫脱硝方法，其特征在于：在100～150℃烟气管道注入臭氧。
3.依照权利要求1所述的一种烟气脱硫脱硝方法，其特征在于：在所述的吸收剂吸收SO2吸收塔内，吸收剂与SO2的接触为同向、逆向或者鼓泡方式。
4.依照权利要求1所述的一种烟气脱硫脱硝方法，其特征在于：在所述的吸收剂吸收SO2吸收塔内，吸收剂与SO2的接触为逆向方式。
5.依照权利要求1所述的一种烟气脱硫脱硝方法，其特征在于：所述的烟气为含有硫氧化合物和氮氧化物污染物的气体。
6.依照权利要求1所述的一种烟气脱硫脱硝方法，其特征在于：所述的烟气为催化裂化装置再生催化剂产生的烟气。
7.依照权利要求1所述的一种烟气脱硫脱硝方法，其特征在于：所述的臭氧来自臭氧发生器。
8.依照权利要求1所述的一种烟气脱硫脱硝方法，其特征在于：所述经过水洗塔急冷水洗后的烟气温度在40～65℃之间。
9.依照权利要求1所述的一种烟气脱硫脱硝方法，其特征在于：所述的吸收塔为在空塔、填料塔、板式塔和浮阀塔中任选其一。
10.依照权利要求1所述的一种烟气脱硫脱硝方法，其特征在于：所述的吸收剂再生塔为在空塔、填料塔、板式塔和浮阀塔中任选其一。
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