一种脱硫脱氮协同吸收的一体化设备和方法与流程

文档序号:22468875发布日期:2020-10-09 21:55阅读:105来源:国知局
一种脱硫脱氮协同吸收的一体化设备和方法与流程

本发明属于烟气处理技术领域,涉及一种脱硫脱氮协同吸收的一体化设备和方法。



背景技术:

近年来,随着氮氧化物、硫化物排放污染的日趋严重,国家环保部门对工业烟气排放的环保要求越来越高。国家《炼焦化学工业污染物排放标准》规定:2015年1月1日起,普通地区现有企业和新建企业执行焦炉烟道气中的nox≤500mg/m3、so2≤50mg/m3。重点控制区的燃煤焦炉项目执行大气污染物特别排放限值,即要求焦炉烟道废气中的nox≤150mg/m3、so2≤30mg/m3;部分通道城市开始实施超低排放标准,要求nox≤100mg/m3

目前主要的烟气脱硫技术有石灰石-石膏湿法烟气脱硫技术、海水烟气脱硫技术、氧化镁法烟气脱硫技术等,这些技术虽脱硫效率较高,但存在着脱硫副产物难处理,投资费用大等缺点;氨法烟气脱硫技术在高效脱除so2的同时,能够实现硫元素的回收利用,但吸收过程的中间产物亚硫酸铵不稳定,如何经济高效的将其氧化为稳定的硫酸铵产品仍存在问题。

烟气脱硝技术主要包括干式法和湿式法两类。干式法指用还原剂将烟气中的nox转化成为无害的n2和h2o,以scr法应用最为广泛,脱硝效率可达90%以上,但催化剂价格昂贵、失活后处理困难,导致其投资运行费用较高;湿式法是利用氧化剂将no氧化成为no2,然后用水或碱性溶液吸收,解决了干式法需额外添加催化剂的问题,但采用采用氨水、碱液等吸收剂,吸收效率较低,烟气处理后达不到合格排放的标准,采用亚硫酸按、亚硫酸钠等吸收剂,吸收效率虽高,但处理成本昂贵。

烟气同时脱硫脱硝技术依据脱除机理可分为联合脱硫脱硝技术和同时脱硫脱硝技术。联合脱硫脱硝技术是指将单独的脱硫技术和脱硝技术进行整合后而形成的一体化技术,如传统联合式“选择性催化还原脱硝(scr)+石灰石/石膏湿法烟气脱硫(wfgd)”工艺,虽具有较高的脱硫脱硝效率,但系统复杂,占地面积大,投资及运行费用高,硫、氮元素没有得到回收利用;同时脱硫脱硝技术是指用一种反应试剂在一个过程内将烟气中的so2和nox同时消除的技术,该类技术具有结构紧凑、运行费用低等特点,但因设备限制,处理后烟气往往难以达标排放。

cn110201512a公布了一种采用赤泥进行同时脱硫脱硝的方法,首先待处理烟气与部分赤泥与水混合所得浆液混合进行第一次脱硫脱硝,而后浆液经沉降处理后,所得上清液与剩余赤泥混合后,与经过臭氧氧化的烟气混合进行第二次脱硫脱硝处理,总脱硫效率高达95%以上,总脱硝效率达到60~80%,但该工艺过程较复杂,赤泥需经过球磨等前处理,所需沉降过程耗时6-10小时,连续处理条件下需要较大沉降池以满足要求,同时该工艺未能实现氮硫元素资源化回收。

cn110052139a提供了一种烟气脱硫脱硝装置及方法,所述烟气脱硫脱硝装置包括顺次连接的臭氧发生单元、脱硫脱硝单元以及烟气后处理单元,so2的去除率高达99.2%,nox的去除率高达93.9%;但装置的脱硫脱硝单元包括2-4座串联连接的脱硫脱硝塔,每个脱硫脱硝塔包括2-6层喷淋层,每层喷淋层由独立的循环泵控制喷淋液流量,工艺较复杂,设备占地面积大,同时,喷淋液由水、吸收剂及吸收助剂组成,处理后产物中包含多种物质,后处理困难。

刘芳(湘潭大学硕士论文2013)在小型筛板塔中进行脱硫脱硝的碱液吸收研究,主要通过配no2调节nox氧化度,但对氮氧化物和二氧化硫的比例控制的工艺缺少研究。

国内关于脱硫脱硝一体化的设备专利或申请专利数量非常多,主要采用的吸收设备也主要是改进的吸收塔,综合而言,设备的占地面积大。在普通焚烧炉中,温度较低,烟气中主要污染物为so2,来源于煤炭中的硫。在这部分烟气的处理中,主要通过碱液吸收。碱液对so2的吸收反应非常快,吸收液中生成亚硫酸盐,但亚硫酸根进一步氧化成硫酸根的反应速率小,需要借助催化剂和辅助氧化装置。在焦炭生成中,焚烧炉温度较高,烟气中除了燃料中的s转化为so2外,还将空气中的n2氧化成nox。这部分尾气需要脱硫脱氮。在现有的脱氮过程中,no不易吸收,需要进一步氧化成no2或nxoy;但即便是氧化后,碱性吸收剂如氨水和不同浓度的烧碱溶液对nxoy的吸收不理想,这是当前吸收塔比较高,设备复杂的主要原因。在已有的研究中发现,no2和so2在碱液吸收的过程中相互促进,但对于工艺的研究很少。

另一方面,已有建成的脱硫脱硝装置根据当时环保要求建设,而随着环保要求升级,特别是超低排放标准的实施,已有部分装置和工艺已经不能满足新的环保规定。如何进行技术升级而不是推倒是一个非常值得研究的问题。

针对现有技术的不足,提供一种经济高效、工艺简单、设备占地面积小的烟气脱硫脱硝装置以及利用该装置进行脱硫脱硝同时实现氮、硫元素资源化利用的方法具有重要的意义。



技术实现要素:

本发明的目的是提供一种脱硫脱氮一体协同吸收的工艺和设备。具体而言实现上述发明目的的技术方案是:公开一种对烟气中的主要污染物为氮氧化物或硫化物、或同时有氮氧化物和二氧化硫的湿法吸收工艺,通过调控氮氧化物和二氧化硫的浓度和比例,以实现使用碱液为吸收剂,使no2和so2协同吸收,达到废气排放标准。

进一步地,所述的烟气包括且不限于焦化厂的烟气,或其他工厂以煤为主要燃料的锅炉的燃烧后尾气;所述焦化厂的烟气主要污染物以氮氧化物为主,包括少量二氧化硫;所述的其他工厂的烟气,主要污染物以二氧化硫为主;

进一步地,所述的湿法碱性吸收剂,包括且不限于不同浓度的氨水,naoh溶液等;

进一步地,所述地控制氮氧化物主要包括且不限于no、no2、n2o3、n2o4等,所述的氮氧化物与和二氧化硫的比例,主要指经过氧化等工艺转化为no2的或以no2进行当量的氮氧化物与二氧化硫的比例。所述的氧化工艺包括且不限于用双氧水或臭氧氧化一氧化氮生成二氧化氮或高价的氮氧化物;

进一步地,所述氮氧化物和二氧化硫比例,当nox浓度x在100<x<=930mg/m3,控制so2浓度y(mg/m3)在y>=1.7x+209;或当nox浓度x在930<x<2500mg/m3,控制so2浓度y(mg/m3)在y>=4.17x-2234;no2能被吸收剂吸收,吸收后尾气中nox达到<100mg/m3的标准;更优选的,当no2浓度x在100<x<=930mg/m3,控制so2浓度y(mg/m3)在y>=1.7x+359;或当no2浓度x在930<x<2500mg/m3,控制so2浓度y(mg/m3)在y>=4.17x-1934;no2能被吸收剂吸收,吸收后尾气中nox达到<100mg/m3的标准;

进一步地,所述氮氧化物和二氧化硫比例,当nox浓度x,在50<x<2500mg/m3,控制so2浓度y(mg/m3)在y>=3.78x-229;吸收后尾气中nox达到<50mg/m3的标准;更优选的,控制so2浓度y(mg/m3)在y>3.78x-129;no2能被吸收剂吸收,吸收后尾气中nox达到<50mg/m3的标准;

进一步地,所述氮氧化物和二氧化硫地比例,当烟气中so2的浓度为y(mg/m3),控制烟气中nox的浓度x(mg/m3),有y<4.37x-107,或x>0.229y+24时,烟气中so2被碱液吸收,且全部被氧化为硫酸根。更优选的,控制烟气中no2的浓度x(mg/m3),x>0.229y+44,烟气中so2被碱液吸收,且全部被氧化为硫酸根。

进一步地,所述控制氮氧化物或二氧化硫的浓度比例的技术,包括且不限于:通过硫膏燃烧得到的含so2烟气,采用不同厂区的烟气复配等进行调节no2与so2之间的比例,或者通过高压电弧放电等方式产生no2来调整两者之间的比例。

进一步地,在所述工艺条件下,二氧化硫促进二氧化氮的吸收,并转化为硝酸根;同时氮氧化物的吸收,提高吸收剂中亚硫酸根的氧化速率,可实现二氧化硫从吸收初期的亚硫酸根转化为硫酸根,解决了后续需要辅助氧化设备和工序进一步氧化亚硫酸根的需求。

本发明所述地实现no2-so2协同吸收的一体化设备,其特征在于该设备包括进料装置、吸收装置和气液分离装置,所述进料装置与所述吸收装置连通,所述吸收装置与气液分离装置连通;,在所述吸收装置中,no2-so2与吸收剂混合反应被吸收去除。

进一步地,其特征在于:所述吸收装置为吸收塔或微反应器。

进一步地,所述吸收装置优选地为微反应器;更优选地为微分散型反应器;微分散型反应器包含分散相模块、连续相模块和分散介质;

进一步地,其特征在于:所述进料装置包括气体进料设备和液体进料设备。

进一步地,所述微反应器以no2-so2气体为分散相,通过微反应器内的分散介质,将no2-so2气体分散成10-200微米的微小液滴,并分散在连续相的吸收剂中。与传统的吸收塔吸收法相比,微反应器的分散液滴更小,表面积提高,可以迅速将no2-so2气体分散在吸收剂中,并通过反应的方式除去,提高吸收效率。

进一步地,所述微分散型反应器采用的分散介质包括且不限于平板状、管式型分散介质;进一步的,其分散介质特征在于:所述分散介质位于分散相模块和连续相模块之间,为微孔膜、微滤膜或微筛孔膜等。所述分散介质的孔径为0.2-100um,优选的为0.2-20um,更优选的为0.1-5um。

本发明所提供的一种脱硫脱氮协同吸收的一体化的工艺和设备,与现有技术相比有以下优点:吸收效率高,设备简单,投入成本低,降低污染的同时可实现氮硫元素资源化利用,具体如下:

其一,控制烟气中的氮氧化物和二氧化硫的组分配比,使二氧化氮和二氧化硫协同吸收,提高氮氧化物的吸收率,同时减少传统脱硫设备中必要的氧化工序,实现高效氮元素和硫元素资源化利用;其二,通过高效的吸收装置,特别是优选的微分散型反应器,使分散相(no2-so2)在微反应器中以微米级的气泡的形式与连续相相混合,增大了传质表面积,提高了传质效率,使反应能在几乎不受传质限制的情况下进行,提高了反应效率,增大no2-so2气体吸收率;其三,使用优选的微反应器设备,体积小,以两相压力差为推动力实现气-液混合,设备简单,降低了整个吸收装置的投入成本;其四,以氨水作为吸收剂时,吸收so2的同时,可生成亚硫酸铵溶液,亚硫酸铵溶液可高效吸收no2,同时将不稳定的亚硫酸铵氧化为硫酸铵,进一步的促进了吸收剂氨水对so2的吸收,两者相护促进,吸收产物为硫酸铵和硝酸铵混合副产品,其含氮量比单纯硫酸铵更高,可作为化肥使用,实现氮、硫元素的资源化利用。其五,对于传统焦化厂,烟气中no含量高,so2含量少,可采用双氧水工艺或臭氧氧化工艺将no氧化为no2,通过对焦化厂内部副产物硫膏的焚烧获得so2,两者协同吸收,实现对难处理固体硫膏以及烟气中nox的资源化处理。其六,可根据本发明的工艺,适当改进已有设备,使其满足日益严格的排放标准,如超低排放标准。现有的脱硫脱硝运行设备,根据前期的排放标准,比如nox排放200mg/m3以内,或150mg/m3以内设计;但随着环保要求的提高,部分区域的nox排放需要达到超低排放标准:nox排放在100mg/m3以内甚至可能要求在80mg/m3或甚至50mg/m3以内。已有的工艺下脱硫脱硝装置不再能满足要求;根据本发明的工艺要求,适当调整进料氮氧化物和二氧化硫的比例,结合已有的脱硫脱硝装置满足更高的排放标准;这大大减少重复建设的成本。

附图说明

图1为脱硫脱氮协同吸收的一体化设备系统示意图。

图2为实施例1-4拟合曲线图。

具体实施方式

附图中,各标号所代表的部件列表如下:

图1为脱硫脱氮协同吸收的一体化设备系统示意图,各标号代表的部件如下:1、进料装置,4、第一质量流量计,5、第二质量流量计,6、第三质量流量计,7、第一气体提供装置,8、第二气体提供装置,9、空气压缩机,10、平流泵,11、吸收剂储罐;2、吸收装置,12微反应器,3、气液分离装置,13气液分离罐。

为了使本技术领域人员更好的理解本发明,下面结合附图和实施方法对本发明作进一步的详细描述。

下面结合实例对本发明做进一步详细描述,应该理解,这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解,在阅读了本发明的讲授的内容之后,本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改,并进一步推广到相似其他磺化物的合成过程,这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

本发明提供一种脱硫脱氮协同吸收的一体化设备,用于处理废气,所述的废气包括且不限于焦化厂的烟气,或其他工厂以煤为主要燃料的锅炉的燃烧后尾气;所述焦化厂的烟气主要污染物以氮氧化物为主,包括少量二氧化硫;所述的其他工厂的烟气,主要污染物以二氧化硫为主。

其中所述氮氧化物主要包括且不限于no、no2、n2o3、n2o4等,所述的氮氧化物与和二氧化硫的比例,主要指经过氧化等工艺转化为no2的或以no2进行当量的氮氧化物与二氧化硫的比例。所述的氧化工艺包括且不限于用双氧水或臭氧氧化一氧化氮生成二氧化氮或高价的氮氧化物。

所述设备包括进料装置1、吸收装置2和气液分离装置3,所述进料装置1与所述吸收装置2连通,所述吸收装置2与气液分离装置3连通。

其中,进料装置包括第一气体提供装置7、第二气体提供装置8,用于提供so2、no2气体,空气压缩机9,用于提供压缩废气,吸收剂提供装置11用于提供吸收剂,平流泵10,用于输送吸收剂,所述装置还包括设置在管路上的第一质量流量计4、第二质量流量计5和第三质量流量计6,分别用于控制so2、no2气体以及废气的提供量。

吸收装置2包括一级微反应器,包括第一入口和第二入口,第一入口通过管路与第一气体提供装置7、第二气体提供装置8和空气压缩机9连通,第二入口通过管路与吸收剂提供装置11连通。所述第一气体提供装置7、第二气体提供装置8和空气压缩机9提供的so2、no2气体和废气与吸收剂提供装置11提供的吸收剂在吸收装置2内混合,形成反应液。所述吸收装置2的出口与气液分离罐13连通,反应液在气液分离罐13内进行气液分离后,气体经气液分离罐10排气口排出。

其中,所述吸收剂为碱性吸收剂,包括且不限于不同浓度的氨水,naoh溶液等。

在一个方案中,所述第一气体提供装置为储气罐;所述第二气体提供装置为储气罐或高压电弧放电装置或其组合。

在一个方案中,所述第一气体提供装置和第二气体提供装置分别提供so2、no2气体种的一种,或者第一气体提供装置和第二气体提供装置均提供包括含有不同含量的so2、no2的烟气。

在一个方案中,所述吸收装置2为吸收塔或微反应器。并且,优选地,所述吸收装置为微反应器;更优选地为微分散型反应器;微分散型反应器包含分散相模块、连续相模块和分散介质;

优选地,所述微反应器以no2-so2气体为分散相,通过微反应器内的分散介质,将no2-so2气体分散成10-200微米的微小液滴,并分散在连续相的吸收剂中。与传统的吸收塔吸收法相比,微反应器的分散液滴更小,表面积提高,可以迅速将no2-so2气体分散在吸收剂中,并通过反应的方式除去,提高吸收效率。

进一步地,所述微分散型反应器采用的分散介质包括且不限于平板状、管式型分散介质;进一步的,其分散介质特征在于:所述分散介质位于分散相模块和连续相模块之间,为微孔膜、微滤膜或微筛孔膜等。所述分散介质的孔径为0.2-100um,优选的为0.2-20um,更优选的为0.1-5um。

通过控制烟气中的氮氧化物和二氧化硫的组分配比,使二氧化氮和二氧化硫协同吸收,二氧化硫吸收后转化为亚硫酸根,亚硫酸根的存在提高了氮氧化物的吸收率,并将氮氧化物转化为硝酸根;同时氮氧化物的吸收,提高了吸收剂中亚硫酸根的氧化速率,可实现二氧化硫从吸收初期的亚硫酸根转化为硫酸根,减少传统脱硫设备中必要的氧化工序,实现高效氮元素和硫元素资源化利用。

本发明还提供一种脱硫脱氮协同吸收的方法,所述方法通过上述设备实现,所述方法包括:

将废气、二氧化硫so2、二氧化氮no2、吸收剂均通入吸收装置2;

检测吸收装置内氮氧化物nox和二氧化硫so2的含量;

根据所述吸收装置内氮氧化物nox和二氧化硫so2中一个的含量值,控制第一流量计4、第二流量计5和第三流量计6中的至少一个,进而调整二氧化硫so2,、二氧化氮no2、废气的供给量,使得吸收装置2二氧化硫so2与氮氧化物nox的含量满足一定的关系。

在一个方案中,所述氮氧化物和二氧化硫的含量关系为,当氮氧化物nox浓度x,在50<x<2500mg/m3,控制so2浓度y(mg/m3)在y>=3.78x-229;采用这样的方案吸收后尾气中nox达到<50mg/m3的标准;更优选的,控制so2浓度y(mg/m3)在y>3.78x-129;no2能被吸收剂吸收,吸收后尾气中氮氧化物nox达到<50mg/m3的标准。

在一个方案中,所述氮氧化物和二氧化硫含量关系为,当氮氧化物nox浓度x在100<x<=930mg/m3,控制二氧化硫so2浓度y(mg/m3)在y>=1.7x+209;或当氮氧化物nox浓度x在930<x<2500mg/m3,控制二氧化硫so2浓度y(mg/m3)在y>=4.17x-2234;no2能被吸收剂吸收,吸收后尾气中氮氧化物nox达到<100mg/m3的标准;更优选的,当氮氧化物nox浓度x在100<x<=930mg/m3,控制二氧化硫so2浓度y(mg/m3)在y>=1.7x+359;或当氮氧化物nox浓度x在930<x<2500mg/m3,控制二氧化硫so2浓度y(mg/m3)在y>=4.17x-1934;氮氧化物nox能被吸收剂吸收,吸收后尾气中氮氧化物nox达到<100mg/m3的标准;

在一个方案中,当烟气中二氧化硫so2的浓度为y(mg/m3),控制烟气中氮氧化物nox的浓度x(mg/m3),使得y<4.37x-107,或x>0.229y+24。采用这样的方案,烟气中so2被碱液吸收,全部被氧化为硫酸根。更优选的,控制烟气中no2的浓度x(mg/m3)为x>0.229y+44。此时,烟气中so2被碱液吸收,且全部被氧化为硫酸根。

在一个替换的方案中,可以采用no2与so2含量的烟气复合配比调节no2与so2之间的比例,即第一气体提供装置7和第二气体提供装置分别提供含有no2与so2含量的烟气。

在另一个替换的方案中,设置高压电弧放电装置,通过放电等方式产生no2来调整两者之间的比例。在一个方案中,高压电弧放电装置与所述气体提供装置组合。

在一个方案中,所述方法还包括预先确定氮氧化物和二氧化硫比例的步骤,所述步骤采用上述设备实现,所述步骤包括:

将废气、二氧化硫so2、二氧化氮no2、吸收剂均通入吸收装置2;

实时检测吸收装置2出口的混合气体中氮氧化物nox和二氧化硫so2的含量;

将no2和so2中的一个的含量固定到一个预定值,通过调整第一质量流量计4或第二质量流量计5,来调整no2和so2中另一个的含量的值。

当检测到吸收装置2出口的混合气体中氮氧化物nox和二氧化硫so2的含量低于预定值时,记录no2和so2中另一个的含量的值;

重复上述过程多次,记录多组no2和so2中一个的含量的预定值与no2和so2中另一个的对应值,之后进行作图得出两者关系曲线。

下面结合具体实施例1-4说明本发明预先确定氮氧化物和二氧化硫比例的步骤。

实施例1

打开空气压缩机,并分别将含有一定浓度no2、so2的标准气瓶打开,通过调节各自气路中的质量流量计得到不同配比和含量的混合气体,通入微反应器分散相入口,总流量为1.0l/min,通过烟气仪测定微反应器出口混合气体中no2、so2、o2的含量后,将5%naoh溶液通入微反应器连续相入口,流量为10ml/min,分别将so2在550-7000mg/m3(200ppm-2500ppm)范围内固定于一点,然后逐渐增加no2含量,室温下进行气体吸收,记录满足nox<100mg/m3,no2含量最大时,no2和so2含量分别对应的数据,记录为(no2,so2),得到一系列满足条件的点,数据如表1,作图如图2,标注“nox超标100r数据”和“nox超标100r2数据”。

当nox初始浓度250<x<=930mg/m3时,拟合得到so2浓度y(mg/m3):y=1.70x+209,r2=0.978,如图2标注“nox-100曲线1b”;当nox初始浓度x>930mg/m3时,拟合得到so2浓度y(mg/m3):y=4.17x-2234,r2=0.983,如图2标注“nox-100曲线1a”,也就是对于nox初始浓度x,当体系中so2浓度高于曲线1上值时,吸收后nox排放浓度满足100mg/m3要求。

实施例2

打开空气压缩机,并分别将含有一定浓度no2、so2的标准气瓶打开,通过调节各自气路中的质量流量计得到不同配比和含量的混合气体,通入微反应器分散相入口,总流量为1.0l/min,通过烟气仪测定微反应器出口混合气体中no2、so2、o2的含量后,将5%naoh溶液通入微反应器连续相入口,流量为10ml/min,分别将so2在550-7000mg/m3(200ppm-2500ppm)范围内固定于一点,然后逐渐增加no2含量,室温下进行气体吸收,记录满足nox<50mg/m3,no2含量最大时,no2和so2含量分别对应的数据,记录为(no2,so2),得到一系列满足条件的点,数据如表1,作图如图2,标注为“nox超标50数据”。

当nox初始浓度x>200mg/m3时拟合得到so2浓度y(mg/m3):y=3.783x-229,r2=0.992,如图2标注为“nox-50曲线2”;也就是对于nox初始浓度x,当体系中so2浓度高于曲线2上值时,吸收后nox排放浓度满足50mg/m3要求。

实施例3

打开空气压缩机,并分别将含有一定浓度no2、so2的标准气瓶打开,通过调节各自气路中的质量流量计得到不同配比和含量的混合气体,通入微反应器分散相入口,总流量为1.0l/min,通过烟气仪测定微反应器出口混合气体中no2、so2、o2的含量后,将5%naoh溶液通入微反应器连续相入口,流量为10ml/min,分别将no2在250-2260mg/m3(120ppm-1100ppm)范围内固定于一点,然后逐渐增加so2含量,室温下进行气体吸收,记录满足nox=0mg/m3,so2含量最小时,时,no2和so2含量分别对应的数据,记录为(no2,so2),得到一系列满足条件的点,数据如表1,作图如图2,标注“nox完全吸收数据”。

当nox初始浓度x>200mg/m3时,拟合得到so2浓度y(mg/m3):y=4.28x-178时,r2=0.993,如图2标注“nox完全吸收曲线3”。

也就是当so2浓度高于曲线3时,so2,no2都被吸收液吸收。

实施例4打开空气压缩机,并分别将含有一定浓度no2、so2的标准气瓶打开,通过调节各自气路中的质量流量计得到不同配比和含量的混合气体,通入微反应器分散相入口,总流量为1.0l/min,通过烟气仪测定微反应器出口混合气体中no2、so2、o2的含量后,将5%naoh溶液通入微反应器连续相入口,流量为10ml/min,分别将no2在250-2260mg/m3(120ppm-1100ppm)范围内固定于一点,然后逐渐增加so2含量,室温下进行气体吸收,记录满足so32-为0,so2含量最大时,no2和so2含量分别对应的数据,记录为(no2,so2),得到一系列满足条件的点,数据如表1,作图如图2,标注“so32-出现数据”。

当so2浓度y(mg/m3),拟合得到nox初始浓度x(mg/m3):y=4.37x-107,或x=0.229y+24时,r2=0.996,图2标注“so32-出现曲线4”也就是当nox浓度高于曲线4时,吸收液中的亚硫酸根全转化为硫酸根。利用no2协同吸收,解决so2吸收后需要进一步氧化的问题,直接将so32-氧化成so42-

表1实施例数据

实施例5

打开空气压缩机,并分别将含有一定浓度no2、so2的标准气瓶打开,通过调节各自气路中的质量流量计,使得通入微反应器分散相入口的总流量为1.0l/min混合气体中no2的含量为900mg/m3,so2的含量为1750mg/m3,氧气含量为9%,将5%naoh溶液通入微反应器连续相入口,流量为10ml/min,室温下进行气体吸收,测得吸收后气体中so2的含量为1mg/m3,nox含量为87mg/m3,满足nox<100mg/m3的排放标准。(符合范围当nox初始浓度900,即250<x<=930mg/m3时,实际输入so2浓度y1=1750(mg/m3):满足100排放要求线的曲线a1,y=1.70x+209=1739(mg/m3)。y1>y,操作点位于曲线a1左上空间,因此满足100的排放标准。)

实施例6

打开空气压缩机,并分别将含有一定浓度no2、so2的标准气瓶打开,通过调节各自气路中的质量流量计,使得通入微反应器分散相入口的总流量为1.0l/min混合气体中no2的含量为960mg/m3,so2的含量为3520mg/m3,氧气含量为10%,将5%naoh溶液通入微反应器连续相入口,流量为10ml/min,室温下进行气体吸收,测得吸收后气体中so2的含量为0mg/m3,nox含量为23mg/m3,满足nox<50mg/m3的排放标准。(nox初始浓度x=960mg/m3时,实际so2浓度y1=3520mg/m3:根据50排放标准限定曲线2,y=3.783x-229=3403;y1>y。操作点位于曲线2左上空间,因此满足50的排放标准。)

实施例7

打开空气压缩机,并分别将含有一定浓度no2、so2的标准气瓶打开,通过调节各自气路中的质量流量计,使得通入微反应器分散相入口的总流量为1.0l/min混合气体中no2的含量为1350mg/m3,so2的含量为5650mg/m3,氧气含量为10%,将5%naoh溶液通入微反应器连续相入口,流量为10ml/min,室温下进行气体吸收,测得吸收后气体中so2的含量为0mg/m3,nox含量为1mg/m3,此时气体中no2、so2均被吸收液吸收。(nox初始浓度x=1350mg/m3时,实际so2浓度5650mg/m3,完全吸收曲线3:y=4.28x-178=5600;y1>y。操作点位于曲线3左上空间,因此满足完全吸收条件。)

实施例8

打开空气压缩机,并分别将含有一定浓度no2、so2的标准气瓶打开,通过调节各自气路中的质量流量计,使得通入微反应器分散相入口的总流量为1.0l/min混合气体中no2的含量为1571mg/m3,so2的含量为6650mg/m3,氧气含量为10%,将5%naoh溶液通入微反应器连续相入口,流量为10ml/min,室温下进行气体吸收,测得吸收后气体中so2的含量为0mg/m3,nox含量为3mg/m3,此时气体中no2、so2均被吸收液吸收,同时对吸收液成分进行滴定分析,吸收液中不含so32-氧化成so42-,即所有so32-均被氧化为so42-。(nox初始浓度x=1571mg/m3时,实际so2浓度6650mg/m3,完全吸收曲线且出现亚硫酸根的限制曲线4:y=4.37x-107=6758,y1<y。操作点位于曲线4右下空间,因此满足完全吸收条件,且不出现亚硫酸根。)

实施例9

打开空气压缩机,并分别将含有一定浓度no2、so2的标准气瓶打开,通过调节各自气路中的质量流量计,使得通入微反应器分散相入口的总流量为1.0l/min混合气体中no2的含量为960mg/m3,so2的含量为3120mg/m3,氧气含量为10%,将5%naoh溶液通入微反应器连续相入口,流量为10ml/min,室温下进行气体吸收,测得吸收后气体中so2的含量为0mg/m3,nox含量为65mg/m3,数据点在曲线2与曲线1a之间,不能满足nox<50mg/m3的排放标准;但满足nox<100mg/m3的排放标准。

对比例1(需达到nox<100mg/m3的排放标准)

打开空气压缩机,并分别将含有一定浓度no2、so2的标准气瓶打开,通过调节各自气路中的质量流量计,使得通入微反应器分散相入口的总流量为1.0l/min混合气体中no2的含量为900mg/m3,so2的含量为1400mg/m3,氧气含量为9%,将5%naoh溶液通入微反应器连续相入口,流量为10ml/min,室温下进行气体吸收,测得吸收后气体中so2的含量为1mg/m3,nox含量为125mg/m3,数据点在曲线1a和1b以下,不能满足nox<100mg/m3的排放标准。

对比例2

打开空气压缩机,并分别将含有一定浓度no2、so2的标准气瓶打开,通过调节各自气路中的质量流量计,使得通入微反应器分散相入口的总流量为1.3l/min混合气体中no2的含量为225mg/m3,so2的含量为0mg/m3,氧气含量为10%,将5%naoh溶液通入微反应器连续相入口,流量为10ml/min,室温下进行气体吸收,测得吸收后气体中so2的含量为10mg/m3,nox含量为160mg/m3,数据点在曲线1a和1b之外,不能满足nox<100mg/m3的排放标准。

对比例3

打开空气压缩机,并分别将含有一定浓度no2的标准气瓶打开,通过调节各自气路中的质量流量计,使用喷淋塔对no2进行吸收,喷淋液为10%naoh,原料气进口no2的含量为250mg/m3,so2的含量为10mg/m3,氧气含量为10%,气体流量1l/min,将10%naoh溶液,流量为10ml/min,室温下进行气体吸收,测得吸收后气体中so2的含量为1mg/m3,nox含量为170mg/m3,数据点在曲线1a和1b之外,不能满足nox<100mg/m3的排放标准。

对比例4

打开空气压缩机,并分别将含有一定浓度no2的标准气瓶打开,通过调节各自气路中的质量流量计,使得通入微反应器分散相入口的总流量为1.3l/min混合气体中no2的含量为225mg/m3,氧气含量为10%,将以50ml的6%的na2so3溶液通入微反应器连续相入口,流量为10ml/min,连续相循环,室温下进行气体吸收,直到出口nox超标。测得吸收后气体中在80min后nox含量为150mg/m3,不能满足nox<150mg/m3的排放标准。达到排放标准期间,所用的na2so3摩尔数是no2的50倍,反应理论摩尔比为2:1,也就是实际用量是理论用量25倍。主要原因是亚硫酸盐不稳定,一部分作为吸收nox的反应剂外,还与被烟气中的氧气反应,消耗了大量的亚硫酸根。对比本发明so2与no2协同吸收,完全吸收情况下,两者摩尔比例约为3:1,是理论用量的1.5倍;若满足nox<150mg/m3的情况下,so2使用量更低,约为理论用量的1-1.4倍(参考对比例1)。本发明的工艺比使用亚硫酸根氧化吸收具有明显的优势。

通过上述实施例及对比例可以看出,通过本发明得到的规律来调整进气中no2、so2的含量,可以实现满足出口nox<50mg/m3、100mg/m3、150mg/m3以及吸收液中所有so32-均被氧化为so42-等要求。

以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。此外,尽管本说明书中使用了一些特定的术语,但这些术语仅仅是为了方便说明,并不对本发明构成任何限制。

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