一种脱硝用氯化铁的再生方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种脱硝用氯化铁的再生方法，属于大气污染控制和相关环境保护技 术领域。
【背景技术】
[0002] 人类活动产生的氮氧化物(NOx)主要包括NO和NO2，其中由燃料燃烧产生的占90% 以上，其次是硝酸生产、化工制药的硝化反应、金属表面和半导体处理等工业过程。NO x对人 有致毒作用，大量的氮氧化物排放还是引起大气光化学雾和酸雨的主要原因之一。中国环 境状况公报统计数据表明我国城市酸雨中氮氧化物的贡献在不断增加，一些地方的酸雨污 染性质已开始由硫酸型向硝酸根离子不断增加的复合型转化（国家环保部：2010年中国环 境状况公报）。近年来，国家新制定了一些新法律、法规，对氮氧化物特别是火电等燃烧过程 排放的氮氧化物作出了更加严格的控制和减排规定。
[0003] -般地，火力发电厂等以化石燃料燃烧产生的烟气中的氮氧化物浓度约为几百到 几千ppm，其中90%以上是一氧化氮。目前选择性催化转化法(SCR)是目前治理烟气NO x的主 要手段之一，但催化剂对运行条件要求严格，需要氨作为还原剂，气流中含有硫化物和粉尘 等对催化剂的寿命影响很大，特别是对以煤为燃料的火电厂的运行费用很高;湿法是采用 溶液对各种工业过程产生的NO x进行吸收，是低温排放源处理的主要方法，主要有氧化吸收 法和还原吸收法两种，其中，氧化法是采用臭氧、过氧化氢和次氯酸钠等作为氧化吸收剂， 进行吸收处理;还原法是采用亚硫酸钠、硫化钠和尿素等作为还原剂，进行吸收处理。但对 含一氧化氮较多氮氧化物，由于一氧化氮在溶液中的溶解度很小，吸收效率较低，药剂较 贵，运行费用高。因此，急需开发新的氮氧化物净化和处理技术。
[0004] 本发明的目的是提供一种脱硝用氯化铁的再生方法，用于从气流中去除氮氧化 物。
【发明内容】
[0005] 本发明所要解决的技术问题是提供一种脱硝用氯化铁再生方法，用于在气-固反 应塔内氯化铁固体颗粒与气流中的氮氧化物发生化学反应而生成的固体产物的再生，并可 回收硝酸。
[0006] 本发明所要解决的另一个技术问题是提供上述脱硝用氯化铁再生方法的专用装 置，具有操作方便、处理效率高、处理量大的特点。
[0007] 本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为:一种脱硝用氯化铁的再生方法， 其特征是把在气-固反应塔内氯化铁固体颗粒与气流中的氮氧化物发生化学反应而生成的 固体产物导入氯化铁再生炉，在真空或惰性气体保护氛围中加热到一定温度，释放出被反 应吸收的氮氧化物，使固体产物重新转化为氯化铁，待被吸收的氮氧化物释放完后，再向氯 化铁再生炉导入氯化氢气体，使固体产物中含有的氧化铁和氧基氯化铁等转化氯化铁，从 而达到再生的目的。
[0008] 所述的氯化铁再生炉结构形式可采用化工单元操作常用的气-固接触反应器，如 固定床、沸腾床、流动床，循环流化床或移动床等反应器，也可采用带机械搅拌的反应釜，可 采用序批投料和连续投料方式，具体可参看化工反应相关设备手册，效果大体相当。以序批 投料的固定床立式反应器为例，所述的再生炉设置有所述的固体产物加入口，惰性气体进 口（氯化氢气体进口），氮氧化物气体排出口（或抽真空口）和气态氯化铁排出口等。
[0009] 再生炉内压力一般为常压或负压(真空），常压下所述的固体产物的加热温度范围 一般为75°C以上，优选温度范围为95°C_350°C，负压下加热温度可低些。实际操作过程，加 热温度高，所述的固体产物分解速度快，加热可采用电加热、导热介质加热、电磁加热或微 波加热等多种手段，效果相当。所述的固体产物再生过程释放出的氮氧化物可通过氧化吸 收的方式制备硝酸，相关工业技术成熟，具体可参看有关化工手册。待固体产物所吸收的氮 氧化物全部释放后，进一步向再生炉导入氯化氢气体，使固体产物中的氧化铁和氧基氯化 铁等物质与氯化氢气体发生反应而转化为氯化铁。氯化氢气体浓度(体积比，载气为惰性气 体)一般为〇.〇5%-100%，可根据反应器结构、操作条件等参数设定，浓度高反应快，对气体 为流动相时，氯化氢气体浓度优选1 %-30 %。常压下氧化铁和氧基氯化铁与氯化氢气体的 反应温度一般为常温以上，优选温度范围为30°C_350°C，反应温度较高有利于反应进行，但 反应温度较高时，常压下为95°C以上时，氯化铁将升华为气态氯化铁，再通过冷凝后得到固 体氯化铁。本发明所述的惰性气体为不参与反应的气体，如氮气或氩气或二氧化碳气体等。 [0010]为加快固体产物中的氧化铁和氧基氯化铁等物质转化为氯化铁的反应过程，也可 待固体产物中的氮氧化物全部释放后，向再生炉内加入浓盐酸，可使固体产物浸没浓盐酸 中，再通入氯化氢气体，其他过程不变。所述的浓盐酸浓度一般在5%以上，浓度越高，反应 越快。
[0011] 本发明所述的一种脱硝用氯化铁的再生方法得到的固体氯化铁可以直接导入气-固反应塔，与气流中的氮氧化物发生反应，也可以经气化后制备脱硝用氯化铁固体颗粒。所 述的氯化铁再生炉可以作为制备脱硝用氯化铁固体颗粒的气化炉使用，制备脱硝用氯化铁 固体颗粒的工艺过程可参看本发明申请人的另一个发明专利申请。把再生炉同时作为制备 氯化铁固体颗粒的气化炉时，所述的再生炉的上部还设置有连接管与冷却器连通，所述的 连接管上还设置有惰性气体载气进口，所述的冷却器通过氯化铁固体颗粒排出管与气-固 反应塔连通，所述的气-固反应塔设置有被处理气体进口和净化后气体出口。气化炉内压力 为常压或负压，常压下加热温度范围一般大于95°C，优选温度范围为150°c-350°c。
[0012] 本发明所述的气-固反应塔可采用化工单元操作常用的固定床、移动床、沸腾床、 流化床和循环流化床等气-固接触反应设备，可采用顺流、逆流和错流等多种形式，具体可 参看化工反应相关设备手册，效果大体相当，也可参看本发明申请人的另一个发明专利申 请。所述的氯化铁固体颗粒与氮氧化物在气-固反应塔内的常压下的反应温度范围一般为 25。095。(3。
[0013] 本发明的优点在于:把在气-固反应塔内氯化铁固体颗粒与气流中的氮氧化物发 生化学反应而生成的固体产物导入氯化铁再生炉，在氮气等惰性气体保护氛围中或抽真空 后加热，释放出被吸收的氮氧化物，进一步向再生炉导入氯化氢气体，使固体产物中的氧化 铁和氧基氯化铁等物质转化氯化铁，从而达到氯化铁再生的目的，并可回收硝酸。所述的氯 化铁再生炉也可以作为制备脱硝用氯化铁颗粒的气化炉使用，氯化铁再生后可循环使用， 具有投资成本和运行费用低，操作简单、处理效率高，处理量大的特点。
【附图说明】
[0014] 图1为本发明实施例所用一种脱硝用氯化铁的再生方法的固定床装置示意图。其 中：1氯化铁再生炉；2惰性气体进口（或氯化氢气体进口）； 3网板;4固体产物加入口； 5氮氧 化物气体排出口（或抽真空口）；6气态氯化铁排出口；7检修口。
[0015] 图2为本发明实施例所用一种脱硝用氯化铁再生炉作为制备氯化铁固体颗粒气化 炉的装置示意图。其中：1氯化铁再生炉;2惰性气体进口（或氯化氢气体进口）；3网板;4固体 产物加入口； 5氮氧化物气体排出口（或抽真空口）；6气态氯化铁排出口； 7检修口；8载气进 口； 9冷却器;10氯化铁固体颗粒排出管；11气-固反应塔;12净化后气体出口； 13被处理气体 进口； 14反应后固体颗粒排出口。
【具体实施方式】
[0016] 以下结合附图和实施例对本发明作进一步详细描述。
[0017] -种所述的脱硝用氯化铁的再生方法的固定床装置示意图如图1所示。所述的装 置的氯化铁再生炉（1)的下部设置有惰性气体进口（或氯化氢气体进口）（2)，在炉体的上部 设置有固体产物加入口（4)，氮氧化物气体排出口（或抽真空口）（5)和气态氯化铁排出口 (6)，炉内设置有网板(3)用于放置所述的固体产物，下部还设置有检修口（7)。
[0018] 处理工艺流程是先通过固体产物加入口（4)向氯化铁再生炉（1)内网板(3)上加入 脱硝反应后固体产物，然后通过惰性气体进口（或氯化氢气体进口）（2)充入氮气或氩气或 二氧化碳等惰性气体置换再生炉内的空气(也可以先抽真空除去空气后充入惰性气体），在 再生炉内惰性气体保护氛围中（或抽真空）加热到一定温度，通过氮氧化物气体排出口（或 抽真空口）（5)释放出被吸收的氮氧化物，使固体产物重新转化为氯化铁，待被吸收的氮氧 化物排放完毕后，再通过惰性气体进口（或氯化氢气体进口）（ 2)向再生炉导入氯化氢气体， 使固体产物中含有的氧化铁和氧基氯化铁等物质转化氯化铁，如果炉内温度大于95°C时，