專利名稱：一種雙級氨還原吸收法脫硫脫氮脫碳工藝的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種氨還原吸收法脫硫脫氮脫碳工藝。(二) 背景技術大氣中的so2有天然和人為兩個來源。人為來源包括礦物燃料燃燒和含硫物質工業生產過程。S02排放量較大的工業部門有火電廠、鋼鐵廠、有 色冶煉、化工、煉油、水泥等。S02污染屬于低濃度的長期污染，對人類、動植物都具有危害，對生態環境是種慢性、疊加的長期危害。我國清潔資源稀少，能源資源以煤炭為主，占一次能源消費總量的75 %。燃煤排放的二氧化硫連續多年超過2000萬噸，居世界首位，我國已成 為世界上第三大酸雨區和大氣環境污染最嚴重的國家之一。人類活動排放的NOx， 90%以上來自燃料燃燒過程，例如電廠鍋爐、 各種工業窯爐、民用爐灶、機動車及其它內燃機中的燃料高溫燃燒時，參 與燃燒的空氣中的N2和02會生成NOx，還有燃料中的含氮有機物氧化成 NOx。大氣中的NOx和光化學煙霧對人、動物和植物具有毒害作用。作為酸 性氣體，NOx僅次于S02形成酸雨、酸霧的大氣污染，已對生態環境造成 的巨大的危害。C02對全球性的不良影響主要是臭氧層損耗加劇和全球氣候變暖。中國 在已經簽署的(京都協議書)中承諾到2008年開始減少以上各種廢氣的排 放量。1、脫硫現有的脫硫途徑有三種燃料脫硫、燃燒過程脫硫和煙氣脫硫。煙氣 脫硫是目前世界上唯一大規模商業化應用的脫硫方式。按脫硫產物的回收否分為拋棄法和回收法；按是否有水參加和脫硫產物的干濕形態分為濕 法、半干法和干法三類工藝。半干法脫硫有旋轉噴霧干燥法(SDA法)、爐內噴鈣增濕活化法(LIFAC)、 煙氣循環流化床(CFB)、增濕灰循環(NID)等。下面簡單介紹主要幾項半干法的優缺點1.1噴霧干燥法(SDA法)該法流程是前置一套石灰乳槳液的制備系統，由槳泵通過高速旋轉的霧化器送入反應器中同煙氣接觸，使S02與吸收劑霧粒發生作用生成CaS03 和CaS04顆粒，經電除塵器捕集固態的CaS04，其效率可達80%—85%。該法 要求較高水平的自動控制系統。缺點該法投資占電廠總投資的12%，電耗占總發電量的1%，脫硫運 行成本為1230元/tso2，發電運行成本增加3分/kw h，工藝流程復雜，脫 硫效率為80%，設備占地面積大，不能脫氮，設備阻力高。 1.2爐內噴鈣增濕活化法(LIFAC):該法是采用石灰石往爐膛內噴射工藝，并將未反應的一部分石灰輸送 到活化反應塔進行增濕，然后再到靜電除塵器中收集。該系統是由爐堂內 噴射(占總投資的10%)、煙氣增濕及灰再循環(占總投資的85%)、加濕灰 槳再循環(占總投資的5%)三大部分組成。該法工藝流程較簡單，設備占 地面積較小。缺點脫硫終止物與灰一起堆放，沒有再利用。脫硫率低，僅為70%， 不能脫氮，設備阻力較高。例如南京下關電廠二套12. 5萬kw采用芬蘭富騰集團公司提供的脫硫 裝置，設備總投資800萬美元；江寧制粉廠投資120萬元人民幣，其設備 投資占發電廠總投資比例的5%;耗電為500kw/h，電耗占總發電量的1.5%; 脫硫運行成本為1290元/tS02，發電運行成本增加1. 69分/kw. h。2、脫氮對于固定源NOx污染的控制主要有三種方法1)燃料脫氮；2)改進燃燒方式和生產工藝；3)煙氣脫硝。第一種方法燃料脫氮技術至今尚未開發成功。第二種方法尚未達到全 面實用的階段。第三種方法目前有氣相反應法、液體吸收法、吸附法等。2.1氣相反應法有三類，包括2.1.1電子束照射法和脈沖電暈等離子體法它是利用高能電子產生的自由基即將N0氧化成N02，再與H20和跳作 用生成朋4恥3化肥并加以回收，可同時脫硫脫硝。 2.1.2低溫常壓等離子體分解法-它是利用超高壓窄脈沖電暈放電產生的高能活性粒子撞擊N0x分子，使 其化學鍵斷裂分解為02和N2的方法。以上兩種方法處于中試和小試中。 2. 1. 3選擇性催化還原法、選擇性非催化還原法等-它是在催化或非催化條件下，用NH3、 C等還原劑將N0x還原為無害的 &的方法。該法凈化效率高。其缺點是工藝設備復雜、投資大、運行費用高、浪費大量的氨、不能回收N0x。2.2液體吸收法液體吸收法脫除NOx可以用水、堿溶液、稀硝酸、濃硫酸作為吸收液。 由于N0極難容于水或堿溶液，脫硝效率一般不高。與氣相反應法相比，該法具有工藝設備簡單、投資少、能回收N0x、具有一定的經濟效益。其最大缺點是凈化效率低。2. 3吸附法吸附法脫除NOx常用有分子篩、活性碳、天然沸石、硅膠及泥煤等，其中硅膠、分子篩、活性碳等有催化性能。該法脫硝效率高，能回收N0x，但 因吸附容量小、吸附劑用量多、設備龐大、再生頻繁等，應用不廣泛。 3、脫碳據了解，目前還沒有人提出治理C02的方法。
發明內容本發明目的在于提供一種工藝簡單、成本低廉的雙級氨還原吸收法脫 硫脫氮脫碳工藝。所述的雙級氨還原吸收法脫硫脫氮脫碳工藝，包括采用氨水吸收工業 廢氣中的S02、 N0x、 C02等廢氣，并生成硫酸銨、硝酸銨、碳酸氫銨、氨基磺酸銨、氮氣等。 1基本原理將氣相的氨、氣相的N0x、 S02、 C02和水蒸汽，在廢氣處理裝置第一級 反應器內進行以下化學反應1.1脫硫的化學反應式為NH3 + H20 + S02 — NH4HS03+ (NH4) 2S031.2脫氮的化學反應式為-NH3 + NO + N02 + H20 — N2 t + H20 +腳031.3脫碳的化學反應式為NH3 + C02 +H20 — NH4HC03以上三種反應在第一級反應器中反應速度極快，只需0. 2秒時間。 1. 4在第二級反應器中，將以上反應物與廢氣中的NOx進行以下化學反應 (NH4) 2S03+ NH4HS03+ NO + N02 —N (OH) (NH4S03) 2+ NH3+H20 + (NH4) 2S04 + N21當在S0/—和HS03—離子存在時，羥胺二磺酸銨變成氨基磺酸銨和硫酸氫銨N (OH) (NH4S03) 2+ (NH4) 2S04+NH4HS03— (NH4) NH2S03+ (NH4) HS04 整理得(NH4) 2S03+NH4HS03+N0+N02 +NH3—(NH4) NH2S03+ (NH4) 2S04+H20+ N21 1.5最后結果NH3 + NO + N02 + S02 + C02 + H20 — (NIU NH2S03+ (NHJ 2S04+ N21 +歸03+歸C03以上反應最終生成物為硝酸銨NH4N03、硫酸銨(NH4) 2S04、氨基 磺酸銨(NH4) NH2S03、碳酸氫銨(NH4) HC03和氮氣N2。氨基磺酸銨、硫酸銨、硝酸銨、碳酸氫銨溶液經幾多次循環使用后， 最后因過飽和結晶而沉淀在池底部。 1.6技術參數脫氮效率可達90%以上，脫硫效率最高可達95%以上、脫碳效率可達90%以上。溫度在攝氏0 300度以內，壓力在O. 5MPa以內。 2過程描述所述的工業廢氣可以為燃燒煤、油、煤氣或天然氣時產生的廢氣或工 業生產過程中揮發的廢氣，其有害成分通常包括S02、 NOx、 C02。進一步，所述的雙級氨還原吸收法脫硫脫氮脫碳工藝包括下述步驟1) 、在第一級反應器中，氨水與廢氣中的S02、 N0x、 C02反應生成亞硫 酸銨、亞硫酸氫銨、硝酸銨、碳酸氫銨溶液。2) 、上述反應所得到的溶液噴入第二級反應器中，與廢氣中的N0x在再次進行反應，生成氨基磺酸銨、硫酸銨、硝酸銨、碳酸氫銨溶液。3) 、以上溶液經多次循環使用后因過飽和而結晶，該結晶體通過分離 機脫水、干燥機干燥后成為可銷售的銨肥。3有益效果1) 本發明能同時脫除多種有害氣體，脫除效率高。該法還可以脫除煙 氣中的多種有害物質，如氮氧化物、氟化氫、氯化氫、二氧化碳等廢氣。2) 本發明最終得到的產品為銨肥，它可直接廣泛用于農用化肥或作為 復混化肥的原料。終止物再利用后有可觀的經濟效益。3) 因化學反應時間極短，從而極大地減少了設備投資成本、設備的體 積和占地面積。設備阻力小，脫除效率很高。4) 工藝設備簡單、投資小、運行費用低、氨損失少(只產生很少的氮 氣)、能回收N0x。(四) 說明書附1為實施例所述雙級氨還原吸收法脫硫脫氮脫碳工藝的工藝流程圖。
具體實施方式
下面結合實施例對本發明作進一步說明，但本發明的保護范圍并不限 于此。 '結合
圖1， 一種雙級氨還原吸收法脫硫脫氮脫碳工藝，包括下述步驟(1) 、工業廢氣6在第一級反應器1中與氨8和水7充分混合并起化 學反應，生成的終止物被收集到水封槽4和終止物池5內。(2) 、終止物池5內溶液與氨8和水7共同進入第二級反應器2中與 氮氧化物反應，經過脫水脫霧裝置3后的干凈煙氣通過引風機9和煙囪10 排放，被脫除的水霧流到水封槽4和終止物池5內。(3) 步驟(2)中的反應液進入終止物池5進行固體沉淀。終止物池5 由兩個上部互通的池組成。當第一個池滿后，液體溢流至另一池中。(4) 在第一池中沉淀的結晶固體被輸送到固液分離裝置進行分離，所 得固體經干燥后為可銷售的成品，所得液體再返回到終止物池5內。
權利要求
1. 一種雙級氨還原吸收法工藝，其特征在于工藝流程如下工業廢氣在廢氣處理裝置第一級反應器中與氨水反應生成鹽類終止物，將該鹽類終止物加入廢氣處理裝置第二級反應器中再與廢氣反應。
2、 根據權利要求l所述的雙級氨還原吸收法工藝，其特征在于所述的 在廢氣處理裝置第二級反應器中經多次循環的液體因蒸發和過飽和結晶而 產生固體沉淀物，將該終止物進行固液分離，固體經脫水、干燥后銷售， 液體在廢氣處理裝置第二級反應器中循環使用。
3、 根據權利要求2所述的雙級氨還原吸收法工藝，其特征在于所述的 循環液體和分離出的液體經補充一定量的氨水后在廢氣處理裝置第二級反 應器中循環使用。
4、 根據權利要求1所述的雙級氨還原吸收法工藝，其特征在于所述工 業廢氣為燃燒煤、油、煤氣或天然氣時產生的廢氣或工業生產過程中揮發 的廢氣，其有害成分包括S02、 NOx、 C02、 HCL、 HF等無機鹽類氣體。
5、 根據權利要求l所述的雙級氨還原吸收法工藝，其特征在于所述的 第一級反應器和第二級反應器優先選用文丘里反應器，但不局限于此。
6、 根據權利要求l所述的雙級氨還原吸收法工藝，其特征在于所述的 廢氣處理裝置同時具有脫水、脫霧功能。
7、 根據權利要求1所述的雙級氨還原吸收法工藝，其特征在于所述的 氨水是用液氨、農用氨水、工業氨水、廢氨水等用水調節所需濃度而成的。
全文摘要
本發明涉及一種雙級氨還原吸收法脫硫脫氮脫碳工藝，包括工業廢氣在廢氣處理裝置第一級反應器中與氨水反應生成鹽類終止物，將該鹽類終止物加入廢氣處理裝置第二級反應器中再與廢氣反應。本發明能同時脫除多種有害氣體，脫除效率高。該法還可以脫除煙氣中的多種有害物質，如氮氧化物、氟化氫、氯化氫、二氧化碳等廢氣；本發明最終得到的產品為銨肥，可直接廣泛用于農用化肥或作為復混化肥的原料，終止物再利用后有可觀的經濟效益；化學反應時間極短，從而極大地減少了設備投資成本、設備的體積和占地面積，設備阻力小，脫除效率很高；工藝設備簡單、投資小、運行費用低、氨損失少。
文檔編號B01D53/60GK101224380SQ20071006673
公開日2008年7月23日 申請日期2007年1月16日 優先權日2007年1月16日
發明者李長康 申請人:李長康