專利名稱：一種濕法脫硫脫硝的方法
技術領域：
本發明屬于化工領域，具體為化學濕法脫硫脫硝工藝。
背景技術：
近幾年來，國家加強了對大氣環境的監察和治理，制定了相關政策和煙氣排放標 準，在煙氣排放標準中對SO2含量作了嚴格規定。各地區環保部門嚴格執法，超標排放的企 業被限期整改或者停產整改，不達標必須關閉。在這種形勢下各種脫硫工藝應運而生。脫 硫工藝分濕法、干法和半干法。干法和半干法因脫硫率低、運行成本高等缺點很少采用。現 在使用的絕大多數是濕法脫硫工藝。濕法脫硫方法很多，如堿液脫硫、氨法脫硫、石灰脫硫、 石灰石石膏脫硫等。堿液脫硫投資少、脫硫率高，但是因為脫硫成本高、脫硫廢液會造成二 次污染，很少采用。現在世界上使用最多的、最成熟的工藝是石灰石石膏濕法脫硫，這一工 藝最早是由英國皇家化學工業公司提出，由于這一工藝具有脫硫率高、脫硫劑(石灰石)便 宜等優點，這一工藝很快被其它國家采用，近幾年來我國也引進了這一脫硫工藝技術，而且 成為國內應用最多的工藝技術。石灰石石膏濕法脫硫工藝雖然具有上述優點，也有很嚴重的缺點。其一是固定資 產投資大、脫硫成本高，一個有2臺200MW發電裝置的發電廠上一套石灰石-石膏脫硫裝置 需投資近億元，每年脫硫運行費用4000萬元，平均每度電0.015元。其二是石膏難以利用， 大部分電廠產生的石膏仍堆積在山溝等地，等于把一種氣體污染物(SO2)變成了固體污染 物-石膏。
其三是設備笨重、功率大，運行費用中電費佔了 2/3，平均每度電0.01元。煙氣中的另一種污染物是氮氧化物，主要有NO和NO2,通稱為N0X。西方國家對煙氣 中的NOx有嚴格的規定，為了加強環境保護，我國近期也將出臺更為嚴格的煙氣排放的NOx 含量標準。因此脫硝問題也成為發電等企業亟待解決的重要問題了。世界上脫硝主要用干法，有SCR法、SNCR法和SNCR/SCR法，用的最多、最成功的是 SCR法。該法在催化劑作用下用氨和尿素將NOx還原成N2,脫硝率能達到70-90%。該法最 大的缺點也是固定資產投資大，運行費用高，一般投資需160元/kw左右，運行費用0.015 元/kwh以上，與石灰石-石膏濕法脫硫相近。現在需要研究出一種不僅能脫硫還同時能脫硝的方法，而且固定資產投資和運行 費用都要少。
發明內容
1、本發明既能脫硫同時能脫硝，簡言之，先用稀硝酸和尿素的混合液脫硝，再用氨 鹽水脫硫。2、脫硝首先在脫硝液儲桶(3)內制備含HN0315%左右、含尿素[CO(NH2)2] 15%左右的脫 硝液，并用氯化鈣鹽水冷卻到15°C左右，把脫硝液從G 口送入脫硝塔(2)的噴淋層(18)。煙 囪煙氣經布袋除塵器除塵后用加壓風機從E 口送入脫硝塔，在脫硝塔內煙氣與從噴淋層噴淋下來的脫硝液在填料層(19)充分反應，生成N2、CO2和NH4NO3,反應式如下Ν0+Ν02+Η20 = 2HN02CO (NH2) 2+HN02+HN03 = N2+C02+NH4N03+H20N2和CO2隨煙氣從塔頂F 口排出，經斜板式氣水分離器(17)分離液滴后，進入脫 硫塔(4)脫硝液從塔下部H 口排出送回脫硝液儲桶(3)循環脫硝。脫硝液溫度保持在15°C
左右ο反應生成的NH4NO3逐步富積在脫硝塔底部，當冊4而3濃度達到40%左右時，從M 口 將硝酸銨抽出，用氨水中和到中性或者微堿性，作為優質液體氮肥銷售，或者進一步加工成 硝酸銨鈣氮肥銷售。請見圖1、圖3。3脫硫首先在脫硫液儲桶(1)內制備合格的脫硫液，使脫硫液中NH3濃度為15% 左右，NaCL濃度為25%左右。經過脫硝塔以后煙氣溫度由170°C左右降到80°C以下。煙氣從A 口進入脫硫塔
(4)，用泵將脫硫液儲桶(1)內的氨鹽水送到脫硫塔上部WCpC2口進入噴淋裝置(16)，從 噴淋裝置噴淋下來的氨鹽水與進塔的煙氣逆流相遇，迅速反應，煙氣中的SO2與氨鹽水中的 NH4OH和NaCL反應生成NH4CL和Na2SO3,反應式如下S02+2NH3+H20+2NaCL = 2NH4CL+Na2S03從D 口出塔的脫硫液循環送到噴淋裝置繼續脫硫。當脫硫液中Na2SO3濃度為25% 左右，NH4CL濃度為20%左右時，將d伐打開，c伐關小，將脫硫液取出，送到鹽水冷卻器(6)。已經脫硫的凈煙氣經斜板式氣水分離器(15)分離液滴之后，進入濕式電除塵器
(5)，進一步將煙氣中夾帶的脫硫液分離下來返回脫硫塔，凈煙氣通過煙 放空。在脫硫過程中還可以將煙氣中的NOx再脫掉一部分，主要反應為2N0+02 = 2N022N02+H20 = ΗΝ03+ΗΝ02NH3+HNO3 = NH4NO3NH3+HN02 = NH4NO2送到鹽水冷卻器(6)的脫硫液經冷凍氯化鈣鹽水冷卻溫度降到0°C左右，這時 Na2SO3結晶淅出，經離心機(7)脫水，再經氣流干燥器⑶干燥，成為Na2SO3產品。從離心機(7)出來的母液送到吸氨器(9)吸氨，氨母液流到氨母液儲桶(10)，將儲 桶內的氨母液送到鹽淅結晶器(11)，在氨母液溫度低于15°C的條件下向鹽淅結晶器加入 洗凈的固體氯化鈉，由于同離子效應，氨母液中的氯化銨結晶淅出，經稠厚器(12)沉淀，經 離心機(13)脫水，經轉筒干燥機(14)在105°C條件下干燥，成為NH4CL產品。從離心機(13)出來的母液送到脫硫液儲桶(1)，再加入部分NH3和NaCL，調制成 合格的氨鹽水，供脫硫使用。請見圖1、圖2。2、本發明的優勢(1)脫硫反應速度快、脫硫率高石灰石_石膏濕法脫硫反應是在固相(石灰石)和液相(H2SO3溶液)之間進行，反應慢。本發明脫硫反應是在液相中進行，反應速度快，脫 硫率高，脫硫率在95%以上。
(2)本發明脫硫工藝設備簡單，固定資產投資比石灰石_石膏濕法脫硫減少60%左右。本工藝所用設備除離心機泵等設備以外，大部分設備是常壓非標準設備，為化工常用 設備。(3)本發明脫硫不用花費任何費用，還能創造利潤。本發明把煙氣中的SO2當作 一種化工原料利用，每脫1噸SO2理論上可以生產1. 67噸NH4CL和1. 97噸Na2SO3。以一個 2X200MW的電廠為例，每年以脫硫8萬噸計，每年可以附產Na2S0315萬噸，NH4CL13萬噸。 每年創產值4億元左右，創利潤0. 6億元左右。加上國家每度電補助0. 015元，全年利潤為 1. 0億元左右。平均每脫1噸SO2盈利1250元。而用石灰石-石膏濕法脫硫每年需4000 萬元左右脫硫費用。換言之，用本藝脫硫比用石灰石-石膏濕法脫硫每年創造利潤1.4億 兀左右。(4)本發明在脫硫的同時還可以脫硝，脫硝率在70%以上。因脫硝產生的硝酸氨 可以外銷，因此本法比SCR法固定資產投資和脫硝運行費用減少70%左右。(5)本發明在脫硫脫硝過程中不排放任何廢物。
圖1為濕法脫硫脫硝工藝流程圖。圖中1為脫硫液儲桶，2為脫硝塔，3為脫硝液 儲桶(用氯化鈣鹽水冷卻)，4為脫硫塔，5為濕式電除塵器，6為氯化鈣鹽水冷卻器，7和13 為離心機，8為氣流干燥器，9為高位吸氨器，10為氨母液儲桶，11為鹽淅結晶器，12為稠厚 器，14為轉筒干燥機。圖2為噴淋脫硫塔結構示意圖。圖中A為煙氣進口，B為凈煙氣出口，Cp C2為脫 硫液進口，D為脫硫液出口。15為斜板式氣水分離器，16為噴淋裝置。圖3為噴淋填料式脫硝塔結構示意圖。圖中E為煙氣進口，F為脫硝后煙氣出口， G為脫硝液進口，H為脫硝液出口，M為硝酸氨液出口。17為斜板式氣水分離器，18為噴淋 層，19為填料層。
具體實施例方式1、本發明工藝的主要設備為脫硫塔和脫硝塔。現以2X200MW發電廠脫硫脫硝為 例，設計并制造一臺噴淋式脫硫塔和一臺噴淋填料式脫硝塔。(1)基礎數據2臺200MW發電機，配2臺670t/h鍋爐。煙氣總流量150萬m3/h煙氣含SO2 10000mg/m3 含 N0x600mg/m3凈煙氣含SO2 200mg/m3 脫硫率98%凈煙氣含Nox 200mg/m3 脫硝率70%以上。液氣比為10L/m3，空塔速度3m/s左右。(2)脫硫塔根據基礎數據計算，塔直徑D = 14m,塔高H = 35m.空塔速度為2. 7m/s。第一層噴淋層距塔頂2m，噴淋層間距1. 6m煙氣進口管中心線距塔底3m，正常運行 時塔底液位保持在1.5m左右。塔頂部安裝了斜板式氣水分離器(15)。噴淋裝置(16)安裝三層，每一層安裝噴咀數為20只/m2。噴咀用PVC制造，為螺旋型，噴咀孔徑4-6mm。脫硫塔用厚15mm的PVC板制造，用角鋼制作保護鋼架。2脫硝塔根據計算塔直徑D = 14m,塔高H = 20m,空塔速度2. 7m/s。噴淋層(18)距塔頂3m,噴淋層距第一層填料層3m，每層填料層高0. 5m共三層，層間距lm。填料層裝填瓷拉西 環，呈亂堆狀。煙氣進口管中心線距塔底5m。3、其它標準設備從生產廠購置，非標設備可以自己制造。4、將全部設備按照圖1用管線連接，管通上需加裝伐門并和泵連接。5、按照“發明內容”中所述方法操作，即可脫除煙氣中的SO2和N0X，又能生產出三 種產品 _Na2S03、NH4CL 和 NH4NO3 液。
權利要求
一種濕法脫硫脫硝的方法，其特征在于利用含NH315％左右、含NaCL25％左右的氨鹽水為脫硫液脫除煙氣中的SO2，生成Na2SO3和NH4CL兩種產品；利用含HNO315％左右、含CO(NH2)215％左右的混合液為脫硝液脫除煙氣中的NOx，放出N2和CO2氣體，生成NH4NO3產品，反應方程式分別為SO2+2NH3+H2O+2NaCL＝2NH4CL+Na2SO3NO+NO2+H2O＝2HNO2CO(NH2)2+HNO2+HNO3＝N2+CO2+NH4NO3+H2O
2.根據權利要求1所述的一種濕法脫硫脫硝的方法，其特征在于脫硫脫硝工藝的主 要設備有脫硫液儲桶(1)、脫硝塔(2)、脫硝液儲桶(3)、脫硫塔(4)、濕式電除塵器(5)、氯化 鈣鹽水冷卻器(6)、離心機(7、13)、氣流干燥器(8)、高位吸氨器(9)、氨母液儲桶(10)、鹽淅 結晶器(11)、稠厚器(12)、轉筒干燥機(14)等。
3.根據權利要求1所述的一種濕法脫硫脫硝的方法，其特征在于脫硝的工藝流程為， 把脫硝液儲桶(3)內已經制備好并冷卻到15°C左右的脫硝液送到脫硝塔(2)上部，煙囪煙 氣經布袋除塵器除塵后用加壓風機從下部送入脫硝塔，煙氣和脫硝液在塔內逆流相遇，迅 速反應，脫除了 NOx ；脫硝液從脫硝塔下部排出進入脫硝液儲桶(3)循環脫硝；已脫硝的煙 氣從塔頂排出，進入脫硫塔(4)；脫硝生成的NH4NO3富集在塔底部，當NH4NO3濃度達到40% 左右時，將NH4NO3液抽出，用氨水中和到中性或者微堿性，以產品出售或者進一步加工成硝 酸氨鈣等產品。
4.根據權利要求1所述的一種濕法脫硫脫硝的方法，其特征在于脫硫的工藝流程為， 從脫硝塔(2)出來的煙氣溫度從170°C左右降到80°C以下，進入脫硫塔(4)，在塔內與從脫 硫液儲桶(1)送來的氨鹽水逆流相遇，迅速反應，脫除了 SO2 ；已脫硫脫硝的凈煙氣從塔頂 出來進入濕式電除塵器(5)，將煙氣中夾帶的脫硫液分離下來返回脫硫塔，凈煙氣通過煙囪 放空；脫硫液從塔底排出又用泵送到塔上部噴淋層(16)循環吸收SO2 ；當脫硫液中Na2SO3 濃度達到25%左右，NH4CL濃度達到20%左右時逐步將脫硫液取出送到鹽水冷卻器(6)冷 至IJO°C左右，Na2SO3結晶淅出，經離心機(7)脫水，經氣流干燥器⑶干燥，成為Na2SO3產品； 從離心機(7)出來的母液送到吸氨器(9)吸氨，氨母液流到氨母液儲桶(10)，再送到鹽淅 結晶器(11)，在氨母液低于15°C的條件下向鹽淅結晶器內加入洗凈的固體氯化鈉，氨母液 中的NH4CL結晶淅出，經稠厚器(12)沉淀、離心機(13)脫水，經轉筒干燥機(14)在105°C 條件下干燥，成為NH4CL產品；從離心機(13)出來的母液送到脫硫液儲桶(1)，再加入部分 NH3和妝化，調制成合格的氨鹽水，送到脫硫塔(4)脫硫。
全文摘要
本專利公開了一種濕法脫硫脫硝的方法，在一個流程內既脫硫又脫硝。利用含一定濃度的NH4和NaCl溶液脫除煙氣中的SO2，生成Na2SO3和NH4Cl兩種產品；利用一定濃度的硝酸和尿素溶液脫除NOx，生成NH4NO3產品。本發明工藝有四大優勢1、脫硫脫硝反應速度快，脫硫脫硝率高。脫硫率在95％以上，脫硝率在70％以上。2、本發明工藝脫硫設備簡單，固定資產投資比石灰石-石膏濕法脫硫減少60％左右。3、本發明脫硫不花任何費用，還能創造利潤。本發明把煙氣中SO2當作一種化工原料利用，每脫1噸SO2理論上可以生產1.67噸NH4Cl和1.97噸Na2SO3。一個2×200MW的發電廠，每年創產值4億元左右，創利潤1.0億元左右。4、本發明脫硝固定資產投資和脫硝運行費用比SCR法減少70％左右。
文檔編號B01D53/60GK101816885SQ201010154499
公開日2010年9月1日 申請日期2010年3月26日 優先權日2010年3月26日
發明者康仁 申請人:康仁