基于羥基和硫酸根自由基氧化的同時脫硫脫硝脫汞方法
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及燃燒煙氣污染物控制領域，具體涉及一種基于羥基和硫酸根自由基氧 化的同時脫硫脫硝脫汞方法。
【背景技術】
[0002] 工業生產和燃燒過程中產生的S02、NOx以及Hg能夠引起酸雨、光化學煙霧和致 癌等嚴重的大氣污染問題，危害人類健康和生態平衡。因此，研發有效的煙氣脫硫脫硝脫汞 方法是各國環保科技人員的重要任務之一。在過去的幾十年，盡管人們開發了大量的煙氣 脫硫脫硝脫汞技術，但現有的各種脫硫脫硝脫汞技術在研發當初僅針對單一污染物為脫除 目標，無法實現多污染物的同時脫除。例如，目前應用較多的煙氣脫硫脫硝技術主要為石灰 石-石膏濕法煙氣脫硫技術和氨選擇性催化還原法。這兩種方法雖然可以單獨脫硫脫硝， 但無法在一個反應器內實現同時脫除。兩種工藝的疊加使用雖然可以實現同時脫硫脫硝， 但造成整個系統復雜，占地面積大，投資和運行成本高等不足。
[0003] 隨著人類對環保要求的不斷提高，針對煙氣中汞排放控制的法律法規也逐漸出 臺，但目前還沒有一種經濟有效的煙氣脫汞技術獲得大規模商業應用。如果在現有的脫硫 和脫硝系統尾部再次增加單獨的煙氣脫汞系統，則勢必將造成整個系統的初投資和運行費 用進一步增加，最終很難以在發展中國家獲得大規模商業應用。綜上所述，如果能夠在一個 反應器內將S0 2、N0X、Hg同時脫除，則有望大大降低系統的復雜性和占地面積，進而減少 系統的投資與運行費用。因此，開發經濟有效的硫/氮/汞同時脫除技術是該領域當前的 熱點問題。
【發明內容】
[0004] 本發明涉及一種基于羥基和硫酸根自由基氧化的同時脫硫脫硝脫汞方法，所述的 方法是采用紫外光輻射分解過氧化物產生強氧化性的羥基或硫酸根自由基作為氧化劑，在 撞擊床中氧化脫除煙氣中的有害氣體SO 2、NOjP Hg °。
[0005] 本發明所采用的方法的反應過程及原理：
[0006] 1、由圖1所示，采用電子自旋共振光普儀可測定到紫外光輻射過氧化氫系統中產 生了羥基自由基。因此，紫外光輻射分解過氧化氫首先是釋放了具有強氧化性的羥基自由 基，具體過程可用如下的化學反應（1)表示：
[0007] H202+UV - 2 · OH (1)
[0008] 2、由圖2所示，采用電子自旋共振光普儀可測定到紫外光輻射過硫酸銨系統中產 生了硫酸根和羥基自由基。因此，紫外光輻射分解過硫酸鹽首先是釋放了具有強氧化性的 硫酸根和羥基自由基，具體過程可用如下的化學反應（2)和（3)表示：
【主權項】
1. 一種基于羥基和硫酸根自由基氧化的同時脫硫脫硝脫汞方法，其特征在于：來自排 放源的煙氣經過煙氣降溫器降溫后，分別進入兩個煙道，煙氣被分為兩部分；兩部分煙氣分 別與過氧化物溶液混合后形成霧化的氣液混合物，由高速噴嘴噴入撞擊床；所述兩部分氣 液混合物由同軸對向布置的高速噴嘴噴入撞擊床，兩股霧化的氣液混合物在撞擊床內發生 對向撞擊混合，所述兩股霧化的氣液混合物的撞擊平衡點位于撞擊床的垂直中心線上；撞 擊床內的紫外光輻射分解溶液中的過氧化物，產生強氧化性的羥基或硫酸根自由基作為氧 化劑，紫外光有效輻射強度為20yW/cm2-500yW/cm2,紫外線有效波長為180nm-275nm;在 撞擊床中氧化脫除煙氣中的有害氣體S02、NO,和Hg反應產生的二價汞進入汞分離塔分 離回收，硫酸和硝酸溶液進入吸收塔產生硫酸銨和硝酸銨溶液，最后進入蒸發結晶塔產生 固態硫酸銨和硝酸銨。
2. 根據權利要求1所述的一種基于羥基和硫酸根自由基氧化的同時脫硫脫硝脫汞 方法，其特征在于：排放源內的煙氣經過煙氣降溫器降溫，撞擊床的煙氣入口溫度不高于 75。。。
3. 根據權利要求1所述的一種基于羥基和硫酸根自由基氧化的同時脫硫脫硝脫汞 方法，其特征在于：煙氣與過氧化物的有效液氣比為lL/m3-15L/m3,過氧化物的濃度位于 0. 4mol/L-2. 5mol/L之間，溶液的pH位于1. 0-8. 5之間，溶液溫度不高于75°C，煙氣中SO2 、N0X、Hg°的含量分別不高于1000 Oppm、2000ppm、500yg/m3。
4. 根據權利要求3所述的一種基于羥基和硫酸根自由基氧化的同時脫硫脫硝脫汞方 法，其特征在于：煙氣中的S02、NO#Hgtl濃度分別為2000ppm，400ppm以及50yg/m3， 煙氣溫度為50°C，紫外光波長為254nm，UV輻射強度為65yW/cm2,過氧化氫的摩爾濃度為 0? 2mol/L，溶液pH為 3. 5,液氣比為 3. 5L/m3。
5. 根據權利要求3所述的一種基于羥基和硫酸根自由基氧化的同時脫硫脫硝脫汞方 法，其特征在于：煙氣中的S02、NOAHgtl濃度分別為2000ppm，400ppm以及50yg/m3,煙氣 溫度為50°C，紫外光波長為254nm，UV輻射強度為30yW/cm2,過硫酸銨摩爾濃度為I. 2mol/ L，溶液pH為3. 5,液氣比為2L/m3。
6. 根據權利要求1所述的一種基于羥基和硫酸根自由基氧化的同時脫硫脫硝脫汞方 法，其特征在于：所述的排放源是燃煤鍋爐，垃圾焚燒爐，石油化工設備，生物質燃燒鍋爐和 醫療廢棄物焚燒爐中的任一種。
7. 根據權利要求1所述的一種基于羥基和硫酸根自由基氧化的同時脫硫脫硝脫汞方 法，其特征在于：所述的過氧化物是雙氧水、過硫酸銨、過硫酸鈉和過硫酸鉀中的一種或 兩種以上的混合。
【專利摘要】本發明涉及一種基于羥基和硫酸根自由基氧化的同時脫硫脫硝脫汞方法，所述的方法是采用紫外光輻射分解過氧化物產生強氧化性的羥基或硫酸根自由基作為氧化劑，在撞擊床中氧化脫除煙氣中的SO2﹑NOx和Hg0。來自排放源的煙氣與過氧化物溶液混合后由同軸對向布置的高速噴嘴噴入撞擊床，兩股霧化的氣液混合物在撞擊床內發生對向撞擊混合。紫外光輻射分解溶液中的過氧化物產生羥基或硫酸根自由基氧化脫除SO2﹑NOx和Hg0，反應產生的二價汞進入汞分離塔分離回收，而硫酸和硝酸溶液進入吸收塔產生硫酸銨和硝酸銨溶液，最后進入蒸發結晶塔產生固態硫酸銨和硝酸銨。該系統能夠實現SO2﹑NOx和Hg0的100％脫除，且脫除過程無二次污染，具有廣闊的市場應用前景。
【IPC分類】B01D53-64, B01D53-74, B01D53-60
【公開號】CN104785076
【申請號】CN201510190593
【發明人】劉楊先, 王燕, 張軍, 阮小嬌
【申請人】南京朗潔環保科技有限公司
【公開日】2015年7月22日
【申請日】2015年4月21日