一種從氣流中去除氮氧化物和硫氧化物的方法及其裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種從氣流中去除氮氧化物和硫氧化物等有害氣體的方法及其裝置， 屬于大氣污染控制和相關環境保護技術領域。
【背景技術】
[0002] 人類活動產生的氮氧化物（NOx)主要包括NO和NO2，其中由燃料燃燒產生的占 90%以上，其次是硝酸生產、化工制藥的硝化反應、金屬表面和半導體處理等工業過程。NOx 對人有致毒作用，大量的氮氧化物排放還是引起大氣光化學霧和酸雨的主要原因之一。大 氣環境硫氧化物污染物主要產生于化石燃料燃燒過程。中國環境狀況公報統計數據表明我 國城市酸雨中氮氧化物的貢獻在不斷增加，一些地方的酸雨污染性質已開始由硫酸型向硝 酸根離子不斷增加的復合型轉化（國家環保部：2010年中國環境狀況公報）。近年來，國家 新制定了一些法律、法規，對二氧化硫和氮氧化物特別是火電等燃燒過程排放的二氧化硫 和氮氧化物作出了更加嚴格的控制和減排規定。
[0003] -般地，火力發電廠等以化石燃料燃燒產生的煙氣中的氮氧化物濃度約為幾百到 幾千ppm，其中90%以上是一氧化氮。目前選擇性催化轉化法（SCR)是目前治理煙氣NOx 的主要手段之一，但催化劑對運行條件要求嚴格，需要轉化劑氨，氣流中含有硫化物和粉塵 等對催化劑的壽命影響很大，特別是對以煤為燃料的火電廠的運行費用很高；濕法是采用 各種液體對NOx進行吸收，是低溫排放源處理的主要方法，主要有氧化吸收法和還原吸收 法兩種，其中，氧化法是采用過氧化氫、次氯酸鈉和高錳酸鉀等作為氧化吸收劑，進行吸收 處理；還原法是采用亞硫酸鈉、硫化鈉和尿素等作為還原劑，進行吸收處理。但對含一氧化 氮較多氮氧化物，由于一氧化氮在溶液中的溶解度很小，吸收效率較低，且藥劑較貴，運行 使用費用高。因此，研究開發提高新型煙氣氮氧化物的凈化技術，是該技術工業應用中急需 解決的問題。煙氣中的硫氧化物主要為二氧化硫，往往和氮氧化物同時存在，二氧化硫的治 理目前主要采用石灰/石灰石溶液吸收為主，需要把溶液中的亞硫酸根進一步氧化才能提 高吸收效果。
[0004] 本發明的目的是提供一種方法及其裝置，使氣流中氮氧化物中的一氧化氮被氧化 為二氧化氮，硫氧化物中的二氧化硫被氧化為三氧化硫，而二氧化氮和三氧化硫則容易被 清水和吸收劑吸收，從而達到氣體凈化的目的。
【發明內容】
[0005] 本發明所要解決的首要技術問題是提供一種從氣流中去除氮氧化物和硫氧化物 的方法，它具有操作簡單，運行可靠，處理效率高。
[0006] 本發明所要解決的另一個技術問題是提供使用上述方法的投資成本低，運行費用 低廉，處理量大的專用裝置。
[0007] 本發明所述的氮氧化物主要含量為一氧化氮，硫氧化物主要為二氧化硫。
[0008] 本發明解決上述技術問題所采用的技術方案為：一種從氣流中去除氮氧化物和硫 氧化物的方法，其特征是把被處理氣體導入氣-固反應塔，同時向氣-固反應塔導入氯化亞 鐵或氯化鐵固體顆粒，氯化亞鐵或氯化鐵在一定溫度下與氣流中的氮氧化物和/或二氧化 硫反應，使其中的部分一氧化氮氧化為二氧化氮，部分還原為氮氣，二氧化硫氧化為三氧化 硫，被氧化的二氧化氮和三氧化硫則可以被水或吸收劑吸收而得到去除，從而達到氣體凈 化目的。可能的化學反應有：
[0009] 2FeCl3+N0+H20 一 2FeCl2+N02+2HCl (1)
[0010] 2FeCl3+S02+H20 一 2FeCl2+S03+2HCl (2)
[0011] 12FeCl2+6N0 - 2Fe203+8FeCl3+3N2 (3)
[0012] 本發明所述的氣流主要為火力發電、冶煉等以化石燃料燃燒產生的含有氮氧化物 和硫氧化物的煙氣，其中以一氧化氮和二氧化硫為主，也可是其他工業過程產生的相關氣 流。一般煙氣中氮氧化物和硫氧化物的濃度在1% (體積含量）以下，對于其他工業氣流中 氮氧化物和/或硫氧化物濃度高于1% (體積含量）時，也適用本發明所述的方法并可收硝 酸和硫酸。本發明所述的氣-固反應塔可采用化工單元操作常用的固定床、移動床、沸騰床 和循環流化床等氣-固接觸反應器，可采用順流、逆流和錯流等多種形式，具體可參看化工 反應相關設備手冊，效果大體相當。以循環流化床反應系統為例，所述的氣-固反應塔的側 下部設置有連接氣流的氣體入口，中部設置有氯化亞鐵或氯化鐵顆粒加入口，在塔體的下 部氣流入口上方設置有氣流分布器，使塔內氣固充分混合反應，塔體的上部設置有連接管， 所述的氣流通過連接管與旋風分離器相連，經旋風分離器氣固分離后，氣流從旋風分離器 的上部排出，固體顆粒從旋風分離器下部排出，其中部分顆粒可重新返回塔內參加反應，可 根據反應程度調節物料重新返回塔內參加反應的比例（范圍可為0-100%)。反應過程生 成的氯化氫氣體可以通過清水吸收得到去除，同時可對氣流進行快速冷卻，也可采用氫氧 化鈉、氫氧化鈣等堿性溶液吸收或堿性固體吸收劑吸收，采用清水吸收可回收鹽酸，氣流中 生成的二氧化氮和/或三氧化硫也可用清水或氫氧化鈉、氫氧化鈣等堿性溶液吸收或堿性 固體吸收劑吸收去除，從而達到氣體凈化目的。上述酸性氣體可同時或分別吸收去除，液體 吸收較固體吸收效果為好，視實際要求選用，相關技術成熟，水吸收塔和堿液吸收塔為常用 氣液吸收設備如空塔、濕壁塔、填料塔、板式塔和噴射鼓泡塔等，可參看有關大氣污染控制 技術手冊，在此不再敘述。
[0013] 本發明所述的氣-固反應塔內的反應溫度范圍一般大于95°C，最高為450°C，其中 氯化亞鐵與氮氧化物或二氧化硫的反應溫度范圍為150°C _450°C，最佳為250°C _400°C，氯 化鐵與氮氧化物或二氧化硫的反應溫度范圍為96°C -400°C，最佳為150°C -350°C。反應 過程氣-固接觸時間一般為〇. 2-lOOs，優先取為l-15s，一般反應溫度高接觸時間相對就 短。氯化鐵與氮氧化物或二氧化硫反應的化學計量比約為2,氯化亞鐵轉變為氯化鐵后與 二氧化硫反應。氯化亞鐵和氯化鐵的投加量可根據反應塔形式、實際操作溫度、反應時間 和轉化率等要求而確定。對于循環流化床氣-固反應塔，氯化亞鐵或氯化鐵與氮氧化物或 二氧化硫的摩爾比一般為〇. 5-100,優先取為3-30,對于固定床、移動床和沸騰床無特定要 求，視需要投加。所述的氯化亞鐵和氯化鐵固體顆粒，可以采用工業化商品，平均粒徑一般 為0.0 lmm-lOmm，粒徑越小反應效率越高，具體可根據反應器形式選用，一般采用循環流化 床和沸騰床作為氣-固反應塔的，粒徑可小些，采用固定床或移動床的，粒徑可大些。也可 采用把石英砂、陶瓷或沸石顆粒等填料與氯化亞鐵或氯化鐵顆粒粉末按一定比例混合配比 等措施，以提高反應塔內氣固混合效果和氣體接觸面積、降低流動阻力，提高反應效率和物 料的利用率，混合比例可根據反應塔形式和操作參數等因素確定，最大為99%，一般流化床 反應塔可小些。如在固定床氣-固反應塔內混合50% (體積比）的粒徑約為2-5_的石英 砂后，可提高反應效率20%以上。采用氯化鐵的效果較采用氯化亞鐵為好。一般燃料燃燒 尾氣中氧氣濃度范圍約為5-15 %，氣流中的氧氣含量變化對氮氧化物和硫氧化物的去除影 響不大，但氧氣濃度升高，一氧化氮和二氧化硫的氧化率上升，氮氧化物的還原率下降。
[0014] 本發明所述的方法也適合氣流中含有二硫化碳、硫化氫等有害氣體的去除。
[0015] 與現有技術相比，本發明的優點在于：本發明采用氯化亞鐵或氯化鐵在一定溫度 下與氣流中的氮氧化物和/或二氧化硫反應，使氣流中的部分一氧化氮被氧化為二氧化 氮，部分氮氧化物被還原為氮氣，二氧化硫氧化為三氧化硫，被氧化的二氧化氮和三氧化硫 則容易與吸收劑發生反應而得到去除，從而達到氣體凈化目的，并可回收副產品，具有投資 成本和運行費用低，操作簡單、處理效率高、處理量大特點，適合推廣使用。
【附圖說明】
[0016] 圖1為本發明實施例所用專用裝置示意圖，其中：101氣-固反應塔；1氣-固反 應塔氣體進口；2氣-固反應塔氯化亞鐵或氯化鐵固體顆粒加入口；3氣-固反應塔氣體出 口； 14氣-固反應塔反應后固體顆粒排出口； 102水吸收塔；4水吸收塔氣體進口；5水吸收 塔清水進口； 13水吸收塔吸收液排出口；6水吸收塔氣體出口，103堿液吸收塔；7堿液吸收 塔氣體進口； 11堿液吸收塔氣體出口；8堿液吸收塔水或堿液進口； 12堿液吸收塔吸收液 出口；104風機；9風機氣體進口；10風機氣體出口。所述的氣-固反應塔氣體出口（3)與 水吸收塔氣體進口（4)連通，所述的水吸收塔氣體出口（6)與堿液吸收塔氣體進口（7)連 通，所述的堿液吸收塔氣體出口（11)與風機氣體進口（9)連通。
[0017] 圖2為本發明實施例所用循環流化床氣-固反應塔裝置結構示意圖，其中：1氣體 進口；15氣體分布器；2氯化亞鐵或氯化鐵固體顆粒加入口；16循環流化床氣-固反應塔 塔體；17連接管；3氣體出口；