一種去除氣流中的氮氧化物的方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種去除氣流中的氮氧化物的方法，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。NO x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。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，對氮氧化物特別是火電等燃燒過程排 放的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NO x的主 要手段之一，但催化劑對運行條件要求嚴格，反應溫度較高，需要氨作為還原劑，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，是化工工業等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。但濕法對含一氧化氮較多的氮氧化物，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，研究開發新的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。
[0004] 本發明的目的是提供一種方法，使氣流中氮氧化物在較低溫度下得到去除，從而 達到氣體凈化的目的。
【發明內容】
[0005] 本發明所要解決的技術問題是提供一種去除氣流中的氮氧化物的方法，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] 本發明解決上述技術問題所采用的技術方案為:一種去除氣流中的氮氧化物的方 法，其特征是把被處理氣體導入氣-固反應塔，同時向氣-固反應塔導入聚合氯化鐵或聚合 氯化鋁鐵固體顆粒，在氣-固反應塔內，聚合氯化鐵或聚合氯化鋁鐵在一定溫度下被活化和 發生分解并與氣流中的氮氧化物發生氣固化學反應，氣流中的氮氧化物被吸收生成固體產 物，從而達到氣體凈化目的，反應過程產生的少量氯化氫氣體可由固體或液體吸收劑吸收 而得到去除。
[0008] 本發明所述的氮氧化物包括一氧化氮和二氧化氮，主要含有一氧化氮。所述的技 術方案中，氮氧化物與聚合氯化鐵或聚合氯化鋁鐵發生氣固化學反應的固體產物為相關的 絡合物和鹽類。
[0009] 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 的煙氣，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的濃度在1%(體積含 量）以下，對于其他工業氣流中氮氧化物濃度高于1% (體積含量)時，也適用本發明所述的 方法。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、流化 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進口，中部設置有聚合氯化鐵或聚合氯化鋁鐵固體顆粒加入 口，加入方式可采用機械進料或氣力進料等方式），在塔體的下部氣流進口上方設置有氣體 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氣 固分離器相連，經氣固分離器氣固分離后，氣流從氣固分離器的上部排出，固體顆粒從氣固 分離器下部排出，其中部分顆粒可重新返回塔內參加反應，也可不返回，具體可根據反應程 度調節物料重新返回塔內參加反應的比例(范圍可為0-100%)。
[0010]本發明所述的氣-固反應塔內常壓下的反應溫度范圍一般為20°C_120°C，優先溫 度范圍為40°C_70°C，負壓下可低一點。在常壓下，反應過程是首先把聚合氯化鐵或聚合氯 化鋁鐵加熱到70°C以上，一般為70°C_180°C，其中，聚合氯化鐵的加熱溫度低一些，一般為 70°C_150°C，聚合氯化鋁鐵的加熱溫度可高一些，一般為75°C_180°C，使聚合氯化鐵或聚合 氯化鋁鐵得到活化和發生分解反應，然后與氮氧化物發生氣固化學反應。聚合氯化鐵或聚 合氯化鋁鐵可以在氣-固反應塔內被加熱，也可先把聚合氯化鐵或聚合氯化鋁鐵物料加熱 后導入反應塔，在常壓下聚合氯化鐵或聚合氯化鋁鐵加熱到約120°C以上時將產生氣態氯 化鐵，聚合氯化鋁鐵加熱到180°C以上時將產生氣態氯化鋁。一般在較低溫度時采用聚合氯 化鐵的效果較聚合氯化鋁鐵好一些。反應過程氣固接觸時間一般為O.ls-lOOs，優先取為 ls-lOs。聚合氯化鐵或聚合氯化鋁鐵與氮氧化物氣固化學反應的質量比約為3:1到6:1，實 際操作過程，聚合氯化鐵或聚合氯化鋁鐵的投加量可根據反應塔形式、氣體溫度、反應持續 時間和轉化率等要求而確定。對于循環流化床氣-固反應塔，聚合氯化鐵或聚合氯化鋁鐵與 氮氧化物的質量比一般為0.5-100,質量比越大反應效果越好，但運行費用上升，優先取為 5-30,對于固定床、移動床、沸騰床和流化床，無特定要求，視需要投加。所述的聚合氯化鐵 或聚合氯化鋁鐵固體顆粒，一般為粉末狀，可以采用工業化商品顆粒粉末，其粒徑一般為 0.01mm-lmm，粒徑小些為好。也可采用把石英砂、陶瓷或沸石等顆粒填料與聚合氯化鐵或聚 合氯化鋁鐵粉末按一定比例混合后導入氣-固反應塔，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，一般比例最大為99% (體積 比），具體可根據反應塔形式和操作參數確定，一般采用流化床反應塔，填料的比例可低些， 固定床反應塔的可高些。如在固定床氣-固反應塔內混合50 % (體積比）的粒徑約為2mm-5_ 的石英砂后，可提高反應效率20%以上。氣流中的氧氣含量變化對氮氧化物的去除影響不 大。
[0011]反應后得到的固體產物可以通過加熱等方式釋放出被吸收的氮氧化物，加熱溫度 常壓下一般為80°C以上，優先為100°C_350°C，也可把固體產物溶解于清水、丙酮和乙醇等 溶劑后放出被吸收的氮氧化物氣體。可回收硝酸，進一步處理后也可回收氧化鐵和氧化鋁 副產品。固體產物也可用來再生聚合氯化鐵或聚合氯化鋁鐵后循環使用。
[0012] 與現有技術相比，本發明