脫除廢氣或煙氣中氮氧化物的方法
2023-06-08 04:12:11 1
專利名稱：脫除廢氣或煙氣中氮氧化物的方法
技術領域：
本發明涉及一種脫除廢氣或煙氣中氮氧化物的方法。
背景技術：
氮氧化物NOx是主要的大氣汙染物之一，它主要來自化石燃料燃燒產生的煙氣和硝酸及 硝酸鹽使用過程排放的廢氣，與機動車尾氣的移動特性相比對，它們被統稱為固定源。固定
源NOx汙染控制方法主要有三種(1)燃料脫氮；(2)低N0x燃燒；(3)廢氣或煙氣脫硝
。燃燒畑氣中的N0x由燃料型N0x和熱力型N0x構成，其中熱力型NOx佔主要地位；前者是燃料 中的氮元素在燃料燃燒時被助燃空氣中的氧氣02氧化生成的，而後者是助燃空氣中的氮氣N2
在燃燒器燃燒室高溫條件下被助燃空氣中的02氧化而成的。燃料脫氮技術儘管一定程度上減
少了燃料型NOx排放量，但對煙氣NOx減排作用不大。低NOx燃燒技術試圖改變燃燒器燃燒工況 來減少熱力型NOx排放，該類型設備的研究和開發，雖已取得一定進展，並得到部分應用， 但總體減排作用不大，同時對燃燒器運行有不良的影響，基於此，應用有限。從上述已經應 用的技術和設備和所取得的降NOx效果看，NOx的降低效率極為有限。因此，對廢氣或煙氣進 行脫硝控制仍然是控制NOx汙染最重要的方法。
根據氮氧化物中一氧化氮NO、 二氧化氮N02含量的不同，可以用不同的處理方法， N02/N0摩爾比》1的N0x廢氣可用吸收法淨化；而以NO為主的NOx要麼將NO部分化學氧化或催 化氧化為N02再吸收治理，要麼用催化還原法將其轉化為無害的N2。
NH3選擇性催化還原S卩SCR技術是當前治理煙氣中NOx最常用的方法。由於水氣H20和二氧 化硫S02是煙氣中不可避免的成分，它們與還原劑氨NH3造成如下兩方面的中毒(1)催化 劑活性組分的硫酸化；(2)生成的銨鹽對催化劑的覆蓋與堵塞，因此催化劑的活性組分的 選用限制很大，即主要集中在不生成硫酸鹽的V、 Ce、 Ti等，反應溫度也需高於35(TC才能有 效分解反應生成的銨鹽，使催化劑保持良好的活性。同時，運行中要求NH3/N0x》l才能保證 脫硝效率，這樣多餘的NH3逸出，容易造成二次汙染。為滿足35(TC的溫度要求，催化還原反 應器必須置於鍋爐省煤器和空氣預熱器之間的高溫高濃度塵區域，催化劑受到高濃度煙塵的 衝刷和毒化，而且我國鍋爐的省煤器和空氣預熱器是組裝為一體的，出口煙氣一般15(TC-170°C，現有催化還原工藝難以在我國鍋爐上直接應用。針對上述問題，上世紀90年代起國 內外開始研究20(TC以下具備高活性的低溫NH3催化還原催化劑，至今尚未有同時抗二氧化 硫S02和水氣H20毒化的高活性催化劑報導。以CO、低碳烴尤其是CH4、 H2等為還原劑的SCR脫 NO的研究也很廣泛，但至今未取得理想的效果。
若能將部分NO (50% 60%)氧化為N02， N0和N02即能以l: l的比例，以易溶於水的&03 形式被高效吸收，就能達到最好的吸收效果。N0被空氣中02氧化為N02的反應在熱力學上很 容易進行，動力學上NO的氧化速率則與NO濃度的平方成正比，而與02濃度成正比，即NO的濃 度對NO的氧化速率影響很大。由於煙氣中NO濃度較低，依靠煙氣中的02直接氧化N0速率很慢 ，單位時間轉化率低，沒有工業應用價值。氣相催化氧化法在催化劑的作用下，可大大提高 NO氧化速率，國內外已開展了廣泛的研究，但難點在於難以開發出能同時抗S02和H20中毒的 催化劑，至今尚未見到理想的報導。國內外對03、 KMn04、 K2Cr207等氧化劑直接氧化N0進行 了很多研究，也有少量工業裝置運行，但成本過高，難以大面積推廣。
發明內容
針對上述情況，本發明的目的是提供一種脫除廢氣或煙氣中氮氧化物的方法，它既工藝 簡單又無特殊設備投資，催化、脫除所用原料豐富，適合現有工業生產中廢氣或煙氣的淨化 和達標排放，且成本低，降氮效率高，節能，易於大面積普及推廣。
為解決上述任務， 一種脫除廢氣或煙氣中氮氧化物的方法，它包括在排氣筒前的廢氣或 煙氣輸送管道上串接吸收塔，於吸收塔前配加二氧化氮N02並經計量後弓1入煙氣或廢氣氣流 中混合，再用鹼性脫除劑經吸收塔吸收脫除處理後從排氣筒排放。
為解決上述任務，其進一步的措施是
吸收塔前引入的二氧化氮N02為成品二氧化氮N02或由氨NH3製得的二氧化氮N02 。 吸收塔前引入的二氧化氮N02為廢氣或煙氣中 一氧化氮NO物質的量的60%-110% 。 鹼性脫除劑為石灰。 吸收塔為篩板塔。
本發明採用包括在排氣筒前的廢氣或煙氣輸送管道上串接-吸收塔，該吸收塔前旁接的 二氧化氮鋼瓶直接向廢氣或煙氣輸送管道內配加二氧化氮N02，或於該吸收塔前旁接催化轉 化器和氧化器，將液氨鋼瓶釋放並經計量的氨NH3氧化為二氧化氮N02，再向煙氣或廢氣輸送 管道內配加，配加的N02的物質的量為廢氣或煙氣中NO物質的量的60。/。-110。/。，它經轉子流量計計量後引入煙氣或廢氣氣流中混合，再用鹼性脫除劑經吸收塔將一氧化氮NO和二氧化氮 N02—並吸收脫除處理後從排氣筒排放的技術方案，它克服了現有對廢氣或煙氣脫氮、脫硝 處理中存在的處理工藝複雜，處理成本高，資源浪費大，對被處理的煙氣、廢氣有較高條件 要求等缺陷。
本發明脫除廢氣或煙氣中氮氧化物的方法相比現有技術具有的優點
(1) 本發明採用直接在廢氣或煙氣輸送管道上串接吸收塔並在吸收塔前旁接設備引入
二氧化氮N02的脫除工藝，它具有流程短，操作容易，對廢氣或煙氣溫度、溼度、NO含量及 含塵量等無特別要求，脫除成本低。
(2) 對已經建有脫硫裝置的廢氣或煙氣脫硝則只需增設N02添加設備，改造工程量小、 投資省，佔地少。
(3) 採用氨NH3製得二氧化氮N02的脫除氮氧化物的方法，與目前廣泛商業應用的氨選 擇性催化還原法相比，NH3耗量低，涉及與NH3催化有關的反應器，則體積大大縮小，也不存 在粉塵對催化劑的衝刷磨損和NH3的過剩逸出造成對環境的汙染。
(4) 本發明工藝簡單，不需特殊設備投資，催化、脫除所用原料豐富，適合現有工業 生產中廢氣或煙氣的氮氧化物脫除並達標排放，且運行穩定，運行成本低，降氮效率高，能 耗低，易於大面積普及推廣。
本發明適用於含一氧化氮為主的氮氧化物煙氣、廢氣脫硝，特別適合我國鍋爐煙氣氮氧 化物脫除。
下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步詳細的說明。
圖1是本發明經鋼瓶直接向廢氣或煙氣輸送管道內配加N02或由NH3經催化轉化器、氧化 器氧化製備N02再向廢氣或煙氣輸送管道內配加，N02與廢氣或煙氣混合後，用脫除劑經吸 收塔吸收處理後從排氣筒排放的工藝流程框圖。
圖2是本發明脫除廢氣或煙氣中氮氧化物用篩板的示意圖。
圖3 (表)是本發明實施例l-6配氮，脫NOx，脫S02匯總圖表。
圖4 (表)是本發明實施例7-ll配氮，脫NOx，脫S02匯總圖表。
具體實施例方式
由附圖所示實施方式分直接配加市售成品N02或配加用NH3催化氧化製得N02兩種方式。 A方式 一種脫除廢氣或煙氣中氮氧化物的方法，它包括在排氣筒前的廢氣或煙氣輸送管道上串接吸收塔，塔前再旁接二氧化氮鋼瓶直接向廢氣或煙氣輸送管道內配加二氧化氮 N02，配加的N02的物質的量為廢氣或煙氣中N0物質的量的60。/。-110。/。，它經轉子流量計計量後 引入煙氣或廢氣氣流中混合，再用鹼性脫除劑經吸收塔將一氧化氮N0和二氧化氮N02—並吸 收脫除處理後從排氣筒排放，也可以在脫硫設備中將二氧化硫S02同時脫除，具體操作步驟 如下
(1) 在排氣筒前的廢氣或煙氣輸送管道上串接吸收塔，於吸收塔前再旁接二氧化氮鋼瓶直 接向廢氣或煙氣輸送管道內配加二氧化氮N02;
(2) 對廢氣或煙氣輸送管道內廢氣或煙氣流量及NO濃度進行檢測，同時計算廢氣或煙氣中 NO物質的量；
(3) 配加的N02的物質的量為廢氣或煙氣中N0物質的量的60。/。-110。/。，它經轉子流量計計量 後引入煙氣或廢氣氣流中混合，結果見圖(表)3;
(4) 上述已混合的廢氣或煙氣繼續向前進入吸收塔，使用鹼性脫除劑石灰在常用氣液反應 設備篩板塔中將一氧化氮N0和二氧化氮N02—並吸收脫除處理後從排氣筒排放。
B方式 一種脫除廢氣或煙氣中氮氧化物的方法，它包括在排氣筒前的廢氣或煙氣輸送 管道上串接吸收塔，吸收塔前再旁接催化轉化器、氧化器，液氨NH3儲罐釋放的氨氣經催化 轉化器、氧化器催化氧化為二氧化氮N02向廢氣或煙氣輸送管道內配加，配加的N02的物質的 量為廢氣或煙氣中N0物質的量的60。/。-110。/。，它經轉子流量計計量後引入煙氣或廢氣氣流中混 合，再用鹼性脫除劑經吸收塔將一氧化氮N0和二氧化氮N02—並吸收脫除處理後從排氣筒排 放，也可以在脫硫設備中將二氧化硫S02同時脫除，具體操作步驟如下
(1) 在排氣筒前的廢氣或煙氣輸送管道上串接吸收塔，於吸收塔前再旁接催化轉化器、氧 化器，液氨NH3儲罐釋放的氨氣經催化轉化器、氧化器催化氧化為二氧化氮N02向廢氣或煙氣 輸送管道內配加；
(2) 對廢氣或煙氣輸送管道內廢氣或煙氣流量及NO濃度進行檢測，同時計算廢氣或煙氣中 NO物質的量；
(3) 配加的N02的物質的量為廢氣或煙氣中N0物質的量的60。/。-110。/。，它經轉子流量計計量 後引入煙氣或廢氣氣流中混合，結果見圖(表)4;
(4) 上述已混合的廢氣或煙氣繼續向前進入吸收塔，使用鹼性脫除劑石灰在常用氣液反應 設備篩板塔中將一氧化氮N0和二氧化氮N02—並吸收脫除處理後從排氣筒排放。
參見附圖，實施方式(A)為直接使用成品二氧化氮N02的配加與脫硝。實施例l
在直徑100毫米(mm)，內置2層篩板，開孔率17%，小孔直徑2毫米(mm)的吸收塔中， 通入25立方米每小時(m3/h)的模擬廢氣，模擬廢氣中含200ppm的N0，其餘為空氣，配加6 升每小時(L/h) N02氣體，N02與NO體積比為60。/。，用質量分數為10%的石灰漿液做吸收劑， 循環量25L/h， NOx脫除效率64. 5%。
實施例2
在直徑100mm，內置2層篩板，開孔率17%，小孔直徑2mm的吸收塔中，通入25m"h的模擬 廢氣，模擬廢氣中含400ppm的N0，其餘為空氣，配加8L/h N02氣體，N02與N0體積比為80。/0， 用質量分數為10%的石灰漿液做吸收劑，循環量25L/h， NOx脫除效率79. 8%。
實施例3
在直徑100mm，內置2層篩板，開孔率17%，小孔直徑2mm的吸收塔中，通入25m"h的模擬 廢氣，模擬廢氣中400ppm的N0，其餘為空氣，配加10L/h N02氣體，N02與N0體積比為100。/0， 用質量分數為10%的石灰漿液做吸收劑，循環量25L/h， NOx脫除效率92. 7%。
實施例4
在直徑100mm，內置2層篩板，開孔率17%，小孔直徑2mm的吸收塔中，通入25m"h的模擬 廢氣，模擬廢氣中含400ppm的N0，其餘為空氣，配加ll L/h N02氣體，N02與N0體積比為 110%，質量分數為10。/。的石灰漿液循環量25L/h， NOx脫除效率96. 4%。
實施例5
在直徑100mm，內置2層篩板，開孔率17%，小孔直徑2mm的吸收塔中，通入25m"h的模擬 廢氣，模擬廢氣中含1000ppm的S02和400ppm的N0，其餘為空氣，配加10L/h N02氣體，N02與 NO體積比為100。/。，用質量分數為10%的石灰漿液做吸收劑，循環量25L/h， NOx脫除效率93.2呢 ，S02脫除效率90. 4%。
實施例6
在2t/h鏈條鍋爐煙氣管路上接支管引出50(WVh，檢測得到含N0380卯m， S021240OTm， 配加190L/h的N02， N02與N0體積比為100。/。，在直徑300mm、內置2層篩板，開孔率21%，小孔 直徑5mm的吸收塔中，用質量分數為10%的石灰漿液做吸收劑，循環量為500L/h時，NOx脫除 效率91.8%， S02脫除效率88. 4%。
參見附圖，實施方式(B)為使用氨NH3製得的二氧化氮N02的配加與脫硝。
實施例7
在直徑100mm，內置2層篩板，開孔率19%，小孔直徑3mm的吸收塔中，通入25m"h的模擬廢氣，廢氣中含1000ppm的S02和400ppm的N0，其餘為空氣。向模擬廢氣中添加^2/空氣混 合物，N02與N0體積比為83。/。，用質量分數為10%的石灰漿液做吸收劑，循環量25L/h， N0x脫 除效率81.6%， S02脫除效率91. 2%。
N02/空氣混合物的發生條件為45L/h空氣、9L/h NH3以O. 4米每秒(m/s)的速度通過 鉑絲催化劑層，760°C-800°C， 0. 2MPa下催化為NO，朋3的氧化率為98%;混合氣流再通過容 積式氧化器將N0氧化為N02，停留時間8秒，氧化率為96%。
實施例8
在直徑100mm，內置2層篩板，開孔率18%，小孔直徑4mm的吸收塔中，通入25m"h的模擬 廢氣，廢氣中含1000ppm的S02和400ppm的N0，其餘為空氣，向模擬廢氣中添加^2/空氣混 合物，N02與NO體積比為95。/。，用質量分數為10%的石灰漿液做吸收劑，循環量25L/h， NOj兌 除效率90. 4%， S02脫除效率92. 1%。
N02/空氣混合物的發生條件為50L/h空氣、10L/h NH3以O. 3m/s的速度通過鉑絲催化 劑層，760°C-800°C， 0. 2MPa下催化為NO，朋3的氧化率為97%，混合氣流再通過容積式氧化 器將N0氧化為N02，停留時間8秒，氧化率為96%。
實施例9
在直徑100mm，內置2層篩板，開孔率20%，小孔直徑3. 5mm的吸收塔中，通入25m"h的模 擬廢氣，廢氣中含1000ppm的S02和400ppm的N0，其餘為空氣，向模擬廢氣中添加^2/空氣 混合物，N02與N0體積比為104。/。，用質量分數為10%的石灰漿液做吸收劑，循環量25L/h。 NOx 脫除效率92. 8%， S02脫除效率90. 9%。
N02/空氣混合物的發生條件為55L/h空氣、11L/h NH3以O. 4m/s的速度通過鉑絲催化 劑層，760°C-800°C， 0. 2MPa下催化為NO，朋3的氧化率為97%，混合氣流再通過容積式氧化 器將N0氧化為N02，停留時間10秒，氧化率為98%。
實施例IO
在2t/h鏈條鍋爐煙氣管路上接支管引出50(WVh，測試得到含N0430卯m， S02ll60ppm的 煙氣，向模擬廢氣中添加N02/空氣混合物，N02與NO體積比為102。/。，在直徑300mm、內置2層 篩板，開孔率21%，小孔直徑5mm的吸收塔中，用質量分數為10%的石灰漿液做吸收劑，循環 量為500L/h時，NOx脫除效率91. 6%， S02脫除效率92. 3%。
N02/空氣混合物的發生條件為1200L/h空氣、240L/h NH3以O. 3m/s的速度通過鉑絲催 化劑層，760°C-800°C， 0. 2MPa下催化為NO，朋3的氧化率為97%，混合氣流再通過容積式氧 化器將N0氧化為N02，停留時間10秒，氧化率為96%。實施例ll
在2t/h鏈條鍋爐煙氣管路上接支管引出50(WVh，測試得到含N0430卯m， S02ll60ppm的 廢氣，向模擬廢氣中添加N02/空氣混合物，N02與N0體積比為94。/。，在自製直徑300mm、內置2 層篩板，開孔率21%，小孔直徑5mm的吸收塔中，用質量分數為10%的石灰漿液做吸收劑，循 環量為500L/h時，N0x脫除效率89. 7%， S02脫除效率93. 4%。
N02/空氣混合物的發生條件為1200L/h空氣、240L/h NH3以O. 3m/s的速度通過鉑絲催 化劑層，760°C-800°C， 0. 2MPa下催化為N0，朋3的氧化率為97%，混合氣流再通過容積式氧 化器將N0氧化為N02，停留時間10秒，氧化率為96%。
上述實施方式中配加的N02的物質的量為廢氣或煙氣中N0物質的量的60。/。-110。/。，它經轉 子流量計計量後引入煙氣或廢氣氣流中混合，再用鹼性脫除劑經吸收塔將一氧化氮NO和二氧
化氮N02—並吸收脫除處理後從排氣筒排放；此工藝流程也可以在脫硫設備中將二氧化硫S02
同時脫除；其選用的吸收塔為板式塔或噴淋塔或文丘裡或鼓泡塔或旋流板塔等常用氣液反應 設備；所用的氨催化轉化器為常用的固定床反應器；其後的氧化器為常用的固定床反應器或 容積式氧化器即具有一定體積的空罐；鹼性脫除劑還可使用石灰石、燒鹼、純鹼和氨水等。
以上僅僅是本發明的較佳實施方式，根據本發明的上述構思，本領域的熟練人員還可對 此作出各種修改和變換。例如，對二氧化氮製備方式、對NH3催化氧化製備N0催化劑等的變 換與修改。然而，類似的這種變換和修改均屬於本發明的實質。
權利要求
1.一種脫除廢氣或煙氣中氮氧化物的方法，其特徵在於它包括在排氣筒前的廢氣或煙氣輸送管道上串接吸收塔，於吸收塔前配加二氧化氮NO2並經計量後引入煙氣或廢氣氣流中混合，再用鹼性脫除劑經吸收塔吸收脫除處理後從排氣筒排放。
2.根據權利要求l所述的脫除廢氣或煙氣中氮氧化物的方法，其特徵 在於吸收塔前引入的二氧化氮N02為成品二氧化氮N02或由氨NH3製得的二氧化氮N02 。
3.根據權利要求1或2所述的脫除廢氣或煙氣中氮氧化物的方法，其 特徵在於吸收塔前引入的二氧化氮N02為廢氣或煙氣中 一氧化氮NO物質的量的60%-110% 。
4.根據權利要求l所述的脫除廢氣或煙氣中氮氧化物的方法，其特徵 在於鹼性脫除劑為石灰。
5.根據權利要求l所述的脫除廢氣或煙氣中氮氧化物的方法，其特徵 在於吸收塔為篩板塔。
全文摘要
脫除廢氣或煙氣中氮氧化物的方法，它包括在排氣筒前的廢氣或煙氣輸送管道上串接吸收塔，於吸收塔前配加NO2並經計量後引入煙氣或廢氣氣流中混合，再用脫除劑經吸收塔吸收脫除處理後從排氣筒排放；它採用在廢氣或煙氣輸送管道上串接吸收塔，塔前再旁接二氧化氮鋼瓶直接向煙氣或廢氣輸送管道內配加NO2或於吸收塔前旁接催化轉化器和氧化器，將液氨鋼瓶釋放的NH3氧化為NO2再向煙氣或廢氣輸送管道內配加，後經吸收塔吸收脫除處理的技術方案，它克服了現有廢氣或煙氣脫氮、脫硝處理方法存在的處理工藝複雜，成本高，浪費大，對被處理的煙氣、廢氣有較高條件要求等缺陷；它適用於含一氧化氮為主的氮氧化物煙氣、廢氣脫硝，特別適合鍋爐煙氣氮氧化物脫除。
文檔編號B01D53/56GK101664633SQ20091030817
公開日2010年3月10日 申請日期2009年10月11日 優先權日2009年10月11日
發明者張俊豐, 曾炯巍 申請人:湘潭大學