聯合脫除煙氣中二氧化硫和氮氧化物的方法
2023-04-23 10:52:31 1
專利名稱：聯合脫除煙氣中二氧化硫和氮氧化物的方法
技術領域：
本發明屬於化工和環境保護領域，具體涉及一種聯合脫除煙氣中二氧化硫和氮氧化物的方法(簡稱CAR)。
背景技術：
隨著現代工業的發展，二氧化硫(SO2)排放越來越嚴重。大氣中SO2是形成酸雨和城區臭氧以及光化學煙霧的主要來源，而且對人體健康有極大的危害。氮氧化物(NOx)，同SO2 —樣，是造成大氣汙染的重要汙染物質之一，其中一氧化氮(NO)含量佔95%以上。煙氣中NOx排放給自然環境和人類生產帶來嚴重危害。產生的光化學煙霧，損害人和動物的健康；影響植物的生長，降低植物對病蟲害的抵抗；降低大氣能見度；形成酸雨，影響建築物、材料、動植物的生存環境。在燃料燃燒的過程中，煙氣中NOx來源主要有兩種情況:1)空氣中的氮分子與氧分子在高溫下燃燒生成N0X，稱為Thermal NOx ；2) 一些化石原料，如煤和石油，存在含氮化合物，燃燒後生成N0X，稱為Fuel N0X。脫除煙氣中NOx的方法主要分為三部分:燃燒前脫硝、燃燒過程脫硝和燃燒後脫硝。燃燒前脫硝，通過合適的選煤和洗煤技術，降低煤中含氮化合物的含量；燃燒過程脫硝，改進鍋爐燃燒方式和投加特殊物質，降低NOx的產出；燃燒後脫硝，即煙氣處理，通過一定的工藝降低煙氣中NOx含量。迄今為止，常規處理煙氣中SO2的方法是溼法石灰/石膏法(FGD)，效果非常明顯，已工業化應用，但石膏產生量大，又因石膏中含有多種重金屬汙染亦大，減少石膏的產生量是今後大勢所趨。因NO在水中的溶解度很小，FGD對NOx的去除效果甚微。目前脫除煙氣中NOx已有的技術包括液體吸收法、固體吸收法、催化反應法和生物淨化法等，其中液體吸收法中使用捕獲劑Fe (II) (EDTA)脫除NOx效果顯著，但此工藝會生成N-S化合物，進而分解為笑氣(N2O)，其是產生溫室效應的物質成員之一，也是導致臭氧層損耗的物質之一，同時吸收後的溶液無法再循環脫除NOx，此工藝費用高，且廢棄的吸收液汙染環境。
發明內容
本發明的目的在於針對上述現有煙氣聯合脫硫、脫硝技術的不足，藉助金屬絡合物溶液的長處，提供一種活性炭催化、電化學輔助、亞硫酸鈉還原聯合脫除煙氣中SO2和NOx的方法(簡稱CAR)，根據NOx濃度減少脫硫工藝(FGD)中生石灰的用量，實現部分脫硫，再利用剩餘的SO2直接還原NOx為氮氣(N2)，同時SO2被氧化成硫酸鹽。徹底杜絕N-S化合物和N2O的產生，且減少了石膏的產生量。本發明的工作流程:利用含有金屬絡合物的溶液高效吸收FGD藝後煙氣中NOx和SO2，同時，SO2轉化成為亞硫酸鈉(Na2SO3), NOx同金屬絡合物反應生成含氮氧化合物，藉助活性炭(AC)催化、 電化學輔助作用下，S032_還原含氮氧化合物為N2,自身被氧化成無害的硫酸鹽，金屬絡合物吸收液亦同時被再生。隨著再生吸收液中硫酸鈉濃度不斷積累，當達到一定濃度後，溶液經過低溫冷凍，硫酸鈉以結晶形式析出，回收硫酸鹽後的金屬絡合物溶液繼續吸收NOx和S02，實現循環使用。本發明的原理如下: SO2溶解在鹼性溶液中
權利要求
1.一種聯合脫除煙氣中SO2和NOx的方法，其特徵在於，包括如下步驟: 步驟一、金屬絡合物溶液吸收煙氣中SO2和N0X，生成含氮氧化合物以及亞硫酸鹽； 步驟二、在活性炭催化、電化學輔助作用下，S032_還原含氮氧化合物為N2,自身被氧化成無害的硫酸鹽，SO2濃度不足時，含氮氧化合物可直接被電解還原為N2，金屬絡合物吸收液也同時被再生； 步驟三、隨著再生金屬絡合物吸收液中硫酸鹽濃度不斷積累，所述再生金屬絡合物吸收液經低溫冷凍，硫酸鹽以結晶形式析出，回收硫酸鹽後的金屬絡合物溶液返回步驟一中繼續吸收NOx和S02，實現循環使用。
2.根據權利要求1所述的聯合脫除煙氣中SO2和NOx的方法，其特徵在於，步驟一中，所述金屬絡合物是金屬陽離子Fe2+或Fe3+與羧酸類配體絡合而成的。
3.根據權利要求2所述的聯合脫除煙氣中SO2和NOx的方法，其特徵在於，所述羧酸類配體為乙二胺四乙酸、氮基三乙酸或檸檬酸。
4.根據權利要求1 3中任一項所述的聯合脫除煙氣中SO2和NOx的方法，其特徵在於，所述金屬絡合物溶液中金屬絡合物的摩爾濃度為40 140mM。
5.根據權利要求1 3中任一項所述的聯合脫除煙氣中SO2和NOx的方法，其特徵在於，所述金屬絡合物溶液的PH值為3 10。
6.根據權利要求1所述的聯合脫除煙氣中SO2和NOx的方法，其特徵在於，步驟二中，所述電化學輔助作用是在電解槽中進行的，所述電解槽中的電極為惰性陽極和惰性陰極。
7.根據權利要求6所述的聯合脫除煙氣中SO2和NOx的方法，其特徵在於，所述惰性陽極為Ti陽極、Pb陽極或C陽極；所述惰性陰極為Ti陰極、Cu陰極、C陰極或Ni陰極。
8.根據權利要求6所述的聯合脫除煙氣中SO2和NOx的方法，其特徵在於，所述電解槽中陽極液與陰極液間設置的隔膜為質子交換膜。
9.根據權利要求8所述的聯合脫除煙氣中SO2和NOx的方法，其特徵在於，所述質子交換膜為全氟磺酸型質子交換膜、Nafion重鑄膜、非氟聚合物質子交換膜或複合質子交換膜。
10.根據權利要求1所述的聯合脫除煙氣中SO2和NOx的方法，其特徵在於，步驟二中，所述活性炭為木質活性炭、礦物原料活性炭、生物質活性炭或再生活性炭。
全文摘要
本發明公開了一種聯合脫除煙氣中二氧化硫和氮氧化物的方法。根據NOX的濃度減少脫硫工藝(FGD)中生石灰的用量，實現部分脫硫，再利用剩餘的SO2直接還原NOX為氮氣(N2)，同時SO2被氧化成硫酸鹽。本發明的工作流程利用含有金屬絡合物的溶液高效吸收FGD工藝後煙氣中NOX和SO2，同時，SO2轉化成為亞硫酸鈉(Na2SO3)，NOX同金屬絡合物反應生成含氮氧化合物，藉助活性炭(AC)催化、電化學輔助作用下，SO32-還原含氮氧化合物為N2，自身被氧化成無害的硫酸鹽，金屬絡合物吸收液亦同時被再生。隨著再生吸收液中硫酸鈉不斷積累，溶液經過低溫冷凍，硫酸鈉以結晶形式析出，回收硫酸鹽後的金屬絡合物溶液繼續吸收NOX和SO2，實現循環使用。
文檔編號B01D53/96GK103230734SQ20131013893
公開日2013年8月7日 申請日期2013年4月19日 優先權日2013年4月19日
發明者賈金平, 郭清彬, 孫同華, 王亞林 申請人:上海交通大學