專利名稱：一種濕法脫硫脫硝的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于化工領(lǐng)域，具體為化學(xué)濕法脫硫脫硝工藝。
背景技術(shù)：
近幾年來(lái)，國(guó)家加強(qiáng)了對(duì)大氣環(huán)境的監(jiān)察和治理，制定了相關(guān)政策和煙氣排放標(biāo) 準(zhǔn)，在煙氣排放標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)SO2含量作了嚴(yán)格規(guī)定。各地區(qū)環(huán)保部門(mén)嚴(yán)格執(zhí)法，超標(biāo)排放的企 業(yè)被限期整改或者停產(chǎn)整改，不達(dá)標(biāo)必須關(guān)閉。在這種形勢(shì)下各種脫硫工藝應(yīng)運(yùn)而生。脫 硫工藝分濕法、干法和半干法。干法和半干法因脫硫率低、運(yùn)行成本高等缺點(diǎn)很少采用?，F(xiàn) 在使用的絕大多數(shù)是濕法脫硫工藝。濕法脫硫方法很多，如堿液脫硫、氨法脫硫、石灰脫硫、 石灰石石膏脫硫等。堿液脫硫投資少、脫硫率高，但是因?yàn)槊摿虺杀靖?、脫硫廢液會(huì)造成二 次污染，很少采用?，F(xiàn)在世界上使用最多的、最成熟的工藝是石灰石石膏濕法脫硫，這一工 藝最早是由英國(guó)皇家化學(xué)工業(yè)公司提出，由于這一工藝具有脫硫率高、脫硫劑(石灰石)便 宜等優(yōu)點(diǎn)，這一工藝很快被其它國(guó)家采用，近幾年來(lái)我國(guó)也引進(jìn)了這一脫硫工藝技術(shù)，而且 成為國(guó)內(nèi)應(yīng)用最多的工藝技術(shù)。石灰石石膏濕法脫硫工藝雖然具有上述優(yōu)點(diǎn)，也有很?chē)?yán)重的缺點(diǎn)。其一是固定資 產(chǎn)投資大、脫硫成本高，一個(gè)有2臺(tái)200MW發(fā)電裝置的發(fā)電廠上一套石灰石-石膏脫硫裝置 需投資近億元，每年脫硫運(yùn)行費(fèi)用4000萬(wàn)元，平均每度電0.015元。其二是石膏難以利用， 大部分電廠產(chǎn)生的石膏仍堆積在山溝等地，等于把一種氣體污染物(SO2)變成了固體污染 物-石膏。
其三是設(shè)備笨重、功率大，運(yùn)行費(fèi)用中電費(fèi)佔(zhàn)了 2/3，平均每度電0.01元。煙氣中的另一種污染物是氮氧化物，主要有NO和NO2,通稱為N0X。西方國(guó)家對(duì)煙氣 中的NOx有嚴(yán)格的規(guī)定，為了加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)，我國(guó)近期也將出臺(tái)更為嚴(yán)格的煙氣排放的NOx 含量標(biāo)準(zhǔn)。因此脫硝問(wèn)題也成為發(fā)電等企業(yè)亟待解決的重要問(wèn)題了。世界上脫硝主要用干法，有SCR法、SNCR法和SNCR/SCR法，用的最多、最成功的是 SCR法。該法在催化劑作用下用氨和尿素將NOx還原成N2,脫硝率能達(dá)到70-90%。該法最 大的缺點(diǎn)也是固定資產(chǎn)投資大，運(yùn)行費(fèi)用高，一般投資需160元/kw左右，運(yùn)行費(fèi)用0.015 元/kwh以上，與石灰石-石膏濕法脫硫相近?，F(xiàn)在需要研究出一種不僅能脫硫還同時(shí)能脫硝的方法，而且固定資產(chǎn)投資和運(yùn)行 費(fèi)用都要少。

發(fā)明內(nèi)容
1、本發(fā)明既能脫硫同時(shí)能脫硝，簡(jiǎn)言之，先用稀硝酸和尿素的混合液脫硝，再用氨 鹽水脫硫。2、脫硝首先在脫硝液儲(chǔ)桶(3)內(nèi)制備含HN0315%左右、含尿素[CO(NH2)2] 15%左右的脫 硝液，并用氯化鈣鹽水冷卻到15°C左右，把脫硝液從G 口送入脫硝塔(2)的噴淋層(18)。煙 囪煙氣經(jīng)布袋除塵器除塵后用加壓風(fēng)機(jī)從E 口送入脫硝塔，在脫硝塔內(nèi)煙氣與從噴淋層噴淋下來(lái)的脫硝液在填料層(19)充分反應(yīng)，生成N2、CO2和NH4NO3,反應(yīng)式如下Ν0+Ν02+Η20 = 2HN02CO (NH2) 2+HN02+HN03 = N2+C02+NH4N03+H20N2和CO2隨煙氣從塔頂F 口排出，經(jīng)斜板式氣水分離器(17)分離液滴后，進(jìn)入脫 硫塔(4)脫硝液從塔下部H 口排出送回脫硝液儲(chǔ)桶(3)循環(huán)脫硝。脫硝液溫度保持在15°C
左右ο反應(yīng)生成的NH4NO3逐步富積在脫硝塔底部，當(dāng)冊(cè)4而3濃度達(dá)到40%左右時(shí)，從M 口 將硝酸銨抽出，用氨水中和到中性或者微堿性，作為優(yōu)質(zhì)液體氮肥銷售，或者進(jìn)一步加工成 硝酸銨鈣氮肥銷售。請(qǐng)見(jiàn)圖1、圖3。3脫硫首先在脫硫液儲(chǔ)桶(1)內(nèi)制備合格的脫硫液，使脫硫液中NH3濃度為15% 左右，NaCL濃度為25%左右。經(jīng)過(guò)脫硝塔以后煙氣溫度由170°C左右降到80°C以下。煙氣從A 口進(jìn)入脫硫塔
(4)，用泵將脫硫液儲(chǔ)桶(1)內(nèi)的氨鹽水送到脫硫塔上部WCpC2口進(jìn)入噴淋裝置(16)，從 噴淋裝置噴淋下來(lái)的氨鹽水與進(jìn)塔的煙氣逆流相遇，迅速反應(yīng)，煙氣中的SO2與氨鹽水中的 NH4OH和NaCL反應(yīng)生成NH4CL和Na2SO3,反應(yīng)式如下S02+2NH3+H20+2NaCL = 2NH4CL+Na2S03從D 口出塔的脫硫液循環(huán)送到噴淋裝置繼續(xù)脫硫。當(dāng)脫硫液中Na2SO3濃度為25% 左右，NH4CL濃度為20%左右時(shí)，將d伐打開(kāi)，c伐關(guān)小，將脫硫液取出，送到鹽水冷卻器(6)。已經(jīng)脫硫的凈煙氣經(jīng)斜板式氣水分離器(15)分離液滴之后，進(jìn)入濕式電除塵器
(5)，進(jìn)一步將煙氣中夾帶的脫硫液分離下來(lái)返回脫硫塔，凈煙氣通過(guò)煙 放空。在脫硫過(guò)程中還可以將煙氣中的NOx再脫掉一部分，主要反應(yīng)為2N0+02 = 2N022N02+H20 = ΗΝ03+ΗΝ02NH3+HNO3 = NH4NO3NH3+HN02 = NH4NO2送到鹽水冷卻器(6)的脫硫液經(jīng)冷凍氯化鈣鹽水冷卻溫度降到0°C左右，這時(shí) Na2SO3結(jié)晶淅出，經(jīng)離心機(jī)(7)脫水，再經(jīng)氣流干燥器⑶干燥，成為Na2SO3產(chǎn)品。從離心機(jī)(7)出來(lái)的母液送到吸氨器(9)吸氨，氨母液流到氨母液儲(chǔ)桶(10)，將儲(chǔ) 桶內(nèi)的氨母液送到鹽淅結(jié)晶器(11)，在氨母液溫度低于15°C的條件下向鹽淅結(jié)晶器加入 洗凈的固體氯化鈉，由于同離子效應(yīng)，氨母液中的氯化銨結(jié)晶淅出，經(jīng)稠厚器(12)沉淀，經(jīng) 離心機(jī)(13)脫水，經(jīng)轉(zhuǎn)筒干燥機(jī)(14)在105°C條件下干燥，成為NH4CL產(chǎn)品。從離心機(jī)(13)出來(lái)的母液送到脫硫液儲(chǔ)桶(1)，再加入部分NH3和NaCL，調(diào)制成 合格的氨鹽水，供脫硫使用。請(qǐng)見(jiàn)圖1、圖2。2、本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)(1)脫硫反應(yīng)速度快、脫硫率高石灰石_石膏濕法脫硫反應(yīng)是在固相(石灰石)和液相(H2SO3溶液)之間進(jìn)行，反應(yīng)慢。本發(fā)明脫硫反應(yīng)是在液相中進(jìn)行，反應(yīng)速度快，脫 硫率高，脫硫率在95%以上。
(2)本發(fā)明脫硫工藝設(shè)備簡(jiǎn)單，固定資產(chǎn)投資比石灰石_石膏濕法脫硫減少60%左右。本工藝所用設(shè)備除離心機(jī)泵等設(shè)備以外，大部分設(shè)備是常壓非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，為化工常用 設(shè)備。(3)本發(fā)明脫硫不用花費(fèi)任何費(fèi)用，還能創(chuàng)造利潤(rùn)。本發(fā)明把煙氣中的SO2當(dāng)作 一種化工原料利用，每脫1噸SO2理論上可以生產(chǎn)1. 67噸NH4CL和1. 97噸Na2SO3。以一個(gè) 2X200MW的電廠為例，每年以脫硫8萬(wàn)噸計(jì)，每年可以附產(chǎn)Na2S0315萬(wàn)噸，NH4CL13萬(wàn)噸。 每年創(chuàng)產(chǎn)值4億元左右，創(chuàng)利潤(rùn)0. 6億元左右。加上國(guó)家每度電補(bǔ)助0. 015元，全年利潤(rùn)為 1. 0億元左右。平均每脫1噸SO2盈利1250元。而用石灰石-石膏濕法脫硫每年需4000 萬(wàn)元左右脫硫費(fèi)用。換言之，用本藝脫硫比用石灰石-石膏濕法脫硫每年創(chuàng)造利潤(rùn)1.4億 兀左右。(4)本發(fā)明在脫硫的同時(shí)還可以脫硝，脫硝率在70%以上。因脫硝產(chǎn)生的硝酸氨 可以外銷，因此本法比SCR法固定資產(chǎn)投資和脫硝運(yùn)行費(fèi)用減少70%左右。(5)本發(fā)明在脫硫脫硝過(guò)程中不排放任何廢物。


圖1為濕法脫硫脫硝工藝流程圖。圖中1為脫硫液儲(chǔ)桶，2為脫硝塔，3為脫硝液 儲(chǔ)桶(用氯化鈣鹽水冷卻)，4為脫硫塔，5為濕式電除塵器，6為氯化鈣鹽水冷卻器，7和13 為離心機(jī)，8為氣流干燥器，9為高位吸氨器，10為氨母液儲(chǔ)桶，11為鹽淅結(jié)晶器，12為稠厚 器，14為轉(zhuǎn)筒干燥機(jī)。圖2為噴淋脫硫塔結(jié)構(gòu)示意圖。圖中A為煙氣進(jìn)口，B為凈煙氣出口，Cp C2為脫 硫液進(jìn)口，D為脫硫液出口。15為斜板式氣水分離器，16為噴淋裝置。圖3為噴淋填料式脫硝塔結(jié)構(gòu)示意圖。圖中E為煙氣進(jìn)口，F(xiàn)為脫硝后煙氣出口， G為脫硝液進(jìn)口，H為脫硝液出口，M為硝酸氨液出口。17為斜板式氣水分離器，18為噴淋 層，19為填料層。
具體實(shí)施例方式1、本發(fā)明工藝的主要設(shè)備為脫硫塔和脫硝塔?，F(xiàn)以2X200MW發(fā)電廠脫硫脫硝為 例，設(shè)計(jì)并制造一臺(tái)噴淋式脫硫塔和一臺(tái)噴淋填料式脫硝塔。(1)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)2臺(tái)200MW發(fā)電機(jī)，配2臺(tái)670t/h鍋爐。煙氣總流量150萬(wàn)m3/h煙氣含SO2 10000mg/m3 含 N0x600mg/m3凈煙氣含SO2 200mg/m3 脫硫率98%凈煙氣含Nox 200mg/m3 脫硝率70%以上。液氣比為10L/m3，空塔速度3m/s左右。(2)脫硫塔根據(jù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)計(jì)算，塔直徑D = 14m,塔高H = 35m.空塔速度為2. 7m/s。第一層噴淋層距塔頂2m，噴淋層間距1. 6m煙氣進(jìn)口管中心線距塔底3m，正常運(yùn)行 時(shí)塔底液位保持在1.5m左右。塔頂部安裝了斜板式氣水分離器(15)。噴淋裝置(16)安裝三層，每一層安裝噴咀數(shù)為20只/m2。噴咀用PVC制造，為螺旋型，噴咀孔徑4-6mm。脫硫塔用厚15mm的PVC板制造，用角鋼制作保護(hù)鋼架。2脫硝塔根據(jù)計(jì)算塔直徑D = 14m,塔高H = 20m,空塔速度2. 7m/s。噴淋層(18)距塔頂3m,噴淋層距第一層填料層3m，每層填料層高0. 5m共三層，層間距l(xiāng)m。填料層裝填瓷拉西 環(huán)，呈亂堆狀。煙氣進(jìn)口管中心線距塔底5m。3、其它標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備從生產(chǎn)廠購(gòu)置，非標(biāo)設(shè)備可以自己制造。4、將全部設(shè)備按照?qǐng)D1用管線連接，管通上需加裝伐門(mén)并和泵連接。5、按照“發(fā)明內(nèi)容”中所述方法操作，即可脫除煙氣中的SO2和N0X，又能生產(chǎn)出三 種產(chǎn)品 _Na2S03、NH4CL 和 NH4NO3 液。
權(quán)利要求
一種濕法脫硫脫硝的方法，其特征在于利用含NH315％左右、含NaCL25％左右的氨鹽水為脫硫液脫除煙氣中的SO2，生成Na2SO3和NH4CL兩種產(chǎn)品；利用含HNO315％左右、含CO(NH2)215％左右的混合液為脫硝液脫除煙氣中的NOx，放出N2和CO2氣體，生成NH4NO3產(chǎn)品，反應(yīng)方程式分別為SO2+2NH3+H2O+2NaCL＝2NH4CL+Na2SO3NO+NO2+H2O＝2HNO2CO(NH2)2+HNO2+HNO3＝N2+CO2+NH4NO3+H2O
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種濕法脫硫脫硝的方法，其特征在于脫硫脫硝工藝的主 要設(shè)備有脫硫液儲(chǔ)桶(1)、脫硝塔(2)、脫硝液儲(chǔ)桶(3)、脫硫塔(4)、濕式電除塵器(5)、氯化 鈣鹽水冷卻器(6)、離心機(jī)(7、13)、氣流干燥器(8)、高位吸氨器(9)、氨母液儲(chǔ)桶(10)、鹽淅 結(jié)晶器(11)、稠厚器(12)、轉(zhuǎn)筒干燥機(jī)(14)等。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種濕法脫硫脫硝的方法，其特征在于脫硝的工藝流程為， 把脫硝液儲(chǔ)桶(3)內(nèi)已經(jīng)制備好并冷卻到15°C左右的脫硝液送到脫硝塔(2)上部，煙囪煙 氣經(jīng)布袋除塵器除塵后用加壓風(fēng)機(jī)從下部送入脫硝塔，煙氣和脫硝液在塔內(nèi)逆流相遇，迅 速反應(yīng)，脫除了 NOx ；脫硝液從脫硝塔下部排出進(jìn)入脫硝液儲(chǔ)桶(3)循環(huán)脫硝；已脫硝的煙 氣從塔頂排出，進(jìn)入脫硫塔(4)；脫硝生成的NH4NO3富集在塔底部，當(dāng)NH4NO3濃度達(dá)到40% 左右時(shí)，將NH4NO3液抽出，用氨水中和到中性或者微堿性，以產(chǎn)品出售或者進(jìn)一步加工成硝 酸氨鈣等產(chǎn)品。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種濕法脫硫脫硝的方法，其特征在于脫硫的工藝流程為， 從脫硝塔(2)出來(lái)的煙氣溫度從170°C左右降到80°C以下，進(jìn)入脫硫塔(4)，在塔內(nèi)與從脫 硫液儲(chǔ)桶(1)送來(lái)的氨鹽水逆流相遇，迅速反應(yīng)，脫除了 SO2 ；已脫硫脫硝的凈煙氣從塔頂 出來(lái)進(jìn)入濕式電除塵器(5)，將煙氣中夾帶的脫硫液分離下來(lái)返回脫硫塔，凈煙氣通過(guò)煙囪 放空；脫硫液從塔底排出又用泵送到塔上部噴淋層(16)循環(huán)吸收SO2 ；當(dāng)脫硫液中Na2SO3 濃度達(dá)到25%左右，NH4CL濃度達(dá)到20%左右時(shí)逐步將脫硫液取出送到鹽水冷卻器(6)冷 至IJO°C左右，Na2SO3結(jié)晶淅出，經(jīng)離心機(jī)(7)脫水，經(jīng)氣流干燥器⑶干燥，成為Na2SO3產(chǎn)品； 從離心機(jī)(7)出來(lái)的母液送到吸氨器(9)吸氨，氨母液流到氨母液儲(chǔ)桶(10)，再送到鹽淅 結(jié)晶器(11)，在氨母液低于15°C的條件下向鹽淅結(jié)晶器內(nèi)加入洗凈的固體氯化鈉，氨母液 中的NH4CL結(jié)晶淅出，經(jīng)稠厚器(12)沉淀、離心機(jī)(13)脫水，經(jīng)轉(zhuǎn)筒干燥機(jī)(14)在105°C 條件下干燥，成為NH4CL產(chǎn)品；從離心機(jī)(13)出來(lái)的母液送到脫硫液儲(chǔ)桶(1)，再加入部分 NH3和妝化，調(diào)制成合格的氨鹽水，送到脫硫塔(4)脫硫。
全文摘要
本專利公開(kāi)了一種濕法脫硫脫硝的方法，在一個(gè)流程內(nèi)既脫硫又脫硝。利用含一定濃度的NH4和NaCl溶液脫除煙氣中的SO2，生成Na2SO3和NH4Cl兩種產(chǎn)品；利用一定濃度的硝酸和尿素溶液脫除NOx，生成NH4NO3產(chǎn)品。本發(fā)明工藝有四大優(yōu)勢(shì)1、脫硫脫硝反應(yīng)速度快，脫硫脫硝率高。脫硫率在95％以上，脫硝率在70％以上。2、本發(fā)明工藝脫硫設(shè)備簡(jiǎn)單，固定資產(chǎn)投資比石灰石-石膏濕法脫硫減少60％左右。3、本發(fā)明脫硫不花任何費(fèi)用，還能創(chuàng)造利潤(rùn)。本發(fā)明把煙氣中SO2當(dāng)作一種化工原料利用，每脫1噸SO2理論上可以生產(chǎn)1.67噸NH4Cl和1.97噸Na2SO3。一個(gè)2×200MW的發(fā)電廠，每年創(chuàng)產(chǎn)值4億元左右，創(chuàng)利潤(rùn)1.0億元左右。4、本發(fā)明脫硝固定資產(chǎn)投資和脫硝運(yùn)行費(fèi)用比SCR法減少70％左右。
文檔編號(hào)B01D53/60GK101816885SQ201010154499
公開(kāi)日2010年9月1日 申請(qǐng)日期2010年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月26日
發(fā)明者康仁 申請(qǐng)人:康仁