• <object id="tfb9p"><form id="tfb9p"><blockquote id="tfb9p"></blockquote></form></object><track id="tfb9p"></track>
    <td id="tfb9p"></td>

  • <p id="tfb9p"><label id="tfb9p"></label></p>
    1. <pre id="tfb9p"><del id="tfb9p"></del></pre>

      全國化工環境保護設計技術中心站

      中國石油和化工勘察設計協會環境保護設計專業委員會

      全國化工環境保護設計技術中心站

      中國石油和化工勘察設計協會環境保護設計專業委員會

      www.hogico.com

      脫硫脫硝一體化的研究現狀!

      發表時間: 2020-05-26 09:37:41

      作者: 46危廢

      來源: 中國危廢產業網

      瀏覽:

      摘要:

      將煙氣同時脫硫脫硝技術分為濕法脫硫脫硝、干法脫硫脫硝和半干法脫硫脫硝一體化三種工藝,分別從反應原理、工藝參數、吸收效果、研究前景等方面進行綜述,并對三種工藝的優缺點進行了比較分析,結合當前國內外研究現狀,提出了今后煙氣脫硫脫硝一體化技術的發展趨勢。

       

      脫硫脫硝技術很多且大部分處于研究或工業示范階段,其中石灰石-石膏濕法脫硫和選擇性催化還原干法脫硝技術較為成熟,率先實現了商業化。由于SO2NOX都是酸性氧化物,同時對他們進行脫除完全可行。由于設備投資小、運行費用低、操作難度小等優點,脫硫脫硝一體化技術成為研究熱點。

      脫硫脫硝一體化主要分為濕法、干法和半干法3。總的來說:濕法脫除效果好,但廢液污染嚴重;干法脫除效果好,但操作費用高;半干法無污染但操作不穩定。其中常見濕法主要有金屬絡合物吸收法和氧化劑氧化吸收法;干法包括活性炭吸附法、金屬氧化物催化吸收法和等離子體法;半干法主要是吸收劑噴射法。

       

       

      濕法脫硫脫硝一體化的工藝研究

      由于NO的溶解度很低,使它成為濕法脫硫脫硝的關鍵。解決途徑主要分為兩種:一種是通過絡合吸收提高NO的溶解能力;二是NO被氧化劑氧化成溶解度較大的NO2。對應的工藝技術是金屬絡合物吸收法和氧化劑氧化吸收法。

       

      一、金屬絡合物吸收法

      金屬絡合物吸收法是在溶液中加入能絡合NO的金屬絡合劑,提高NO的溶解能力,提高脫硝效率。鐵、鈷、鎳等過渡金屬可與NO形成π-酸配位體的絡合物,其中亞鐵絡合劑最為常見。本文主要介紹亞鐵絡合劑同時脫硫脫硝的技術。

      反應方程式如下:NO+Fe2+Ln(-) → Fe2+Ln(-)NO (L 代表不同配體) (1)

      溶液吸收SO2后形成的SO3(2-) HSO(3- )可與配位的NO 發生一系列的化學反應,達到同時脫硫脫硝的目的。目前常用的亞鐵絡合劑主要分為兩類:一類是亞鐵氨羧絡合劑,如Fe EDTA Fe NTA;另一類是含-SH 的亞鐵絡合劑,如Fe (CyS)2 Fe (Pen)2。

      1、亞鐵氨羧絡合劑同時脫硫脫硝的性能

      Fe EDTA 在亞鐵氨羧絡合劑中最有代表性,Fe EDTA 廉價易得且對NO 的絡合能力強,使得它備受人們的青睞。當Fe EDTA 濃度為10mmol/L 時,NO 的絡合容量是它在純水中溶解量的1000 倍,大大提高了NO 的溶解能力。

      但是煙氣中殘留的O2 能夠將吸收液中的Fe Ⅱ氧化成Fe Ⅲ, 而Fe EDTA 不能絡合NO 使吸收液失去活性,而且反應產生硫酸鹽、連二硫酸鹽、N - S 化合物和N2O 等各種副產物,這些缺點限制了商業化的步伐。但為了解決這些問題,國內外展開了大量研究。

      Thomas 提出用丹寧酸等多酚化合物做抗氧化劑,它不僅能和O2 發生反應,而且能夠將Fe Ⅲ還原成Fe Ⅱ,從而維持吸收液的活性。在雙堿法工藝中加入0.067mol/L Fe EDTA,以焦棓酸為添加劑,pH 6.5 7.5,溫度為50℃時,可維持60% 65% 的脫硝率長達2 小時。

      Tasi 等研究了吸收液的電解法再生問題,陰極區是鐵和亞鐵絡合劑,陽極區是電解液。通入電流后,在陰極處Fe Ⅲ還原成Fe Ⅱ,一定條件下可以維持90% 以上的鐵以Fe Ⅱ形式存在。

      Tasi 等研究了吸收液的電解法再生問題,陰極區是鐵和亞鐵絡合劑,陽極區是電解液。通入電流后,在陰極處Fe Ⅲ還原成Fe Ⅱ,一定條件下可以維持90% 以上的鐵以Fe Ⅱ形式存在。

      2、含-SH 的亞鐵絡合劑脫硫脫硝的性能

      -SH 的亞鐵絡合劑具有還原性,因此不僅能夠穩定吸收液中的Fe Ⅱ,還能及時地還原吸收液中的Fe Ⅲ,保持吸收液的活性,除此之外,還能抑制副產物的生成而且來源廣泛,通過水解毛發即可得到,可以實現以廢治廢。

      目前,含-SH 的亞鐵絡合劑中的Fe (CyS)2 是研究的熱點。有人進行了Fe (CyS)2 溶液同時脫硫脫硝的研究,在溫度為55℃、pH 9 的操作條件下反應20 分鐘,依然能獲得94.4% 的脫硫率和82.3% 的脫硝率。

      Chang 等在pH7,O2 的體積分數為4% 的條件下, 利用Fe Ⅱ (CyS)2 進行脫硝實驗,在反應產物中沒有檢測到金屬亞硝酰絡合物,只是含有少量的NO(2-);當O2 的體積分數接近0 時,NO 46% 被還原成N2 N2O,52% Fe Ⅱ (CyS)2(NO)2 的沉淀形式存在。

      雖然含-SH 的亞鐵絡合劑具有較強的抗氧化能力,但反應中有Fe沉淀和S 單質的生成,因此還需進一步研究。

      二、氧化劑吸收法

      氧化劑吸收法是利用吸收液中的氧化劑將煙氣中的能溶于水的NO氧化成易溶于水的NO2 后再進行反應吸收,這樣大大增強了氣液反應。

      常見的氧化劑有HClO3、NaClO2、O3 H2O2,添加劑主要有NaHCO3、Na2HPO3、Ca(OH)2 Ca(ClO)2。

      20 世紀70 年代至今,國內外對NaClO2 脫除SO2 NOX 進行了很多研究,表明NaClO2 進行脫除SO2 NOX 在某些方面具有優越性,例如脫除效率高和無結垢等優點決定了它具有廣闊的應用前景,但是脫除機理尚不清楚,仍需進一步研究。

      Sada 等在攪拌附中進行了NaClO2 溶液同時脫硫脫硝的實驗,煙氣中SO2 的體積分數為1.1% 9.6%,NO 的體積分數為0.15% 15%時,NO 的反應速率位于快速反應區。當氣相中NO 的體積分數大于0.5%時,NO 的反應為二級反應,當液相中ClO2- 濃度大于0.8kmol/m3 時為一級反應。

      Chan 在常溫常壓的條件下,利用NaClO2 溶液在填充柱中對SO2 NOX 進行吸收研究,模擬煙氣中SO2 的濃度范圍為1430 8570mg/m3,NO 的濃度范圍為430 4700mg/m3。結果表明:水脫除NO 的效率可以達到14%,NaClO2 溶液脫除NO 的效率可以達到80%。

      趙毅等使用噴射鼓泡法,利用NaClO2 溶液脫除模擬煙氣中的SO2 NO, 洗手液的濃度為0.001 0.1mol/L, 添加劑的濃度為0.001 0.005mol/L。實驗結果表明:SO2 的脫除效率大于99%;NO 的脫除效率大于97%。

      干法脫硫脫硝一體化的工藝研究

      常見的干法脫硫脫硝一體化的工藝主要有活性炭吸附法、等離子體法和金屬氧化物吸收還原法。該類方法由于沒有水的加入,因此不會產生大量的廢液,造成二次污染,而且脫硫率和脫硝率分別高達99% 90%。

      常見的干法脫硫脫硝一體化的工藝主要有活性炭吸附法、等離子體法和金屬氧化物吸收還原法。該類方法由于沒有水的加入,因此不會產生大量的廢液,造成二次污染,而且脫硫率和脫硝率分別高達99% 90%。

      活性炭是一種孔隙結構豐富、比表面積大和吸附性能好的材料,早20 世紀50 年代,國外就開始了活性炭脫硫脫硝的研究。

      該工藝主要分為吸附、解析和硫回收三部分,煙氣進入含有活性炭的垂直移動床吸收塔。吸收塔分為兩段,活性炭由于重力作用,從上段的頂部落到下段的底部。煙氣通過下段時,SO2 絕大部分被脫除,隨后進入上段,NO 與噴入的氨反應生成N2。隨后,飽和態活性炭被送到再生器再生,解析出SO2,并由Claus 裝置進行回收。

      日本電力能源公司已經有350MW 的工業化應用實例,運行數據表明:SO2 的脫除效率高達97%;NO 的脫除效率高達80%。

      但是,該工藝也存在著缺點:吸收SO2 的過程中會消耗大量的活性炭,增加反應成本;氨的加入會增加活性炭的粘附力,造成吸收塔內氣流分布不均,操作穩定性差;活性炭的硫容低,使得活性炭再生頻繁,導致吸附設備龐大。這些缺點也阻礙了它的工業推廣。

      二、等離子體法脫硫脫硝一體化的工藝研究

      等離子體法主要包括電子束法和脈沖電暈法,脈沖電暈法與電子束法的脫硫脫硝原理基本一致,只不過是高能電子的來源不同。下面只對電子束法做簡單介紹。

      利用陰極發射并經電場加速形成500 800keV 高能電子束,這些電子束輻照煙氣時生成OH·、O·和HO2·等自由基,再和SO2 NOX 反應生成硫酸和硝酸,在通入氨的情況下,產生(NH4)2SO4 NH4NO,對其經過處理后可以作為化肥,變廢為寶。

      日本從20 世紀70 年代就開始研究了,經過幾十年的研究,已經從小試走向了工業化,同時脫硫脫硝時,脫硫率高達90% 以上,脫硝率高達80% 以上。2001年波蘭建成了一座煙氣處理量為27 m3/h 的工業示范性裝置,脫硫率為90%,脫硝率為80%。

      該方法具有過程簡單、操作方便、易于控制、沒有二次污染和脫除效果明顯等優點。但是這種技術耗電量大,運行費用高和氨泄漏等主要問題也待進一步解決。

      三、金屬氧化物吸收還原法脫硫脫硝一體化的工藝研究

      Fe、Cu、Mn、Ni、V Pt 等氧化物在煙氣脫硫脫硝中都有涉及到,但利用CuO(含量為4% 6%)脫硫脫硝的研究最為成熟。CuO與煙氣中的SO2 O2 反應生成硫酸鹽,同時硫酸鹽可以作為NH3 選擇性催化還原NOX 的催化劑。

      整個工藝分為兩部分:一是在吸附器中完成脫硫脫硝,CuO 300 500℃時與煙氣中的SO2 O2 反應生成CuSO4,隨后噴入的NH3 選擇性催化還原NOX N2,該部分能夠達到90% 以上的脫硫率和80% 左右的脫硝率;二是在再生器中完成SO2 的回收,一般用H2 CH4 CuSO4還原得到純的SO2。

      該工藝具有脫除效率高、不產生廢液和廢渣、副產品利用價值高和建設費用低等優點。但是金屬氧化物的活性是慢慢降低的,而且價格昂貴的缺點限制了該工藝的廣泛應用。

      半干法脫硫脫硝一體化的工藝研究

      半干法介于濕法和干法之間,由于兼顧了二者的主要優點而備受關注。它通過噴射吸收劑吸收SO2 NOX 達到脫硫脫硝的目的,同時利用空氣的熱量帶走吸收液中的水分而不產生廢液。

      張少峰等利用噴動床在脫硫脫硝方面進行了較深入的研究,噴動床內加入剛玉球或負離子球等顆粒,熱煙氣使粒子處于噴動狀態,當床內噴動穩定后,吸收劑由噴嘴噴出,液滴呈霧狀噴灑在噴動粒子上,與SO2 NOx 氣體進行反應,由于加入顆粒,增大了反應接觸面積,提高了脫硫脫硝效率,反應后的產物在粒子的碰撞中脫落,被熱煙氣帶出噴動床 。

      研究的吸收劑有石灰、粉煤灰和尿素,脫硫率能夠達到80% 以上,脫硝率能夠達到60% 以上,但是濕壁現象和操作穩定性不強還有待進一步研究。

      結論

      同時脫硫脫硝工藝雖然研究較多、優點突出,但是存在的缺點限制了它的廣泛應用,因此在工程應用中還應該根據實際工況進行選擇。雖然各種工藝不夠成熟,但也值得更加深入的研究,如果解決主要問題,每種工藝都有廣闊的應用前景。


      脫硫脫硝一體化的研究現狀!
      長按圖片保存/分享

      游客 無等級 2020-04-15
      12321312312312
      游客 無等級 2020-04-15
      12321312312312
      • 聯系人:
      • 電 話/郵 箱:
      • 留言內容: 最多請輸入 250 個字
      • 驗證碼:
        請輸入驗證碼

      Copyright © 2018 全國化工環境保護設計技術中心站 版權所有  會員服務:0510-87418884,87427000   網站備案號:蘇ICP備14048746號-3

      復制成功
      微信號:1234
      添加微信好友,詳細了解產品
      我知道了