联合回收烟气中二氧化硫并脱除氮氧化物的系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种联合回收烟气中二氧化硫并脱除氮氧化物的系统及方法。通过臭氧氧化烟气中的氮氧化物为二氧化氮；烟气经亚硫酸钠和亚硫酸铵吸收，二氧化硫转化为亚硫酸氢盐，氮氧化物转化为硝酸盐和亚硝酸盐；经蒸发和再生过程将二氧化硫富集回收；利用电化学还原过程将硝酸盐和亚硝酸盐还原为氨氮，氨氮返回吸收塔作为吸收液循环使用。与传统的钠碱湿式吸收方法相比，本发明专利技术利用湿式吸收与电化学还原联合技术，在回收二氧化硫的同时，去除烟气中的氮氧化物并将二氧化硫作为吸收剂循环利用；同时，利用铵盐湿法吸收，有效解决氧化副产物硫酸钠低温易结晶导致的堵塞管道问题。硫酸钠低温易结晶导致的堵塞管道问题。硫酸钠低温易结晶导致的堵塞管道问题。

【技术实现步骤摘要】
联合回收烟气中二氧化硫并脱除氮氧化物的系统及方法


[0001]本专利技术属于化工和环境保护领域，涉及一种联合回收烟气中二氧化硫并脱除氮氧化物的系统及方法；尤其涉及一种钠
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铵双碱湿法吸收、电化学还原联合回收烟气中二氧化硫并脱除氮氧化物的系统及方法。

技术介绍

[0002]大气中的二氧化硫(SO2)和氮氧化物(NO
X
)是光化学烟雾、酸雨等环境问题的重要来源，对环境和人体健康都会造成极大的伤害，是重点关注的大气污染物。因此，工业烟气必须经过脱硫脱硝达到标准后才能排放。
[0003]烟气脱硫主要基于高浓度制酸技术和低浓度回收方法。NO
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的主要成分是NO2和NO，其中NO更难以处理。近年来，它们引起了越来越多的关注，国家和行业设定的排放标准也越来越严格。通常工业烟气中的NO
X
浓度较低，并且与SO2共存，而且烟气的温度低，因此很难采用传统的还原和反硝化技术去除。鉴于上述烟气脱硫脱硝的需求和多污染物协同控制需求，目前迫切需要结合新的环保要求，提高烟气净化效率。工业中，常规的脱除烟气中SO2的技术主要分为干法、湿法、半干法等几种，其中石灰石
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石膏法、循环流化床法等方法都是广泛应用且较为成熟的干法工艺方法，但是依然存在脱硫效率不理想、副产物多等问题。湿法脱硫效率较高，但也存在占地面积大以及二次废水处理困难的缺点。脱除NO
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的主要方法是采用选择性催化还原脱硝工艺，脱硝效率较高，但是存在运行费用高、条件苛刻、维护成本高等问题。
[0004]经过对现有技术的检索，专利CN103203176A通过复合氧化剂氧化NO并用钙基吸收剂对氧化产物和SO2进行吸收脱除，但仍存在氧化剂耗量较大、脱硫副产物多的问题；专利CN1660474A通过钠
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钙双碱法，以石灰石与脱硫液反应使脱硫剂得到再生，但脱硫副产物硫酸钙处理仍旧是问题；专利CN103990362A利用二氧化氯气体氧化NO，结合湿法或半干法协同去除NO
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和SO2，但氧化剂制备成本高，易造成二次污染；专利CN101347706A利用纯碱、烧碱或废碱作为吸收剂，电石渣作为再生剂进行烟气脱硫，以废治废、节能减排，但烟气中的二氧化硫无法再次利用。
[0005]总体来说，湿法吸收仍旧是较为高效、应用较广的脱硫脱硝方法。传统的亚硫酸钠
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亚硫酸氢钠吸收体系成本低、效率高，但氧化副反应产物易降低吸收液的吸收能力，且由于硫酸盐溶解度较低在低温条件下容易造成管道堵塞。此外，该方法对NO
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的去除效果有限。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于针对上述现有烟气联合脱硫、脱硝工艺技术的缺陷，结合电化学还原方法的电极性能可调、反应物可控制的优点，提供一种钠
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铵双碱湿法吸收、电化学还原联合回收烟气中二氧化硫并脱除氮氧化物的系统及方法，与此同时有效解决实际工艺过程中氧化副产物硫酸盐低温易结晶导致的堵塞管道问题。
[0007]本专利技术的工作流程：除尘后臭氧氧化烟气中的氮氧化物为二氧化氮，利用亚硫酸钠和亚硫酸铵作为吸收剂吸收臭氧氧化后的烟气中的二氧化硫和氮氧化物，二氧化硫转化为亚硫酸氢钠，氮氧化物转化为硝酸盐和亚硝酸盐；后经蒸发再生释放出浓缩后的二氧化硫用以富集回收；借助电化学还原反应，将硝酸盐和亚硝酸盐还原为铵盐，铵盐再次循环回吸收池补充吸收液中的铵盐，当铵盐达到一定浓度后，浓缩排出后用作氮肥。
[0008]在本专利技术的体系中，利用电化学方法将硝酸根/亚硝酸根电化学还原为铵根，这一过程相对于还原到氮气容易实施，不需外加氯离子等，而且还原生成的铵根回到吸收池后，不仅没有降低对SO2等的吸收效率，它的氧化产物硫酸根低温溶解度会远低于硫酸钠，可有效解决实际工艺中低温管道易堵塞这一突出问题。在本体系中，吸收过程中铵根的作用是，(1)氧化产物低温条件下溶解度远大于钠盐，有效解决管道堵塞问题；(2)铵根来自于NO
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的吸收产物，不需额外添加；(3)硝酸根/亚硝酸根经电化学过程还原为铵根，此过程更易实现，且于吸收池回用后可实现NO
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的循环利用，在解决实际工艺问题的基础上实现NO
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的无害化处理及利用；(4)铵根不会影响SO2及NO
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的吸收效果。此外，对吸收液中亚硫酸根浓度及pH值无需过多控制，因为亚硫酸根浓度影响的是吸收量，浓度越高吸收容量越大；控制pH为碱性的方法就是添加碱液，例如氢氧化钠，这个过程本身就是提高亚硫酸根浓度的过程。
[0009]本专利技术的目的可以通过以下方案来实现：
[0010]第一方面，本专利技术涉及一种联合回收烟气中二氧化硫并脱除氮氧化物的方法，联合使用钠
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铵双碱湿法吸收法和电化学还原法。本专利技术联合使用钠
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铵双碱湿式吸收脱硫工艺方法和电化学还原脱硝方法，实现二氧化硫的吸收、再生回收以及氮氧化物的吸收、循环利用并脱除的目的。
[0011]作为本专利技术的一个实施方案，所述方法包括如下步骤：
[0012]S1、除尘后的烟气经过臭氧氧化，烟气中的一氧化氮NO氧化为二氧化氮NO2；
[0013]S2、使用亚硫酸盐吸收液吸收步骤S1烟气中的二氧化硫SO2和氮氧化物NO
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，生成亚硫酸氢盐HSO3‑
、硝酸盐NO3‑
和亚硝酸盐NO2‑
溶液；
[0014]S3、亚硫酸盐吸收液吸收饱和后经过蒸发再生，二氧化硫释放再生并进行富集回收；蒸发再生后的溶液进行电化学还原脱硝，其中的硝酸盐和亚硝酸盐被还原为氨氮；
[0015]S4、步骤S3还原脱硝处理后的含氨氮溶液循环至步骤S2，作为补充吸收液循环使用；或当步骤S3还原脱硝处理后的含氨氮溶液中铵盐浓度超过75％后排出体系。在本专利技术的体系中，随着反应的进行，吸收液中铵的浓度会逐渐增加，但当铵浓度过高时，容易造成氨逃逸，且由于pH的降低会降低吸收效率。
[0016]作为本专利技术的一个实施方案，步骤S1中，臭氧氧化过程通过臭氧发生器放电氧化空气或纯氧气成臭氧实现。
[0017]作为本专利技术的一个实施方案，步骤S2中，反应初始亚硫酸盐吸收液为亚硫酸钠溶液，浓度为10％
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20％；反应过程中亚硫酸盐吸收液为亚硫酸钠和亚硫酸铵的混合液；以占亚硫酸钠和亚硫酸铵总质量的百分比计，所述混合溶液中亚硫酸钠质量比为25
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100％，亚硫酸铵质量比为0
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75％。
[0018]作为本专利技术的一个实施方案，步骤S2中，吸收过程在环境大气压(101kPa)及中低温(20℃
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60℃)条件下进行。优选的，所述吸收过程在环境大气压及40℃条件下进行。
[0019]作为本专利技术的一个实施方案，步骤S2中，在吸收过程中，部分亚硝酸盐被氧化为硝
酸盐，部分亚硫酸盐吸收液被烟气中的O2氧化为氧化本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种联合回收烟气中二氧化硫并脱除氮氧化物的方法，其特征在于，联合使用钠
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铵双碱湿法吸收法和电化学还原法。2.根据权利要求1所述的联合回收烟气中二氧化硫并脱除氮氧化物的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：S1、除尘后的烟气经过臭氧氧化，烟气中的一氧化氮氧化为二氧化氮；S2、使用亚硫酸盐吸收液吸收步骤S1烟气中的二氧化硫和氮氧化物，生成亚硫酸氢盐、硝酸盐和亚硝酸盐溶液；S3、亚硫酸盐吸收液吸收饱和后经减压蒸发再生，其中的亚硫酸氢钠释放出二氧化硫，富集回收所述二氧化硫；蒸发再生后溶液进入电化学还原脱硝过程，其中的硝酸盐和亚硝酸盐被还原为氨氮；S4、步骤S3还原脱硝处理后的含氨氮溶液循环至步骤S2，作为补充吸收液循环使用；或当步骤S3还原脱硝处理后的含氨氮溶液中铵盐浓度超过75％后排出体系。3.根据权利要求2所述的联合回收烟气中二氧化硫并脱除氮氧化物的方法，其特征在于，步骤S2中，反应初始亚硫酸盐吸收液为亚硫酸钠溶液，浓度为10％
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20％；反应过程中亚硫酸盐吸收液为亚硫酸钠和亚硫酸铵的混合液；以占亚硫酸钠和亚硫酸铵总质量的百分比计，所述混合溶液中亚硫酸钠质量比为25
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100％，亚硫酸铵质量比为0
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75％。4.根据权利要求2所述的联合回收烟气中二氧化硫并脱除氮氧化物的方法，其特征在于，步骤S2中，吸收过程...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾金平，石峰，李侃，应迪文，王亚林，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：