[发明专利]利用低温等离子体脱除固定源尾气中氮氧化物的净化方法

说明书

技术领域

本发明涉及低温等离子体协同催化技术应用于大气污染净化技术领域，具体地说是利用低温等离子体脱除固定源尾气中氮氧化物的净化方法。

背景技术

随着经济的快速发展和大量化石燃料的使用，氮氧化物(NO_X)污染所引起的光化学烟雾、酸雨等环境问题日益突出，环境形势日益严峻。火电厂及其它工业燃烧装置尾气是大气中NO_X的主要来源之一，尤其是硝酸生产等化工企业，其尾气中NO_X浓度较高，90％的NO_X为NO。随着可持续发展战略的实施，由NO_X污染所引起的环境问题逐渐为人们所重视。目前较为关注的尾气控制技术有氨选择性催化还原法、吸附法、吸收法等。

吸收法是用化学吸收液吸收废气中的NO_X，工艺简单，投资较低，可根据具体情况选择吸收液，以硝酸盐形式回收NO_X，达到综合利用的目的，但其吸收效率不高，对含NO较多和废气量较大的净化效果差，副产物处置不当会带来二次污染，而且副产物进一步无害化处置会极大的增加操作成本；吸附法利用吸附剂吸附烟气中的NO_X，净化效率高，能回收NO_X，但吸附剂用量大，设备庞大，投资和运行成本高；氨选择催化还原法虽然较成功的用于脱除固定源(如火电厂)排放的氮氧化物，但缺点是：氨用量需精确计量控制，氨具有很强的腐蚀性，氨的泄露等造成二次污染，运行成本高。

中国专利CN 1899671A中公开了一种使用催化氧化循环喷淋液的生物膜填料塔系统净化烟气中NO_X的方法，属于生物——化学组合法净化废气，该法微生物生长缓慢且易造成填料塔堵塞，仅适用于小流量烟气。中国专利CN 1803257A中公开了一种以氨基物质为还原剂用于燃煤电站脱除氮氧化物的方法，该法是在燃煤锅炉炉膛上部喷入氨基物质与氮氧化物部分反应脱除烟气中35～40％的氮氧化物，未反应完全的氨基物质随烟气进入反应器，在催化剂表面，氨基物质再一次与氮氧化物反应，氮氧化物还原率可达90％以上，但该法反应温度较高，引入氨基还原剂，存在泄露和设备腐蚀问题。

因此，随着NO_X排放量的日益增多，研发简洁高效的处理NO_X的方法，同时兼顾NO_X的资源回收，具有重要的现实意义。

发明内容

本发明的目的是克服现有氮氧化物脱除技术的不足，提出一条新的资源化治理NO_X的途径，即利用低温等离子体脱除固定源尾气中氮氧化物的净化方法，不存在O₂抑制问题，尾气中所含的少量CO、CO₂、SO₂等其它物质在反应过程中不会造成明显的阻碍或毒害作用，实现了NO_X的资源化处理。

本发明利用在等离子体空间富集的大量极活泼的离子，电子，激发态的原子分子及自由基引发位于等离子体附近的催化剂，降低反应的活化能，当含NO尾气经过内置催化剂的低温等离子体反应器时，气体分子活性得到增强，O₂在等离子作用下生成强氧化剂O₃，利用O₃将NO_X氧化成更高的氧化形态(N₂O₅)，经氨水吸收后生成硝酸铵产品，在等离子体与氧化催化剂的协同作用下，实现尾气中NO_X的资源化处理。

本发明的主要反应过程如下：

O₂→2O                       (1)

O₂+O→O₃                     (2)

2NO+O₂→2NO₂                 (3)

2NO+O₃→N₂O₅                 (4)

6NO₂+O₃→3N₂O₅               (5)

N₂O₅+H₂O→2HNO₃              (6)