[发明专利]燃煤烟气脱硫脱硝用氨气的联产制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种烟气脱硫脱硝所用氨气的经济安全的发生方法。

技术背景

我国能源以燃煤为主，燃煤烟气是二氧化硫和氮氧化合物的排放大户，对空气造成严重污染。控制二氧化硫和氮氧化合物的排放是我国治理大气污染的重要措施之一。目前我国对大型锅炉燃煤烟气二氧化硫和氮氧化合物的排放都有严格的标准。

烟气中的二氧化硫可以采用氨法脱硫工艺进行脱除。向烟气中喷入氨NH₃与烟气中的SO₂反应，然后通入空气进行氧化得到亚硫酸铵，反应式为：

NH₃+H₂O+SO₂→(NH₄)₂SO₃

(NH₄)₂SO₃+O₂→(NH₄)₂SO₄

硫酸铵溶液经浓缩结晶、离心分离、干燥等程序后即可制得硫酸铵产品。该工艺投资少，脱硫效率高。副产品是硫酸铵，资源综合利用效率高，投资回报率高。

烟气中也含有大量的氮氧化合物，也是造成酸雨的主要成份，所以必须对烟气进行脱硝处理，脱硝工艺一般采用选择性催化还原法，简称SCR。还原剂一般是氨，由液氨或尿素来产生，催化剂可以是五氧化二矾(V₂O₅)、三氧化钼MoO₃)和三氧化钨(WO₃)，以二氧化钛(TiO₂)为载体，或者硫酸亚铁、硫酸锰(MnSO₄)以活性炭为载体。当含NO_X的烟气通过多层催化反应器时，将发生下列放热反应：

脱硫脱硝都需要使用大量的氨，氨的来源一般有氨水、液氨、尿素，其中尿素因易于运输保存、无毒性而被广泛采用。目前尿素制氨一般采用水解或热解的方法。水解法是将尿素以水溶液的形式加以分解；热解法是直接快速加热雾化后的尿素溶液进行分解。它们的主要化学反应是一样的：

CO(NH₂)₂+H₂O＝2NH₃↑+CO₂↑

由上述反应看出，尿素分解为氨气和二氧化碳，氨气用于脱硫脱硝，二氧化碳放空，这样只有大约50％的尿素得到应用，因此，造成脱硝运营成本的升高。

发明内容

针对现有技术中尿素水解或热解制氨工艺中存在的不足，本发明提供一种燃煤烟气脱硫脱硝用氨气的联产制备方法，使尿素分子全部得到利用，消减CO₂的排放。

一种燃煤烟气脱硫脱硝用氨气的联产制备方法，包括将尿素进行缩合反应，反应所产生的氨气用于脱硫脱硝，反应后的物料进行后处理，联产得到三聚氰酸、缩二脲或缩三脲；或者，将尿素与二元醇、一元醇、苯酚或胺进行取代反应，反应产生的氨气用于脱硫脱硝，反应后的物料进行后处理，得到联产产品如下：

尿素与二元醇进行取代反应生成联产产品环状碳酸酯：碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯，

尿素与一元醇或苯酚进行取代反应生成联产产品碳酸酯：碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丁酯或碳酸二苯酯，

尿素与胺进行取代反应生成联产产品二甲基脲、二乙基脲或二苯基脲，

尿素与胺、醇共同进行取代反应得到联产产品氨基甲酸酯。

一种燃煤烟气脱硫脱硝用氨气的联产制备方法，采用以下任一步骤：

将尿素水溶液在150～160℃，搅拌减压进行缩合反应，反应产生的氨气用于脱硫脱硝，母液进行后处理，得缩二脲。或者，

将尿素在助熔剂硫酸铵的存在下，在150～180℃进行缩合反应，反应所产生的氨气用于脱硫脱硝，反应产物进行后处理，得到三聚氰酸。或者，

将尿素与甲醇、丙二醇或苯酚以摩尔比1∶1～4放入反应器中，在催化量催化剂的存在下于160～250℃加热，反应过程中放出的氨气用于脱硫、脱硝，然后分离出催化剂(处理后可重复使用)，母液减压蒸馏分别得到碳酸二甲酯、碳酸丙烯酯或碳酸二苯酯。所述催化剂优选类水滑石，催化剂加入量为反应物总质量2-4％wt，优选3-4％wt。或者，

尿素与苯胺以摩尔比1～1.5∶2混合以异戊醇为溶剂，加热到120～130℃，搅拌回流5～6h，反应过程中产生的氨气用于脱硫脱硝，反应产物进行后处理得二苯脲。或者，