[发明专利]一种氨水脱硫同时脱硝的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用氨水脱除烟气中SO₂、NOx的方法，属于烟气净化技术领域。

背景技术

SOx、NOx是大气污染物的主要来源，给环境造成了巨大的危害。随着国家环保法规的日益严格，结合现有的烟气处理技术，开发一种运行可靠、投资运行成本较低的烟气脱硫、脱硝工艺符合我国国情，具有较好的应用前景。

目前，烟气脱硫工艺比较成熟，其中湿法工艺占据市场份额最大，工艺过程简单、脱硫效果好、可采用的吸收剂也很多；但是烟气脱硝工艺目前绝大部分采用的还是选择性催化还原法(SCR)，该方法利用氨作为还原剂在催化剂的作用下将NOx还原为N₂，工艺系统和设备比较复杂，催化剂依赖进口，价格十分昂贵。

发明内容

本发明提供一种用氨水脱除烟气中SO₂、NOx的方法，该方法工艺流程简单、可操作性强，投资和运行费用省。

本发明的特点在于烟气无需进行换热进入塔内，在较高温度下，SO₂可与氨水NH₃·H₂O反应生成(NH₄)₂SO₃，(NH₄)₂SO₃作为还原剂与烟气中的NOx反应。其化学反应原理为：

1、高温脱硫反应：SO₂+2NH₃·H₂O＝(NH₄)₂SO₃+H₂O    (a)

2、脱硝反应：2(NH₄)₂SO₃+2NOx＝2x(NH₄)₂SO₄+N₂    (b)

本发明的方法在脱硫脱硝塔内实现，所述脱硫脱硝塔为文丘里塔、圆柱塔两塔相通的“U”型结构。文丘里塔末端与圆柱塔中下部连接，文丘里塔设置脱硝脱硫段，圆柱塔设置有脱硫脱硝段、水洗防逃逸段和除雾段。

烟气首先进入文丘里塔，在100℃～150℃温度条件下NOx与来自塔底氧化池的循环液中的(NH₄)₂SO₃接触，按化学反应方程式(b)发生还原反应，之后与氨水喷淋层喷淋的氨水接触，按化学反应方程式(a)快速发生脱硫反应，生成(NH₄)₂SO₃，使(NH₄)₂SO₃浓度瞬间变大有利于脱硝反应的进一步发生。

反应后的烟气携带液体沿文丘里塔下部90°弯道经圆柱塔中下部，液体向下流入圆柱塔底，烟气经塔板后均布向上运行，在温度80℃～100℃条件下与来自塔外循环池的循环液逆流接触进一步发生脱硫脱硝，塔外循环池的pH值控制在5.5～6.5之间，以利于脱硫脱硝反应的发生。

净化后的烟气由升气管塔板升气后，经水喷淋层和折板式除雾器除去细小液滴和气溶胶后，由塔顶的直排烟囱排放。

脱硫液由塔底经氧化曝气、过滤后进入塔外循环池，进塔内蒸发浓缩，回塔外进行结晶，经旋流分离器固液分离后进入硫酸铵干燥包装系统，制备出符合农用化肥标准的硫酸铵。

附图说明

图1为本发明的工艺流程简图

具体实施方式

如图1所示，烟气无需换热，在较高温度100℃～150℃条件下首先进入文丘里塔(1)，文丘里塔(1)按烟气流入方向分别设置脱硝喷淋层(2)、氨水喷淋层(3)，脱硝喷淋层通过稀液循环泵(6)与圆柱塔(4)塔底氧化池(5)连接，脱硝喷淋层(2)发生2(NH₄)₂SO₃+2NOx＝2x(NH₄)₂SO₄+N₂的脱硝反应，脱硝后的烟气与氨水喷淋层(3)的氨水发生SO₂+2NH₃·H₂O＝(NH₄)₂SO₃+H₂O的脱硫反应，使液相中(NH₄)₂SO₃浓度瞬间增大，有利于2(NH₄)₂SO₃+2NOx＝2x(NH₄)₂SO₄+N₂反应的进行，进一步发生脱硝反应。脱硝脱硫后的烟气由圆柱塔(4)中下部进入，经塔板(7)后向上与喷淋层(10)喷淋的循环液逆流接触，进一步发生上述反应方程式所述的脱硫脱硝反应，喷淋层(10)溶液经塔板(7)收集进入塔外循环池(8)，通过两台浓液循环泵(9)分别从各自管线进入喷淋层(10)，塔板(7)出口管线上有1支管路通过阀门与塔底氧化池(5)连接。浓液循环泵(9)出口管线上设有氨水补充口，补充的氨水进喷淋层(10)喷淋。净化后的烟气由升气管塔板(11)升气后经水喷淋层(14)和两层折板式除雾器(15)除去细小液滴和气溶胶后经直排烟囱(17)排放。水洗液从主回路自流回循环水罐(12)，通过增压水泵(13)加压，一部分水洗液进水喷淋层(14)，一部分水洗液经除雾喷淋管(16)进入圆柱塔(4)内对折板式除雾器(15)进行喷淋清洗，另一部分水洗液进文丘里塔(1)进行塔内喷淋；水洗液另一条支路通过阀门自流进塔底氧化池(5)。塔底氧化池(5)液体由圆柱塔(4)塔底排出，进入粉尘处理系统(18)进行脱水分离等处理；经过滤后的溶液再用泵送回圆柱塔(4)塔底，与氧化风机(21)的氧化风，对塔内溶液进行搅拌氧化，过滤后的清洁液体一部分送进塔外循环池(8)补液。当塔外循环池(8)溶液浓度达到提取要求时，由硫铵提取系统(19)的泵抽至旋流分离器进行固液分离，液体返回塔外循环池(8)，分离的结晶颗粒物进入干燥包装运系统(20)，制备出硫酸铵产品。