[發明專利]聯合脫除煙氣中二氧化硫和氮氧化物的方法

有效

• 申請號: 201310138931.3
• 申請日: 2013-04-19
• 公開（公告）號: CN103230734A
• 公開（公告）日: 2013-08-07
• 發明（設計）人: 賈金平;郭清彬;孫同華;王亞林
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: B01D53/78
• 分類號: B01D53/78;B01D53/60;B01D53/86;B01D53/96
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 牛山;陳少凌

技術領域

本發明屬于化工和環境保護領域，具體涉及一種聯合脫除煙氣中二氧化硫和氮氧化物的方法(簡稱CAR)。

背景技術

隨著現代工業的發展，二氧化硫(SO₂)排放越來越嚴重。大氣中SO₂是形成酸雨和城區臭氧以及光化學煙霧的主要來源，而且對人體健康有極大的危害。

氮氧化物(NO_X)，同SO₂一樣，是造成大氣污染的重要污染物質之一，其中一氧化氮(NO)含量占95％以上。

煙氣中NO_X排放給自然環境和人類生產帶來嚴重危害。產生的光化學煙霧，損害人和動物的健康；影響植物的生長，降低植物對病蟲害的抵抗；降低大氣能見度；形成酸雨，影響建筑物、材料、動植物的生存環境。

在燃料燃燒的過程中，煙氣中NO_X來源主要有兩種情況：1)空氣中的氮分子與氧分子在高溫下燃燒生成NO_X，稱為Thermal?NO_X；2)一些化石原料，如煤和石油，存在含氮化合物，燃燒后生成NO_X，稱為Fuel?NO_X。

脫除煙氣中NO_X的方法主要分為三部分：燃燒前脫硝、燃燒過程脫硝和燃燒后脫硝。燃燒前脫硝，通過合適的選煤和洗煤技術，降低煤中含氮化合物的含量；燃燒過程脫硝，改進鍋爐燃燒方式和投加特殊物質，降低NO_X的產出；燃燒后脫硝，即煙氣處理，通過一定的工藝降低煙氣中NO_X含量。

迄今為止，常規處理煙氣中SO₂的方法是濕法石灰/石膏法(FGD)，效果非常明顯，已工業化應用，但石膏產生量大，又因石膏中含有多種重金屬污染亦大，減少石膏的產生量是今后大勢所趨。因NO在水中的溶解度很小，FGD對NO_X的去除效果甚微。目前脫除煙氣中NO_X已有的技術包括液體吸收法、固體吸收法、催化反應法和生物凈化法等，其中液體吸收法中使用捕獲劑Fe(II)(EDTA)脫除NO_X效果顯著，但此工藝會生成N-S化合物，進而分解為笑氣(N₂O)，其是產生溫室效應的物質成員之一，也是導致臭氧層損耗的物質之一，同時吸收后的溶液無法再循環脫除NO_X，此工藝費用高，且廢棄的吸收液污染環境。

發明內容

本發明的目的在于針對上述現有煙氣聯合脫硫、脫硝技術的不足，借助金屬絡合物溶液的長處，提供一種活性炭催化、電化學輔助、亞硫酸鈉還原聯合脫除煙氣中SO₂和NO_X的方法(簡稱CAR)，根據NO_X濃度減少脫硫工藝(FGD)中生石灰的用量，實現部分脫硫，再利用剩余的SO₂直接還原NO_X為氮氣(N₂)，同時SO₂被氧化成硫酸鹽。徹底杜絕N-S化合物和N₂O的產生，且減少了石膏的產生量。

本發明的工作流程：利用含有金屬絡合物的溶液高效吸收FGD藝后煙氣中NO_X和SO₂，同時，SO₂轉化成為亞硫酸鈉(Na₂SO₃)，NO_X同金屬絡合物反應生成含氮氧化合物，借助活性炭(AC)催化、電化學輔助作用下，SO₃^2-還原含氮氧化合物為N₂，自身被氧化成無害的硫酸鹽，金屬絡合物吸收液亦同時被再生。隨著再生吸收液中硫酸鈉濃度不斷積累，當達到一定濃度后，溶液經過低溫冷凍，硫酸鈉以結晶形式析出，回收硫酸鹽后的金屬絡合物溶液繼續吸收NO_X和SO₂，實現循環使用。

本發明的原理如下：

SO₂溶解在堿性溶液中

NO_X同金屬絡合物(MC)發生反應，生成含氮氧化合物

MC+NO→MC(NO)??(2)

SO₃^2-還原含氮氧化合物為N₂，自身被氧化為SO₄^2-