基于类Fenton作用的烟气氨法同步脱硫脱硝工艺制造技术

本发明专利技术公开了基于类Fenton作用的烟气氨法同步脱硫脱硝工艺，包括烟气增压后送入浓缩塔与塔内浓缩液接触反应，出浓缩塔的烟气送入吸收塔与从塔上部喷淋层喷出的循环吸收液逆向接触反应后由吸收塔顶部排出；浓缩塔塔底引出部分反应后的浓缩液经除铁系统除铁后送入硫酸铵结晶系统,所述烟气由吸收塔中部的烟气入口进入吸收塔，依次经过塔上部设置的至少一层光化学反应层、填料层和喷淋层与循环吸收液逆向接触反应后由烟气出口排出；吸收塔底部的循环吸收液补入氨水、络合剂Fe(II)EDTA、草酸和硫酸亚铁后作为循环吸收液回送到吸收塔上部的喷淋层喷入塔内。本发明专利技术工艺简单、运行成本低、能耗低、控制简便、脱硝效果好、副产品质量好的。

【技术实现步骤摘要】
基于类Fenton作用的烟气氨法同步脱硫脱硝工艺
本专利技术涉及环保领域的烟气净化，具体的说是一种基于类Fenton作用的烟气氨法同步脱硫脱硝工艺。
技术介绍
现有的烟气同步脱硫脱硝方法按照工艺过程分为五大类：固相吸附/再生同步脱硫脱硝技术、气固催化同步脱硫脱硝技术、吸收剂喷射同步脱硫脱硝技术、高能电子活化氧化同步脱硫脱硝技术、湿法烟气同步脱硫脱硝技术。对烟气实施湿法同步脱硫脱硝研究最多的是络合吸收法中的Fe(II)EDTA法。从20世纪70年代开始，日本和美国一些学者就开始了对Fe(II)EDTA法进行大量的研究，认为Fe(II)EDTA对NO具有较好的络合效果，脱硝效率高。但是，Fe(II)EDTA在络合NO的过程中自身也很容易被烟气中所携带O2所氧化，形成对NO无吸收活性的Fe(III)EDTA。尹奇德等提出了“Fe2+鳌合剂络合-铁粉还原-酸吸收回收法”脱除烟气中NO的新工艺。实验表明，NO脱除效率会随着铁粉用量和反应器搅拌速度增大而增大，铁粉粒径越大，吸收效果越差。在铁粉0.8g，铁粉粒径不超过0.077mm，搅拌速率为900r·min-1，氧气含量为5％的情况下，得到了90％以上NO脱除率。LiWang等采用Fe(II)EDTA/Na2SO3做还原剂同时吸收NO和SO2，并对Fe(II)EDTA进行再生。研究表明存在SO2时候NO吸收速率提高了1.59倍。针对烧结所采用的湿式氨法脱硫，在此基础上进行氨水-Fe(II)EDTA复配实现烧结烟气同步脱硫脱硝，是一种具有应用前景的烧结烟气多污染物协同治理的技术。但由于烟气中含有一定量氧分，易将吸收液中的Fe(II)EDTA氧化，导致脱硝效率下降，甚至失去脱硝能力。
技术实现思路
本专利技术提供一种工艺简单、运行成本低、能耗低、控制简便、脱硝效果好、副产品质量好的基于类Fenton作用的烟气氨法同步脱硫脱硝工艺。技术方案包括烟气增压后送入浓缩塔与塔内浓缩液接触反应，出浓缩塔的烟气送入吸收塔与从塔上部喷淋层喷出的循环吸收液逆向接触反应后由吸收塔顶部排出；浓缩塔塔底引出的部分反应后的浓缩液经除铁系统除铁后送入硫酸铵结晶系统，所述烟气由吸收塔中部的烟气入口进入吸收塔，依次经过塔上部设置的至少一层光化学反应层、填料层和喷淋层与循环吸收液逆向接触反应后由烟气出口排出；所述由吸收塔上部喷淋层喷出的循环吸收液依次经过填料层、光化学反应层与烟气逆向接触反应后进入吸收塔下部的光化学反应层进行光化学反应再生，吸收塔底部的循环吸收液补入氨水、络合剂Fe(II)EDTA、草酸和硫酸亚铁后作为循环吸收液回送到吸收塔上部的喷淋层喷入塔内。控制喷入吸收塔内的循环吸收液中Fe(II)EDTA+Fe(III)EDTA总浓度为0.015～0.05mol/L，草酸根离子浓度为0.09～0.3mol/L，循环吸收液的pH值为5.0～5.5。所述吸收塔底部引出的进入浓缩塔的吸收液与浓缩塔底部浓缩液循环泵引出的浓缩液混合后送入浓缩塔上部循环喷出。所述浓缩塔底部引出的进入除铁系统的浓缩液先送入浓缩沉淀池沉淀，经静置沉淀后，浓缩沉淀池底部的悬浊液返回吸收塔内，上段的澄清液送入除铁系统。所述光化学反应层由多层网状结构的灯带组成，所述灯带经接线柱与电源连接。所述网状结构的灯带的空隙率为0.6－0.9。控制吸收塔上段的光化学反应层中相邻两层网状结构的灯带交替发光。所述除铁系统为电解除铁反应器。所述吸收塔下段的光化学反应层的上端面与塔底液面平齐。本专利技术在现有复配氨-Fe(II)EDTA络合剂的双塔同步脱硫脱硝工艺中向循环吸收液加入草酸，草酸与吸收液中的铁离子和亚铁离子可反应生成草酸铁和草酸亚铁。草酸铁和草酸亚铁是草酸根离子与铁和亚铁离子形成的盐。草酸铁的结构式如下：草酸亚铁的结构式如下：在水溶液中，有氧气的条件下草酸亚铁易被氧化成草酸铁。草酸铁在水溶液中可形成稳定的草酸铁络合物，这些络合物具有很好的光化学活性，在紫外光照射下具有较活跃的氧化还原特性，其中的Fe3+被还原成Fe2+，草酸根在光催化作用下被氧化并生成H2O2。光还原生成的Fe2+再与H2O2发生Fenton反应产生·OH和Fe3+，Fe3+又会与草酸根离子重新形成草酸铁络合物。当溶液中存在过量的草酸根离子和H2O2时,将不断产生羟自由基·OH，产生·OH自由基的量子产率可达1左右。·OH自由基是很强的氧化剂，能迅速氧化被吸收下来的和NO。草酸根离子则随反应的进行不断被消耗,最后生成二氧化碳。专利技术人正是利用草酸铁在水溶液中的类Fenton特性，结合光化学反应将吸收下来的NO氧化成硝酸根以实现最终脱除，同时将被氧化的Fe3+还原成Fe2+，吸收液中Fe2+浓度的升高，有利于Fe(II)EDTA的生成，实现络合剂的再生。上述反应过程是一个复杂的多反应过程，研究表明，吸收液中加入草酸生成草酸亚铁结合光照反应，既能够实现部分氮氧化物的脱除，还能替代铁屑法实现络合剂Fe(II)EDTA的再生，本专利技术工艺中，当草酸亚铁和Fe(II)EDTA同时使用时，不仅可以替代传统的铁屑法，还可以减少Fe(II)EDTA的使用量，能效降低系统的运行成本。基于上述原理，为了提高脱硝效率和循环吸收液再生效率，专利技术人在吸收塔上部原有填料层的下方设置了光化学反应层，在塔内制造光照条件，其作用有三：a烟气由下至上经过光化学反应层时，与由上至下流经该层的循环吸收液发生化学吸收反应，烟气中的二氧化硫和氮氧化物被吸收下来，同时还存在副反应：吸收液中的络合吸收剂Fe(II)EDTA、被烟气中的氧气氧化为Fe(III)EDTA、b,由于光化学反应层具有多层网状结构的灯带，提供了有效的光照条件，吸收液中含有的在光催化作用下，发生化学反应，2个分子的最终生成1个分子的Fe2+和1个羟自由基·OH，生成的羟自由基·OH进一步氧化吸收液中的和NO；吸收下来的氮氧化物被氧化，被氧化的Fe3+被还原，具有同步再生作用；c，多层网状结构的灯带类似于填料结构，有利于循环吸收液与烟气的均布和均匀混合，并延长了烟气和循环吸收液在此的气液接触时间，有利于气液界面的更新，循环吸收液与烟气一边反应一边再生，进一步提高了脱除效果，为了保证再生效果，优选网状结构的灯带的空隙率为0.6－0.9，过大会导致气液接触的比表面积过小，导致塔效低，过小会导致气相阻力增加，并且优选通过控制相邻两层网状结构的灯带交替发光的方式，可以使吸收液在发光的一层灯带区主要进行再生反应，然后在不发光的一层灯带区主要进行吸收反应，保证各反应的高效进行，最终实现高效脱硫脱硝的目的。实验表明，采用交替发光的控制方式比全发光的控制方式反应效率更高，且更为节能。进一步的，专利技术人还在吸收塔下部液面以下部分也设置了光化学反应层，对与烟气反应后的循环吸收液进行进一步的光化学反应再生，循环吸收液中未被氧化的NO在该层进一步被氧化，同时进一步对络合剂进行再生。光化学反应层的上端面与液面平齐，有利于Fe(III)EDTA的充分再生，提高再生的循环吸收液量，同时还可避开塔底部挠动泵引起的液体高速湍动对灯带的冲击磨损。进一步的，所述浓缩塔底部引出的进入除铁系统的部分浓缩液先送入浓缩沉淀池沉淀，经静置沉淀后，浓缩沉淀池底部的悬浊液返回吸收塔内，上段的澄清液送入除铁系统本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于类Fenton作用的烟气氨法同步脱硫脱硝工艺，包括烟气增压后送入浓缩塔与塔内浓缩液接触反应，出浓缩塔的烟气送入吸收塔与从塔上部喷淋层喷出的循环吸收液逆向接触反应后由吸收塔顶部排出；浓缩塔塔底引出部分反应后的浓缩液经除铁系统除铁后送入硫酸铵结晶系统,其特征在于，所述烟气由吸收塔中部的烟气入口进入吸收塔，依次经过塔上部设置的至少一层光化学反应层、填料层和喷淋层与循环吸收液逆向接触反应后由烟气出口排出；所述由吸收塔上部喷淋层喷出的循环吸收液依次经过填料层、光化学反应层与烟气逆向接触反应后进入吸收塔下部的光化学反应层进行光化学反应再生，吸收塔底部的循环吸收液补入氨水、络合剂Fe(II)EDTA、草酸和硫酸亚铁后作为循环吸收液回送到吸收塔上部的喷淋层喷入塔内。

【技术特征摘要】
1.一种基于类Fenton作用的烟气氨法同步脱硫脱硝工艺，包括烟气增压后送入浓缩塔与塔内浓缩液接触反应，出浓缩塔的烟气送入吸收塔与从塔上部喷淋层喷出的循环吸收液逆向接触反应后由吸收塔顶部排出；浓缩塔塔底引出部分反应后的浓缩液经除铁系统除铁后送入硫酸铵结晶系统,其特征在于，所述烟气由吸收塔中部的烟气入口进入吸收塔，依次经过塔上部设置的至少一层光化学反应层、填料层和喷淋层与循环吸收液逆向接触反应后由烟气出口排出；所述由吸收塔上部喷淋层喷出的循环吸收液依次经过填料层、光化学反应层与烟气逆向接触反应后进入吸收塔下部的光化学反应层进行光化学反应再生，吸收塔底部的循环吸收液补入氨水、络合剂Fe(Ⅱ)EDTA、草酸和硫酸亚铁后作为循环吸收液回送到吸收塔上部的喷淋层喷入塔内；所述光化学反应层由多层网状结构的灯带组成，所述灯带经接线柱与电源连接；控制吸收塔上段的光化学反应层中相邻两层网状结构的灯带交替发光。2.如权利要求1所述的基于类Fenton作用的烟气氨法同步脱硫脱硝工艺，其特征在于，控制喷入吸收塔内的循环吸收液中Fe(Ⅱ)...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴高明，刘成，吴晓琴，
申请(专利权)人：武汉钢铁股份有限公司，武汉科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42