使用氨除去NOx、Hg和SO*的方法技术

一种从气体流中除去ＳＯ↓［２］、ＮＯ和ＮＯ↓［２］的方法和设备，包括步骤：将燃料气体流中的一部分ＮＯ氧化（６０）成ＮＯ↓［２］，用氨洗涤液洗涤（６２）ＳＯ↓［２］、ＮＯ和ＮＯ↓［２］，并在湿静电沉淀器中除去（６４）所述洗涤步骤产生的任意氨气溶胶。所述方法还可以通过将Ｈｇ氧化成ＨｇＯ并在湿静电沉淀器中将其除去来除去Ｈｇ。同时，可以从洗涤液中移出硫酸铵，一种有价值的肥料。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
使用氨除去NOx、Hg和SO2的方法                 
本专利技术涉及除去气体流中的NOx和SO2的方法和设备。                 
技术介绍
许多工业过程燃烧化石燃料。例如，发电厂燃烧大量煤、油和天然气。二氧化硫(“SO2”)、氧化氮(“NO”)和二氧化氮(“NO2”)是燃烧任意类型的化石燃料中的一些不想要的副产物。在化石燃料中还经常发现汞(“Hg”)。已知这些副产物对人、动物和植物的健康有很大的副作用，并且已进行了大量研究，发现一种在这些副产物进入大气之前从燃料气流中经济地将它们除去的方法。SO2经常是通过将气体流用含氨的硫酸铵水溶液洗涤从该气体中除去的(“脱硫”)。该方法的实例公开在美国专利4,690,807、5,362,458、6,277,343和6,221,325中，在本
技术介绍
部分提及这些专利并不作为相关的现有技术。吸收的硫化合物与氨反应形成亚硫酸铵和亚硫酸氢铵，然后将它们氧化成硫酸铵和硫酸氢铵。所述硫酸氢铵进一步氨化形成硫酸铵。然而该方法未除去NO或NO2，它们必需使用不同方法处理。NO和NO2(一起称之为“NOx”)可以通过将气体流与ClO2或O3接触将NO转化成NO2然后用含硫的碱金属还原化合物的水溶液或氨水以及催化化合物洗涤来从该气体流中除去。这种方法公开在美国专利4,029,739(Senjo等人)，在本
技术介绍
部分提及该专利并不作为相关的现有技术。然而该方法未除去SO2，并且需要通过一些其它方式向该系统中加入氯或臭氧。-->有一些方法既可以除去NOx又可以除去SO2。在美国专利4,035,470(Senjo等人)公开了一种方法，通过将气体与上述的ClO2或O3接触将NO氧化成NO2，然后用亚硫酸盐和抑制该亚硫酸盐氧化为硫酸盐的氧化阻滞剂洗涤SO2。也可以将铁或铜化合物加入来抑制氧化。任选地，可以加入氢氧化铵制得亚硫酸盐并与气体流中的CO2反应形成碳酸盐。与上面提及的美国专利4,029,739类似，该方法需要加入氯或臭氧，并且还需要消耗性的亚硫酸盐氧化阻滞剂。引证的该专利未提及副产物是否包括任何有价值的物料如硫酸铵。然而，专利4,029,739和4,035,470都需要向最终释放到大气中的气体流中加入氯，这样产生严重的安全问题。另一从气体流中除去NOx和SO2的方法公开在美国专利4,971,777(Firnhaber等人)中。在该方法中，通过加入在高温下可分解为残基的有机化合物将NO氧化成NO2。然后用pH调整至低于5.0的氨水溶液吸收该NOx和SO2。Firnhaber教导将该洗涤溶液保持低pH的重要性，这是由于较高pH水平产生铵盐的气溶胶，他认为铵盐是环境负担应加以阻止。氨气溶胶是由洗涤器中的氨蒸汽的气相反应形成的并产生蓝色灰雾或白色蒸汽，它们从烟囱放出。这也称之为“氨溜(ammonia slip)”。大气中的游离氨将是严重的健康和环境威胁。由于例如禁止性投资成本和高压损失，因此Firnhaber排除了气溶胶除去装置的可能性。因此需要一种成本有效的方法从气体流中除去SO2、NO和NO2，并且不需要加入催化剂、氯或臭氧，可以在相对高pH下进行，并且不会导致氨溜。                        
技术实现思路
本专利技术涉及一种从气体流中除去SO2、NO和NO2的方法和设备，不需要加入催化剂、氯或臭氧，可以在相对高pH下进行，并且不会-->导致氨溜。一种满足这些要求的方法包括步骤：将NO氧化成NO2，用pH在6-8之间的氨洗涤液洗涤燃料气流中的SO2、NO和NO2，并用气溶胶除去装置除去所述洗涤步骤产生的氨气溶胶。参照以下描述、附图和权利要求书，将能更好地理解本专利技术的这些和其它特征、方面和益处。                    附图说明图1是显示本专利技术方法的一个方法流程图。图2是本专利技术设备的截面图。                具体实施方式本专利技术涉及一种从气体流，特别是化石燃料锅炉中的气体流中除去SO2、NO和NO2的方法和设备。实际上，燃烧化石燃料之后的燃料气几乎总是含有较多的NO和较少的NO2，并且经常含有Hg，Hg也可以由本专利技术从气体流中除去。本专利技术人对从气体流中除去SO2和NOx的方法和设备非常精通。美国专利5,871,703和6,117,403教导使用放电设备将SO2和NOx分别氧化成硫酸和硝酸，将这些酸收集到湿静电沉淀器(“WESP”)中形成流出物，并将所述流出物加工成可以出售的工业级酸。这两个专利中的专利技术人是Alix、Neister和McLarnon，其中两个是本专利技术的专利技术人。美国专利6,132,692教导使用介电屏障放电(“DBD”)形成相同的酸，将它们收集在WESP中并从所述WESP中将它们排出以从气体流中将它们除去。该专利的专利技术人是Alix、Neister、McLarnon和Boyle，其中两个是本专利技术的专利技术人。在本申请的申请日时，上面三个专利都归本专利技术的所有人拥有。因此将它们加入本文作为参考，就象完全记载于本文中。本专利技术包括图1所示的一种三步方法。在第一步60之前呈现含-->有SO2、NO、NO2，以及可能的话含有Hg的气体流。第一步60用氧化装置将燃料气中的至少一部分NO氧化成NO2。所选的该装置应当可以将大于约2％的该NO氧化成NO2，并且优选在约90％的范围内。应调整氧化步骤以便氧化步骤之后SO2与NO2的最终摩尔比应为至少2.5∶1。该比例优选为4∶1，但是可以更大。该氧化装置60可以是本领域已知的任意装置，包括但不限于使用放电反应器，并注入ClO2、O3或某些有机化合物。例如，美国专利4,029,739和4,035,470教导通过将ClO2或O3加入到气体流中将NO转化为NO2。美国专利4,971,777教导加入一些在高温下可以分解成自由基的有机化合物。适宜的放电反应器的实例包括电晕、脉冲电晕、电子束和DBD。DBD又称之为无声放电和非热性等离子体放电。它与电晕放电或脉冲电晕放电不同。优选的实施方式使用DBD反应器，例如由Alix等人的美国专利6,132,692公开的。实际上，本方法的操作者将调整该反应器的功率输入以获得作为该反应器的功率输入成本、所需洗涤结果和其它因素的函数的所需氧化结果。试验测定显示用本专利技术容易将至少90％的NO和Hg氧化。正如美国专利6,132,692中教导的，DBD反应器将气体流中至少一部分NO和NO2氧化成硝酸，并且将气体流中的至少一部分SO2氧化成硫酸。这些酸在本方法的下一步中加以处理。如果使用除放电反应器之外的氧化装置，那么Hg可能会或者可能不会氧化成HgO。另一方面，可能，并且可能希望，无论使用何种装置，进一步将一些NO和NO2氧化成HNO3。这种可能希望的原因在本说明书的后面将是显然的。另一氧化装置60向燃料气中加入乙烯或丙烯，之后在放电反应器中将NO氧化成NO2。这样会有利地降低该放电反应器的功率输入需求而得到由NO到NO2的相同氧化量。乙烯可以以乙烯与NO的摩-->尔比为约2∶1的量加入。放电反应器中乙烯将NO转化为NO2的化学反应机理可能如下：(1)(2)(3)(4)(5)在任何情况下，输出的气体流包括较少的NO、较多的NO2、SO2，可能包括HNO3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种除去气体流中的ＳＯ↓［２］、ＮＯ和ＮＯ↓［２］的方法，包括步骤：ａ．用氧化装置将气体流中的至少一部分ＮＯ氧化成ＮＯ↓［２］，接着ｂ．用洗涤液洗涤气体流中的至少一部分ＳＯ↓［２］、ＮＯ和ＮＯ↓［２］，其中所述洗涤液含有氨， 并且ｐＨ在６－８之间，和ｃ．用气溶胶除去装置除去气体流在洗涤步骤中产生的至少一部分任意氨气溶胶。

【技术特征摘要】
US 2001-12-6 09/683,2671、一种除去气体流中的SO2、NO和NO2的方法，包括步骤：a.用氧化装置将气体流中的至少一部分NO氧化成NO2，接着b.用洗涤液洗涤气体流中的至少一部分SO2、NO和NO2，其中所述洗涤液含有氨，并且pH在6-8之间，和c.用气溶胶除去装置除去气体流在洗涤步骤中产生的至少一部分任意氨气溶胶。2、如权利要求1的方法，其中所述氧化装置是放电反应器。3、如权利要求2的方法，其中所述放电反应器是介电屏障放电反应器。4、如权利要求3的方法，还包括步骤：用所述介电屏障放电反应器将至少一部分NO氧化成HNO3。5、如权利要求1的方法，其中采用所述氧化步骤使SO2与NO2的摩尔比为至少2.5∶1。6、如权利要求1的方法，其中采用所述氧化步骤使SO2与NO2的摩尔比为至少4∶1。7、如权利要求1的方法，所述洗涤液含有氨、亚硫酸铵、硫酸铵和水，并且pH在6-8之间。8、如权利要求1的方法，其中所述气溶胶除去装置是湿静电沉淀器。9、如权利要求1的方法，其中所述洗涤步骤使得形成硫酸铵，该方法还包括步骤：从洗涤液中移出硫酸铵。10、如权利要求4的方法，其中所述洗涤步骤使得形成硝酸铵，该方法还包括步骤：从洗涤液中移出硝酸铵。11、一种除去气体流中的SO2、NO、NO2和Hg的方法，包括步骤：a.用氧化装置将气体流中的至少一部分NO氧化成NO2，并将气体流中的至少一部分Hg氧化成HgO，接着b.用洗涤液洗涤气体流中的至少一部分SO2、NO和NO2，所述洗涤液含有氨，并且pH在6-8之间，和c.用气溶胶除去装置除去气体流在洗涤步骤中产生的至少一部分任意氨气溶胶以及HgO。12、如权利要求11的方法，其中所述氧化装置是放电反应器。13、如权利要求12的方法，其中所述放电反应器是介电屏障放电反应器。14、如权利要求11的方法，其中所述气溶胶除去装置是湿静电沉淀器。15、如权利要求11的方法，所述洗涤液含有氨、亚硫酸铵、硫酸铵和水，并且pH在6-8之间。16、如权利要求15的方法，其中所述洗涤步骤使得形成硫酸铵，该...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔安娜邓肯，克里斯托弗麦克拉诺恩，弗朗西斯阿利克斯，
申请(专利权)人：鲍尔斯潘公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]