一种烟气脱硫脱硝及资源化利用的方法和系统技术方案

本发明专利技术提供一种烟气脱硫脱硝及资源化的方法和系统。本发明专利技术利用常压空气制氧，再利用氧气制备臭氧，臭氧与冷却后的烟气反应将其中的硫和氮生成三氧化硫、二氧化氮和五氧化二氮，并利用离子交换纤维吸收，得到洁净烟气，实现同时脱硫脱氮，后续利用离子交换树脂和碱液，整合整个流程，实现硫氮元素的资源化利用，并充分利用系统产生的溶液，实现离子交换纤维和离子交换树脂的再生，整个过程不产生废水和其他废弃物，解决了现有技术中烟气脱硫脱硝产生大量废液及成本昂贵的问题。生大量废液及成本昂贵的问题。生大量废液及成本昂贵的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种烟气脱硫脱硝及资源化利用的方法和系统


[0001]本专利技术涉及烟气脱硫脱硝技术，尤其涉及一种利用高级氧化实现烟气脱硫脱硝并进行资源化的方法和系统，属于环保


技术介绍

[0002]随着我国经济的快速发展，工厂如雨后春笋般拔地而起，但是在推动我国经济发展的同时，对环境造成的伤害也越来越大，其中二氧化硫(SO2)和氮氧化物(NO
x
)是最主要的污染物。二氧化硫和氮氧化物属于酸性气体，排放到大气中后会形成酸雨，酸雨落到地面上会导致水体酸化、土壤贫化、灼伤毁坏农作物和森林、腐蚀建筑物影响建筑物安全等严重问题。随着国家环保标准日益严格，二氧化硫(SO2)和氮氧化物(NO
x
)的排放限值一步步降低，也相应出现了一些脱硫脱硝技术。现阶段主要的脱硫技术为湿法喷淋脱硫，采用碱性的脱硫剂制成溶液，雾化后喷入烟气中，与烟气中的二氧化硫接触，发生酸碱中和反应，以达到脱除二氧化硫的效果。该方法的优点是脱硫效率高，但必须要将烟气温度降低到60～80℃，并且会产生大量的脱酸废水，能耗较高。现阶段的主要脱硝技术为选择性催化还原(SCR)脱硝技术和选择性非催化还原(SNCR)脱硝技术。SCR脱硝技术的优点是脱硝效率高，但缺点也很明显，必须使用昂贵的脱硝催化剂，而且催化剂受二氧化硫等酸性气体的影响较大，必须先脱硫再脱硝。SNCR脱硝技术的优点是工艺简单，投资少，但是必须要在高温下进行，且脱硝效率低，氨逃逸率大。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于，针对上述烟气脱硫脱硝产生大量废液及处理成本昂贵的问题，提出一种烟气脱硫脱硝及资源化的方法和系统，以实现低成本烟气脱硫脱硝，并对其中的硫氮元素实现资源化利用。
[0004]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
[0005]本专利技术第一方面的技术目的是提供一种烟气脱硫脱硝及资源化的方法，包括以下步骤：
[0006](1)制氧：将常压空气压缩后进行气液分离，除去大部分的液态油、水和尘埃后，进行冷冻干燥，将压缩空气的常压露点降低到
‑
20℃以下，将其中携带的水蒸气凝结并分离出，过滤，使气体含油量≤0.001ppm、含尘量≤0.1ppm，通过纯化使气体常压露点进一步降低至
‑
50℃以下，再次通过精滤使其含油量≤0.001ppm、含尘量≤0.01ppm，再利用处理后的气体通过制氧机制取氧气；
[0007](2)制臭氧：利用步骤(1)得到的洁净氧气通过臭氧发生器制臭氧；
[0008](3)烟气的净化：将烟气降温至70℃以下，与步骤(2)的臭氧混合，臭氧将烟气中的二氧化硫氧化成三氧化硫，将一氧化氮氧化成二氧化氮和五氧化二氮，然后将反应后的气体利用离子交换纤维进行离子交换处理，三氧化硫和氧化后的氮氧化物被吸收下来，得到洁净烟气，烟气中的三氧化硫和氮氧化物的含量满足超低排放要求，进行排放；
[0009](4)元素资源化及再生：步骤(3)的离子交换纤维达到饱和状态时，将碳酸钠溶液喷洒到离子交换纤维上，将从烟气中吸收下来的SO
32
‑
、SO
42
‑
和NO3‑
置换，完成离子交换纤维的再生；置换下来的再生废液中含Na
+
、SO
32
‑
、SO
42
‑
和NO3‑
，加入Ca(OH)2溶液生成泥浆，静置沉淀后，分离，沉淀物回收作为石膏，上清液含Ca
2+
和NO3‑
，不分先后地经过Na
+
型阳离子交换树脂和OH
‑
型阴离子交换树脂脱除Ca
2+
和NO3‑
，处理后的液体为NaOH溶液，作为配制离子交换纤维再生液的原料使用；吸附了NO3‑
的OH
‑
型阴离子交换树脂用NaOH溶液进行再生，得到NaNO3溶液作为再生剂，对吸附了Ca
2+
的Na
+
阳离子交换树脂进行再生，得到Ca(NO3)2溶液。
[0010]进一步地，所述步骤(2)中还包括向臭氧发生器中通入冷却介质以对反应进行降温的过程，提高臭氧收率。所述冷却介质优选为水，可利用厂区的循环冷却水换热降温。臭氧发生器通过消耗电能在电极之间放电，将氧气转化成臭氧，臭氧发生器消耗的电能大部分转化为热能，使得臭氧发生器中的氧气温度升高，影响臭氧产率，因此，向臭氧发生器中需通入冷却介质以保证反应效率。
[0011]进一步地，所述步骤(3)中发生烟气氧化反应，臭氧与烟气中的一氧化氮和二氧化硫气气反应速率很快，化学反应方程式如下：
[0012]NO+O3→
NO2+O2[0013]NO2+O3→
NO3+O2[0014]NO3+NO2→
N2O5[0015]NO2+NO2→
N2O4[0016]N2O4+O3→
N2O5+O2[0017]SO2+O3→
SO3+O2[0018]进一步地，步骤(3)中将反应后的气体利用离子交换纤维进行离子交换处理，达到了同时脱硫脱硝的目的，发生的反应如下：
[0019]R2CO3+SO
32
‑
+2H
+
→
R2SO3+CO2↑
+H2O
[0020]R2CO3+SO
42
‑
+2H
+
→
R2SO4+CO2↑
+H2O
[0021]R2CO3+2NO
31
‑
+2H
+
→
2RNO3+CO2↑
+H2O
[0022]进一步地，所述步骤(4)中离子交换纤维饱和后采用质量浓度为10％～15％的碳酸钠溶液在线再生。再生过程发生的反应如下：
[0023]R2SO3+Na2CO3→
R2CO3+Na2SO3[0024]R2SO4+Na2CO3→
R2CO3+Na2SO4[0025]2RNO3+Na2CO3→
R2CO3+2NaNO3[0026]进一步地，步骤(4)中向含Na
+
、SO
32
‑
、SO
42
‑
和NO3‑
的再生废液中加入Ca(OH)2溶液发生如下反应：
[0027]Na2SO3+Ca(OH)2→
CaSO3↓
+2NaOH
[0028]Na2SO4+Ca(OH)2→
CaSO4↓
+2NaOH
[0029]2CaSO3+O2→
2CaSO4↓
[0030]进一步地，所述步骤(4)中用2～3倍树脂体积、质量浓度为3％～5％的NaOH溶液对吸附了NO3‑
的OH
‑
型阴离子交换树脂进行再生。
[0031]进一步地，所述步骤(4)得到Ca(NO3)2溶液可作为农用“叶面本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种烟气脱硫脱硝及资源化的方法，包括以下步骤：(1)制氧：将常压空气压缩后进行气液分离，除去大部分的液态油、水和尘埃后，进行冷冻干燥，将压缩空气的常压露点降低到
‑
20℃以下，将其中携带的水蒸气凝结并分离出，过滤，使气体含油量≤0.001ppm、含尘量≤0.1ppm，通过纯化使气体常压露点进一步降低至
‑
50℃以下，再次通过精滤使其含油量≤0.001ppm、含尘量≤0.01ppm，再利用处理后的气体通过制氧机制取氧气；(2)制臭氧：利用步骤(1)得到的洁净氧气通过臭氧发生器制臭氧；(3)烟气的净化：将烟气降温至70℃以下，与步骤(2)的臭氧混合，臭氧将烟气中的二氧化硫氧化成三氧化硫，将一氧化氮氧化成二氧化氮和五氧化二氮，然后将反应后的气体利用离子交换纤维进行离子交换处理，三氧化硫和氧化后的氮氧化物被吸收下来，得到洁净烟气，烟气中的三氧化硫和氮氧化物的含量满足超低排放要求，进行排放；(4)元素资源化及再生：步骤(3)的离子交换纤维达到饱和状态时，将碳酸钠溶液喷洒到离子交换纤维上，将从烟气中吸收下来的SO
32
‑
、SO
42
‑
和NO3‑
置换，完成离子交换纤维的再生；置换下来的再生废液中含Na
+
、SO
32
‑
、SO
42
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和NO3‑
，加入Ca(OH)2溶液生成泥浆，静置沉淀后，分离，沉淀物回收作为石膏，上清液含Ca
2+
和NO3‑
，不分先后地经过Na
+
型阳离子交换树脂和OH
‑
型阴离子交换树脂脱除Ca
2+
和NO3‑
，处理后的液体为NaOH溶液，作为配制离子交换纤维再生液的原料使用；吸附了NO3‑
的OH
‑
型阴离子交换树脂用NaOH溶液进行再生，得到NaNO3溶液作为再生剂，对吸附了C...

【专利技术属性】
技术研发人员：余传林，张翔武，王祺，宋爱军，李鹏飞，乔忠喜，谷长智，李方皓，赵洪宇，关小川，余瀚坤，程坤乾，余世玉，
申请(专利权)人：大连科林能源工程技术开发有限公司，
类型：发明
国别省市：