一种船舶烟气光催化氧化脱硫和还原脱硝工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种舰船烟气光催化氧化脱硫和还原脱硝工艺，包括以下步骤：船舶烟气经过除尘控温后从塔底自下而上通过真空紫外灯和负载有规整陶瓷光催化剂的填料床层，将烟气中的部分SO

【技术实现步骤摘要】
一种船舶烟气光催化氧化脱硫和还原脱硝工艺
本专利技术涉及一种烟气脱硫脱硝工艺，特别涉及一种船舶烟气光催化氧化脱硫和还原脱硝工艺，属于环境保护/废气处理

技术介绍
现代社会经济发展迅速，各国之间的贸易联系日益密切，海上运输方便高效的优点使其成为国际交通中的主要方式。与机动车烟气相比，船舶的燃料主要是重柴油，所以船舶烟气中含有较高浓度的NOX和SO2，如不经任何处理，烟气经大气循环和水循环的迁移、转化、沉积，将导致海洋酸化和陆地生态系统衰退，对全球气候变化造成严重影响。船舶燃用低品质重油所释放的烟气污染物成分复杂，主要有NOX、SO2、CO、CO2、HC(碳氢化合物)、PM(颗粒物)等，其中NOx和SO2所占的比例很高，是主要污染物。2018年中国船舶排放的SO2和NOx分别是58.8万吨、151.1万吨，其中NOx占非道路移动源排放的29.2％。2019年船舶排放NOx为139.1万吨，占非道路移动源排放的28.2％。而NOx和SO2的排放严重威胁着海洋生态环境和沿海居民的健康。国际海事组织(IMO)将NOX和SO2列为首要控制的船舶烟气污染物。烟气中的NOx主要包括NO、NO2、N2O、N2O5等，其中NO占90％以上。NO在空气中容易氧化为NO2，会对人体的肺和心脏产生毒害作用，也会形成光化学烟雾，对人的眼睛和呼吸道有毒害作用，甚至致癌。NOX还会对臭氧层产生破坏作用，NOX与O3反应，从而使O3变成O2，使之失去对紫外光辐射的屏蔽作用。同时也是形成酸雨的主要污染物。SOX中95％为SO2，SO3仅占5％。SO2对人体健康有直接的损害，造成呼吸道疾病；高浓度时，还侵害中枢神经系统和心脏等，使人和动物昏迷，直至死亡。SOX还是酸雨的主要成因，严重破坏生态环境。所以，控制船舶烟气中的NOX、SOX排放的关键是对NO和SO2进行脱除。国内对船舶废气脱硫脱硝、脱硫脱硝后的废水、冷却水和清洗废水的pH、硝酸盐、PAHs、温度等都规定了执行标准，并且划定了船舶排放控制区范围，明确了燃油硫含量、颗粒物和氮氧化物排放控制要求，船舶靠港使用岸电要求等。由于NO3-不是海洋固有离子，IMO规定，洗涤水系统应防止硝酸盐的排放超过清除废气中12％的NOx所对应的硝酸盐量或60mg/L。因此针对船舶动力废气净化研究，必须脱除船舶烟气中的主要污染物SO2和NOX，并且产生的废水中NO3-、pH等也要符合排放要求。中国专利申请CN107456856A公开了一种基于海水法船舶尾气脱硫脱硝一体化去除装置及方法。其利用海水中的氯离子和碳酸根离子对氧化性试剂过硫酸钠进行活化，并利用尾气余热强化海水过硫酸钠溶液的活化，活化后的过硫酸钠溶液与尿素溶液混合，在气旋式洗涤塔内与烟气进行混合接触，利用湿法氧化技术和还原技术相结合方式达到同时脱硫脱硝的目的。最终的脱除产物为硫酸盐和氮气。但该方法采用海水和烟气余热活化过硫酸钠，活化效率不高，会影响脱硝效果。活化后产生的氧化性自由基氧化能力很强，不仅能将NOX氧化生成亚硝酸根，也能进一步氧化生成硝酸根，而尿素无法还原硝酸根，可能不能满足硝酸根的排放要求。同时采用氧化剂过硫酸钠和还原剂尿素，不仅流程复杂，成本较高，且活化后的过硫酸钠溶液会与尿素溶液混合后反应，造成极大的浪费。中国专利申请CN105536486A公开了一种船舶尾气脱硝工艺及系统、脱硫脱硝一体化工艺及系统。当船舶使用低硫油时，采用船舶尾气脱硝工艺，降温后的船舶尾气进入吸附塔，使NOX吸附在吸附剂上，而后升温脱附NOX进入脉冲等离子体反应器处理，NOX部分分解成N2，部分被氧化为NO2；最后通过Na2SO3溶液喷淋吸收还原。而当船舶使用硫含量较高时，采用船舶尾气脱硫脱硝一体化工艺，尾气降温后先经过洗涤水洗涤和钠碱吸收SO2后，产生的Na2SO3溶液用于后续脱硝。但采用低温等离子法NOX的脱除率较低，设备需要使用高压高频电源来产生活性物质，能耗较高，危险性高，且设备周围会产生强电磁场，对船舶上的电器设备产生干扰，严重影响船舶安全运行。中国专利申请CN107551813A公开了一种船舶脱硫脱硝一体化工艺及其装置。在脱硫吸收塔内喷淋氢氧化钠溶液除去焦油并吸收烟气中的SO2，生成亚硫酸钠溶液储存；而后烟气进入脱硝干燥氧化塔，经过干燥氧化后，NO在脱硝催化剂的作用下发生氧化反应生成NO2；最后进入脱硝吸收塔，NO、NO2被氢氧化钠和脱硫生成的亚硫酸钠还原吸收，生成N2及硝酸盐。但需要利用脱硫生成的亚硫酸钠脱硝，不仅工艺流程复杂，而且在烟气硫含量较低时亚硫酸钠浓度低还原效果不好，使硝酸盐不能满足排放要求。氮氧化物含量较高时催化剂氧化脱除效果差，不能达到烟气排放标准。
技术实现思路
针对以上问题，本专利技术的目的是提供一种高效协同、一体化的舰船烟气光催化氧化脱硫和还原脱硝工艺，能够在同一塔中高效地氧化脱硫和还原脱硝，具有操作简单，设备占地面积小，投资少，操作弹性大，运行成本低，无二次污染，产生的Na2SO4和N2能直接排放到海洋和大气中的优点。本专利技术的原理如下：在规整陶瓷光催化剂填料和真空紫外(VUV)灯的作用下，船舶烟气中的部分SO2和NO被氧化成SO3和NO2；同时，利用高级还原技术VUV/NaHSO3体系产生的还原自由基，将NOX还原为N2，而NaHSO3溶液被氧化成无污染的Na2SO4溶液；部分SO2被海水吸收也能补充溶液中的HSO3-，保持较高的还原脱硝效果；洗涤废海水通过曝气将少量未反应完的HSO3-氧化成SO42-。本专利技术实现了在同一塔中氧化脱硫和还原脱硝，并且由于Na+离子和SO42-离子都是海洋可接纳的离子，极大简化船舶脱硫脱硝装置以及洗涤废水的处理难度，在不同船舶烟气净化中具有可推广性。同时，NaHSO3还是陆地碱法脱硫的副产物，能起到“以废治废”的效果。一种舰船烟气光催化氧化脱硫和还原脱硝工艺，其特征在于，包括以下步骤：(1)船舶烟气经过除尘控温后，从底部进入内装真空紫外灯和规整陶瓷光催化剂填料的光催化脱硫脱硝塔，自下而上通过负载有光催化剂的填料床层；(2)光催化剂被高能紫外线激发，通过光催化氧化和真空紫外辐射产生的大量O3和活性自由基，将烟气中的大部分SO2氧化成SO3，部分NO氧化成NO2；(3)从塔顶喷淋配制好的NaHSO3海水喷淋液，与经步骤(2)处理后的烟气逆向接触，通过光催化剂/VUV/NaHSO3体系，将NOX还原成N2和NH4+，NaHSO3溶液被氧化成Na2SO4溶液；同时，通过海水吸收脱除烟气中的SO2、SO3，补充溶液中的HSO3-；(4)经光催化脱硫脱硝塔完成氧化脱硫和还原脱硝一体化处理后的洁净烟气由塔顶烟气出口经烟囱排放；(5)反应后的海水溶液从塔底排放进入曝气池，在曝气条件下将少量未反应完的HSO3-氧化成SO42-，然后与大量新鲜海水混合后，使pH值大于等于6.8，NO3-小于等于60mg/L，达到排放标准，直接排入大海。其进一步的特征在于，所述步骤(1)的光催化剂的活性组分是Ag/TiO2-x，通过在N2氛围下煅烧Ti本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种舰船烟气光催化氧化脱硫和还原脱硝工艺，其特征在于，包括以下步骤：/n（1）船舶烟气经过除尘控温后，从底部进入内装真空紫外灯和规整陶瓷光催化剂填料的光催化脱硫脱硝塔，自下而上通过负载有光催化剂的填料床层；/n（2）光催化剂被高能紫外线激发，通过光催化氧化和真空紫外辐射产生的大量O

【技术特征摘要】
1.一种舰船烟气光催化氧化脱硫和还原脱硝工艺，其特征在于，包括以下步骤：
（1）船舶烟气经过除尘控温后，从底部进入内装真空紫外灯和规整陶瓷光催化剂填料的光催化脱硫脱硝塔，自下而上通过负载有光催化剂的填料床层；
（2）光催化剂被高能紫外线激发，通过光催化氧化和真空紫外辐射产生的大量O3和活性自由基，将烟气中的大部分SO2氧化成SO3，部分NO氧化成NO2；
（3）从塔顶喷淋配制好的NaHSO3海水喷淋液，与经步骤（2）处理后的烟气逆向接触，通过光催化剂/VUV/NaHSO3体系，将NOX还原成N2和NH4+，NaHSO3溶液被氧化成Na2SO4溶液；同时，通过海水吸收脱除烟气中的SO2、SO3，补充溶液中的HSO3-；
（4）经光催化脱硫脱硝塔完成氧化脱硫和还原脱硝一体化处理后的洁净烟气由塔顶烟气出口经烟囱排放；
（5）反应后的海水溶液从塔底排放进入曝气池，在曝气条件下将少量未反应完的HSO3-氧化成SO42-，然后与大量新鲜海水混合后，使pH值大于等于6.8，NO3-小于等于60mg/L，达到排放标准，直接排入大海。<...

【专利技术属性】
技术研发人员：李春虎，李浩智，魏宝震，王亮，王文泰，李子真，
申请(专利权)人：中国海洋大学，
类型：发明
国别省市：山东;37