一种循环净化烟气中二氧化硫和氮氧化物的方法和装置制造方法及图纸

一种循环净化烟气中二氧化硫和氮氧化物的方法和装置，所述方法以硫酸铵为烟气吸收介质在电解反应器内反应制取过硫酸铵溶液，进入吸收塔喷淋系统的过硫酸铵溶液经高温烟气活化用于氧化吸收烟气中的二氧化硫和氮氧化物，同时反应还原的硫酸铵可再次提取进入电解反应器，实现氧化剂的循环以及溶液中二氧化硫和氮氧化物的高效去除的目的。本发明专利技术装置简单、占地面积小、条件温和、运行成本低；在脱硫脱硝中不产生二次污染，环境友好，具有广泛的pH适应性；烟气中的N、S元素达到了资源的循环利用，具有较大的工业应用潜力。具有较大的工业应用潜力。具有较大的工业应用潜力。

【技术实现步骤摘要】
一种循环净化烟气中二氧化硫和氮氧化物的方法和装置


[0001]本专利技术属于属于烟气净化领域，具体涉及一种循环净化烟气中二氧化硫和氮氧化物的方法和装置。

技术介绍

[0002]在化石燃料的燃烧过程中会产生非常高浓度的NOx和SO2，是空气的主要污染物，会引起一系列严重的环境问题，比如光化学烟雾、富营养化化、臭氧耗竭。因此，控制燃烧后产生的二氧化硫和氮氧化，向大气环境中的排放具有十分重要的意义。先前关于脱硫方法有湿式氨法脱硫、干法脱硫、半干法脱硫、烟气循环流化床脱硫；关于脱硝方法有选择性催化还原、选择性非催化还原，应用较多的烟气脱硫脱硝技术主要有石灰石/石灰
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石膏法烟气脱硫和氨选择性催化还原技术，以上技术可分别对二氧化物和氮氧化物进行去除，因NOx的主要成分是NO（约90%），NO溶解性低，不像SO2那样容易去除，所以不能实现同步的脱硫脱硝。目前，以过硫酸盐作为氧化剂活化产生的硫酸根自由基（SO4
∙
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）和羟基自由基（
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OH）能实现同步高效脱硫脱氮的一种新型高级氧化技术逐渐引起研究者们的关注，过硫酸盐在水中电离产生过硫酸根离子S2O
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，其分子中含有过氧基O
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O，是一类氧化性较强的氧化剂。但由于过硫酸盐比较稳定，在常温下反应速率较慢,对氮氧化物、硫氧化物去除效果不明显。在光、热、超声波、过氧化氢、过渡金属离子(Fe
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等)等条件下，S2O
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可活化分解为SO4∙
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。因此，采用高温烟气余热活化过硫酸盐技术，将活化产生的自由基及同步脱硫脱硝可行的方法。CN103691279A公开了“一种利用烟气余热高温活化过硫酸钠的脱硫脱硝系统及方法”，该方法主要通过利用烟气余热在高温活化反应器中活化过硫酸盐，从而产生活性自由基去脱除烟气中的二氧化硫和氮氧化物。但该方法不能对吸收剂进行再生，产生的活性自由基具有瞬时性。CN204058604U公开“氨和尿素溶液烟气净化吸收液制过硫酸铵的装置”，该方法将氨/尿素溶液的副产品硫酸铵和亚硫酸氢铵进行结晶提纯，在通过电解反应器脱硫脱硝吸收制备过硫酸铵，进入将烟气中的SO2和NO
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脱除。该方法没有对过硫酸铵进行活化产生更强氧化性的活性自由基，同时没有对硝酸盐进行转化处理，会造成水中硝酸盐的污染。CN105381699A公开了“双氧水氧化联合氨基湿法脱硫脱硝方法及其装置”，该专利技术先将氨基溶液进行烟气脱硫，得到还原性的亚硫酸盐对过氧化氢进行催化，高活性的羟基自由基进行脱硝。该方法产生的活性自由基单一，羟基自由基没有硫酸根自由基稳定，不能达到吸收剂的再生。CN103691278386A公开了“一种基于声光耦合作用强化过硫酸铵的过硫酸铵的系统及方法”，该方法将锅炉中的烟气进行除尘后进入温度调节器，经过调温后进入声光耦合反应器，过硫酸铵溶液再超声波和紫外光的作用下释放出硫酸根自由基（SO4∙
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），同时将烟气中的二氧化硫和氮氧化物进行氧化去除。该方法没有对吸收液氧化剂的再生，也没有考虑将水中硝酸根、亚硝酸根转化作为电解液的原料。CN110585909A公开的“一种同时脱硫脱硝净化烟气的方法”，该方法将50
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90℃烟气用氨吸收液喷淋，所得溶液曝气氧化后得到硫酸铵溶液；所得烟气再进行加热换热，再通过添加催化剂将氮氧化物转化为氮气。该方法工艺复杂，造成催化剂中毒。

技术实现思路

[0003]为实现强化脱除烟气中二氧化硫和氮氧化物的目的，本专利技术提出一种循环净化烟气中二氧化硫和氮氧化物的方法和装置。
[0004]本专利技术所采用的技术方案为：一种氨基吸收液循环净化烟气中的二氧化硫和氮氧化物方法，包括如下步骤：首先将反应吸收液进入电解反应器阴极室，将硝酸根及亚硝酸根转化为NH
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，再进入电解反应器阳极室，将硫酸根在阳极转化为S2O
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，将电解所得的含有过硫酸铵的溶液用循环泵入吸收塔的喷淋雾化系统，同时含有二氧化硫和氮氧化物的高温烟气从吸收塔底部通入，在这个过程中实现换热，过硫酸铵被活化产生更具有强氧化的活性自由基，同时将烟气中的SO2和NO
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氧化去除，反应后的溶液从底部进入管路，再次被循环泵入电解反应器中，实现该过程的循环。经过多次循环以后，高浓度的硫酸铵进一步蒸发、结晶得到硫酸铵副产物。
[0005]优选的，电解反应器中电解产生的过硫酸铵浓度为0.005~1 mol/L。
[0006]优选的，电解反应器的阴极、阳极电流密度为0.5~10 mA/cm2，电解时间0.5~8 h。
[0007]优选的，电解反应器的阴极室、阳极室中溶液的pH为2~5，阴极室硫酸铵溶液浓度为0.5~3 mol/L、硝酸铵溶液浓度为0.0006~3 mol/L，阳极室过硫酸铵溶液浓度0.005~1mol/L。。
[0008]优选的，电解反应器中电解产生过硫酸铵的原料液中含有1~3 mol/L的硫酸铵。
[0009]优选的，电解反应器中的阴极、阳极电流密度为0.5~10 mA/cm2，电解时间2~8 h,阳极室的pH为2~5。
[0010]优选的，电解反应器阴极发生还原反应将硝酸及亚硝酸根离子转化为NH
4+
,阳极发生氧化反应将硫酸根转化为S2O
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，最终电解产物过硫酸铵用循环泵流入吸收塔的喷淋雾化系统。
[0011]一种循环净化烟气中二氧化硫和氮氧化物的装置，包括电解反应器、循环泵、吸收塔、吸收液储罐；所述电解反应器出口通过管路与吸收塔的喷淋雾化系统连通，烟气从吸收塔底部进入，吸收液储罐的入口与吸收塔的液体出口连通，吸收液储罐的出口通过管路与电解反应器入口连接，管路上设有循环泵。
[0012]优选的，循环泵的流量为1~30 L/min。
[0013]优选的，吸收塔的液体入口与电解槽的阳极连通。
[0014]优选的，所述电解反应器包括阴极室和阳极室，阴极室溶液为硫酸铵、硝酸铵，阳极室溶液为过硫酸铵。
[0015]优选的，所述喷淋雾化系统为不锈钢涡流喷嘴，直径为2.3~10 cm，喷嘴形式为扇片式。
[0016]优选的，所述电解反应器的阳极选用纯铂、钛基镀铂、石墨电极的一种，阴极为铜基镀聚吡咯、钛基镀四氧化三钴、钛基镀二氧化铂、铜基镀铋、钛基镀二氧化钛电极的一种。
[0017]优选的，电解反应器的阴极室和阳极室由隔膜分隔开来，所述隔膜为陶瓷膜、全氟磺酸型阳离子交换膜、季铵型阴离子交换膜的一种。
[0018]优选的，所述全氟磺酸型阳离子交换膜为HDGN膜、HDCMI膜、HDNAF膜或HDJCM膜。
[0019]优选的，所述季铵型阴离子交换膜为HDJAM膜或HDAMI膜。
[0020]原理：电解后的过硫酸铵溶液进行烟气脱硫脱硝之后，反应产物为含有硫酸铵、硝
酸铵的溶液，再本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种循环净化烟气中二氧化硫和氮氧化物的装置，其特征在于：包括电解反应器（1）、循环泵（2）、吸收塔（3）、吸收液储罐（4）；所述电解反应器（1）出口通过管路与吸收塔（3）的喷淋雾化系统连通，烟气从吸收塔（3）底部进入，吸收液储罐（4）的入口与吸收塔（3）的液体出口连通，吸收液储罐（4）的出口通过管路与电解反应器（1）入口连接，管路上设有循环泵（2）。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述电解反应器（1）包括阴极室和阳极室，阴极室溶液为硫酸铵、硝酸铵，阳极室溶液为过硫酸铵。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述循环泵（2）中的流量为1~30 L/min。4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述喷淋雾化系统为不锈钢涡流喷嘴，直径为2.3~10 cm，喷嘴形式为扇片式。5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述电解反应器（1）的阳极选用纯铂、钛基镀铂、石墨电极的一种，阴极为铜基镀聚吡咯、钛基镀四氧化三钴、钛基镀二氧化铂、铜基镀铋、钛基镀二氧化钛电极的一种；电解反应器（1）的阴极室和阳极室由隔膜分隔开来，所述隔膜为陶瓷膜、全氟磺酸型阳离子交换膜、季铵型阴离子交换膜的一种；所述全氟磺酸型阳离子交换膜为HDGN膜、HDCMI膜、H...

【专利技术属性】
技术研发人员：田森林，杨珊珊，李晨，赵群，宁平，李英杰，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：