从气流中去除污染物的改进方法技术

本发明专利技术提供一种从气流，例如来自工业过程的烟道气流中，去除污染物的方法和装置。该方法中在气流接触氧化器区域中的氧化剂之前应用一个预洗涤器接触该气流。然后氧化过的气体在一个第一级和第二级洗涤器或者仅一个单级洗涤器中进行处理。

【技术实现步骤摘要】
本申请要求于2003年10月17日提出的序号为60/512469的美国在先专利申请的优先权。
技术介绍
本申请提供一种从废气中分离和去除氮氧化物、硫氧化物，重金属和其它污染物的改进方法。这些废气包括来自任何完全的或部分的燃烧源、热过程的废气，以及来自矿物燃料燃烧炉，加热炉，焚烧厂，精炼、石油和石化厂，无机、有机、精细和散装化学品厂的过程废气。近来联邦和地方环境法要求严格降低排放到大气中的有害气体物质，其中主要的有害空气污染物为氮氧化物(NOx)。应这些法律的严格强制实施的要求，工业空气污染者已做了大量尝试来降低排放到空气中的这些来自工业或城市源气流中的有害物质的量。其中可降低气流中NOx浓度的成功尝试常常包括废气中的NOx与氮基还原剂的反应。另一已知的从气流中去除NOx的方法包括使NOx与臭氧接触，从而将其氧化成例如N2O5的高价氮氧化物，并通过水洗涤器去除气流中的这些高价氧化物。在美国专利5206002，5316737，5985223和6197268中公开了基于臭氧的NOx氧化反应的详情，上述公开内容被并入此处作为参考。另外，环境保护局已发出通知表明环境中汞含量已处于可能对健康产生不利影响的水平。烧煤的电站锅炉是最大的而且包括NOx和SOx释放源的人为有害汞排放源之一。本专利技术人发现了一种可从多种工业过程的排放气去除重金属以及NOx和SOx的方法。专利技术简述本专利技术提供一种包括前述的和下述的臭氧添加剂选择性吸附污染物的方法。该方法在降低操作和资金成本的情况下产生一种具有改进性能的高效多重污染物去除系统。本专利技术适用于处理多种来源产生的废气或工业气体。本专利技术的但不限于此的特殊性能在于从完全或部分燃烧源，热过程，过程废气和生产过程等产生的废气流中分离和去除NOx、SOx、HCI、Hg和其它污染物。这些但不限于此的过程包括矿物燃料燃烧炉，加热炉，焚烧厂，精炼、石油和石化厂，无机、有机、精细和散装化学品厂。此外，该装置也可用于抛光系统来从废气中去除NOx、SOx、HCI、Hg和其它污染物，因为用其它方法处理该废气不能实现本专利技术可达到的非常低的去除水平。本专利技术的第一个优点在于提供一种从废气中去除NOx、SOx、HCI、Hg和其它污染物的方法和装置，它不仅满足现在的要求而且符合将来的环境标准，并且使用时不会引起任何二次氧化物排放。这种负载污染物的废气流可从完全或部分的燃烧源，热过程和过程废气等过程中产生，其中包括但不限于矿物燃料燃烧炉，加热炉，焚烧厂，精炼、石油和石化厂，无机、有机、精细和散装化学品厂。本专利技术的第二个优点在于提供一种在操作和资本两方面的支出都有更经济的改进的可将未处理废气中的氮氧化物、硫氧化物、酸性气体、Hg和其它污染物降低到一个非常低的去除水平的方法。附图简述附附图说明图1-3对本专利技术进行了描述。所有构造用于从来源于任何类型的完全或部分燃烧源，热过程，过程废气等过程的废气中分离和去除氮氧化物，硫氧化物，重金属和其它污染物，所述过程包括但不限于矿物燃料燃烧炉，加热炉，焚烧厂，精炼、石油和石化厂，无机、有机、精细和散装化学品厂。这些附图如下附图1的系统流程图示出了用管线相互连接的一个预洗涤器，一个除雾部件，其后是一个用于氧化的分离容器和一个二阶洗涤部件。附图2的系统流程图示出了用管线相互连接的一个预洗涤器，一个除雾部件，其后是一个用于氧化的分离容器和一个单阶洗涤部件。附图3所示的系统流程图表示集成的除雾、氧化和二阶洗涤部件。附图4的曲线表明预洗涤对二次排放的影响。本专利技术的详细描述本专利技术涉及处理和去除废气流中的NOx、SOx、HCI、Hg和其它污染物。本专利技术尤其涉及将含SO2的废气中的SO2和其它污染物部分地经过预洗涤，使废气变得有益于臭氧处理。用水流可控地进行SO2吸收的这种预洗涤器被配置以使预洗涤废气中细滴的形成和夹带减少到最少。夹带在预洗涤废气中的细滴可通过多种手段被物理分离或除雾。经过除雾的预洗涤废气进入氧化器，在这里废气被引入与化学氧化剂例如臭氧接触和混合。在预选摩尔比和预选氧化器的停留时间下，臭氧将NOx转变为更高价的氮氧化物，高价氮氧化物更易起反应和溶解于多数类型的水溶液中。氧化器中的氧化条件也可引起废气中别的污染物包括但不限于元素Hg的氧化。被氧化的废气然后在主洗涤器中可以逆流、错流或并流形式被有选择性地洗涤。对废气预洗涤具有众多的优点诸如1.可产生为清除洗涤废气中残余的臭氧所需的亚硫酸盐和硫酸盐；2.可降低为实现更高的NOx去除率所需的臭氧量；3.产生有助于汞和其它污染物的氧化和去除的便利条件；4.降低被处理废气中NO2的排放。本专利技术方法包括一些步骤在40°F-850°F温度范围内的含污染物的废气通过管线被引入预洗涤器或预洗涤部件。当前述温度超过约1100°F时，通常需加入一个蒸发冷却器。在预洗涤器或预洗涤部件中，废气以这样的方式被引入与水溶液接触，以致优选洗涤一些或大部分SO2、大多数高溶解性气体和其它污染物。SO2的吸附导致在水相中形成亚硫酸盐、亚硫酸氢盐和/或亚硫酸。由于O2的吸附导致亚硫酸盐氧化成硫酸盐以及O2的可溶性远小于SO2，因此预洗涤器的设计要使O2的吸附减到最小。通过调节pH值、传递面和接触时间，可改进SO2的传质选择性。预洗涤器中气相和液相的接触增加了预洗涤废气中的水汽含量。当废气比要接触的水流热的情况下，这种气体和液体之间的接触导致在吸附的同时发生骤冷。骤冷增加了废气中的水汽分压。由废气预洗涤引起的所有这些影响提供了众多的优点，包括但不限于产生了为减少残余的臭氧所必须的亚硫酸盐溶液；增加进入氧化器的废气中的水含量以改进氧化条件；降低进入氧化器的废气中的SO2和HCI含量以改进氧化条件，同时使其形成来自非外来物质的大多数氧化剂；降低了预洗涤气流中的SO2含量；在氧化器中产生的有利的氧化条件促进了元素汞的氧化；为在洗涤器中实行废气和其它成分的选择性吸附提供了条件；以及避免了NO在亚硫酸盐溶液中的吸附而形成有可能还原成NO的络合物。预洗涤气体首先进行除雾以去除夹带在离开预洗涤器的气流中的水溶液细滴。该除雾通过流程的几何布置以使气流进入该除雾部件。细滴也可通过液体被引入预洗涤器时引起的废气的扭曲和旋转或者在预洗涤器下游引入公知的除雾器或水汽分离器来分离。离开除雾部件的废气进入预选停留时间的氧化器中使其与注入该氧化器中的臭氧混合并与废气中的NOx发生反应。通过臭氧对NOx的瞬时和选择性的氧化产生易于溶解在多数水溶液中的高价氮氧化物。一些其它污染物诸如汞(Hg)也可在氧化器中氧化。消除或降低水溶液细滴的夹带对提高有关臭氧消耗及随后的吸附性能的效率是至关紧要的。应引起注意的是为实现低的NOx排放，需要超过化学计量的氧化剂。本专利技术方法和装置对过量的氧化物诸如臭氧进行洗涤，使其在经济上是可行的。离开氧化器的烟道气流，在第一级洗涤器，或其中用水流洗涤氧化型的NOx、剩余的SO2、氧化型的汞和其它污染物的第一级洗涤器中，进行处理。被氧化废气中的NOx和SOx与第一级洗涤器中的水流接触可产生含氧酸。这些含氧酸进一步发生氧化反应，这非常有益于进一步氧化汞和其它污染物。为维持气体、汞和其它污染物所必需的氧化和吸附性能，可添加预定量的试剂。该试剂可以是氨或碱金属或碱土金属的氧化物，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种从气流中去除污染物的方法，包括以下步骤：（ａ）将所述气流供给预洗涤器；（ｂ）将来自所述预洗涤器的所述气流和臭氧流供给氧化器区域；（ｃ）将来自所述氧化器区域的所述气流供给第一级洗涤器；以及（ｄ）将来自所述第 一级洗涤器的所述气流供给第二级洗涤器。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：NJ苏查克，SK纳德卡尼，RE凯尔顿，JM小科尔提克，
申请(专利权)人：波克股份有限公司，坎能技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]