烟气湿式还原一体化脱硫脱硝及无害处理和资源利用方法技术

本发明专利技术公开一种烟气湿式还原一体化脱硫脱硝及无害处理和资源利用方法，包括将含有SO2和NOX烟气通入酸性三价铁溶液或三价铁和二价铁混合溶液，在0-100℃的温度条件下，吸收NOX和二氧化硫，生成深褐色的亚硝基亚铁盐、硫酸盐和少量硝酸、亚硝酸组成的混合溶液。向该混合溶液加入还原剂和催化剂，使被吸收的亚硝基转化成氮气，从而实现无害化处理。最终对无害化处理后的吸收液进行氧化、分离、结晶，可制得硫酸铁或氯化铁产品，实现烟气的资源化利用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及烟气的净化
，特别涉及一种烟气湿式还原一体化脱硫脱硝及 无害处理和资源利用方法。
技术介绍
由于燃料成分不同，燃烧时产生的烟气中既包含氮氧化物又有二氧化硫，通常是 后者的含量大于前者。脱硫脱硝技术可分为两大类炉内燃烧过程的同时脱硫脱硝技术和 燃烧后烟气中的脱硫脱硝技术，由于燃烧过程中的同时脱硫脱硝技术存在影响煤炭的燃烧 程度，降低锅炉的热效率和脱硫脱硝效率受限制等问题，因而燃烧后烟气同时脱硫脱硝成 了目前研究的难点和热点，也是今后可能进行大规模工业化应用的重点。典型的工艺有湿 法和干法两种。以电子束照射(ER)法、活性炭吸附脱硫脱硝、氨法等为代表的干法工艺虽 有较好的脱硫、脱硝效率，但是装置能耗大及后续收集副产物等问题是困扰其发展的关键。 而以碱液吸收法、氧化吸收法、铁钴的配合物络合吸收等为代表的湿法工艺，同样存在着碱 液的重复利用，有机溶剂的挥发和高成本、催化剂的稳定和再生还原，副产物的有效处置等 一些难题。在这种背景下，研究开发适合我国国情的无二次污染、资源消耗少、运行费用低 的烟气脱硫脱硝尤其是同时脱硫脱硝一体化技术对解决我国的S02、N0x污染问题具有十分 重要的意义。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种烟气湿式还原一体化脱硫脱硝及无害处理和资源利用 方法。本专利技术提供一种，包 括将含有SO2和NOx烟气通入酸性三价铁溶液或三价和二价铁的混合溶液，在0-100°C的 温度条件下，吸收NOx和二氧化硫，生成深褐色的亚硝基亚铁盐、硫酸盐和少量硝酸、亚硝酸 组成的混合溶液，将上述混合溶液进行还原处理，使待处理烟气达到清洁化排放。进一步地，将含有SO2和NOx烟气通入酸性三价铁溶液或三价和二价铁的混合溶 液，在一个大气压、O-KKTC的温度条件下，反应0_3h，吸收NOx和二氧化硫，二氧化硫先溶于 水生成亚硫酸根离子，接着被三价铁氧化生成硫酸根离子，同时三价铁变成二价铁，接着二 价铁与一氧化氮快速结合，生成深褐色的亚硝基亚铁盐、硫酸盐和少量硝酸、亚硝酸组成的 混合溶液，将上述混合溶液进行还原处理，使待处理烟气达到清洁化排放。进一步地，将含有SO2和NOx烟气通入酸性三价铁溶液或三价和二价铁的混合溶 液，在0-100°C的温度条件下，反应0-3h，吸收NOx和二氧化硫，二氧化硫先溶于水生成亚硫 酸根离子，接着被三价铁氧化生成硫酸根离子，同时三价铁变成二价铁，接着二价铁与一氧 化氮快速结合，生成深褐色的亚硝基亚铁盐、硫酸盐和少量硝酸、亚硝酸组成的混合溶液， 将上述混合溶液进行还原处理，使待处理烟气达到清洁化排放。进一步地，所述烟气包括所有燃料高温燃烧产生的含SO2和NOx气体。进一步地，所述酸性三价铁溶液包括氯化铁和/或硫酸铁；所述酸性二价铁溶液 包括氯化亚铁和硫酸亚铁。进一步地，所述三价铁和二价铁混合的溶液中三价铁溶液与二价铁溶液的摩尔数 之比为10:1-5。进一步地，所述烟气通入的三价铁溶液或三价铁和二价铁混合溶液中总铁浓度为 l-3mol/L。进一步地，所述酸性三价铁溶液或三价和二价铁的混合溶液中初始氢离子浓度为 O.6-lmol/L。进一步地，所述酸性三价铁溶液或三价和二价铁的混合溶液中氢离子浓度为 O.3_2mol/L。进一步地，将上述亚硝基亚铁盐、硫酸盐和少量硝酸、亚硝酸组成的混合溶液中加 入还原剂和催化剂，进行还原反应，使溶液中的亚硝基变为氮气排出，实现烟气清洁化和无 害化排放。进一步地，所述还原反应生成的二价铁溶液可作为处理烟气的二价铁溶液循环利用。进一步地，所述还原剂为铁粉或亚硫酸钠。进一步地,所述催化剂为Cu-Mn (II)或活性炭。进一步地，对所述多次循环利用的含硫酸盐等组分的混合溶液通入氧化剂进行氧 化分离，纯化，结晶得硫酸铁或氯化铁，实现烟气脱硫脱硝混合液的无害化处理和资源化利用。进一步地，所述氧化剂为氧气或臭氧。本专利技术提供的，能吸收 二氧化硫和氮氧化物，处理后达到烟气净化的目的，并用于烟气处理中的铁系吸收液，能够 再生，可实现循环利用，从而降低系统的运行成本。附图说明图1是本专利技术实施例提供的一种烟气湿式还原一体化脱硫脱硝及无害处理和资 源利用方法的流程示意图。具体实施方式参见图1，本专利技术采用三价铁溶液或按适当比例混合的三价铁和二价铁溶液做含 二氧化硫和氮氧化物烟气的吸收液，总铁浓度控制在l_3mol/L，酸性介质中氢离子浓度为 O. 6-lmol/L,在0-100°C温度条件下，吸收二氧化硫和氮氧化物，处理后达到烟气净化的目 的。其中三价铁溶液包括氯化铁和/或硫酸铁等；两价铁溶液包括氯化亚铁和/或硫酸 亚铁等；混合溶液中三价铁与二价铁混合的摩尔数之比为10:1-5。具体选择需按实际烟气 中硫氧化物与氮氧化物的含量比来确定；酸介质中的酸的种类包括盐酸和/或硫酸。含二氧化硫和氮氧化物的烟气通入吸收液后，二氧化硫会生成亚硫酸与水合二氧 化硫，接着被三价铁氧化生成硫酸的水溶液，同时三价铁变成二价铁；接着二价铁会吸收烟 气中的一氧化氮，生成亚硝基亚铁盐溶液，从而使混合溶液显深褐色。溶液中会有亚硫酸与水合二氧化硫的短暂集聚，但在三价铁过量的情况下，亚硝基亚铁不会被还原，较稳定存 在。处理后所得深褐色的亚硝基亚铁盐，硫酸盐和少量硝酸、亚硝酸组成的混合溶液 可通过还原法后处理，使所吸收的氮氧化物实现无害化的目的。取确定体积的吸收液，加入 下列还原剂之一种，还原剂包括铁粉或亚硫酸钠等；加入少量下列催化剂之一种，催化剂 包括Cu-Mn (II)、活性炭等。其中若采用铁粉做还原剂，吸收液必须保证氢离子浓度为 O. 6-lmol/L。吸收液黑色褪去，逐渐变成翠绿色的二价铁溶液，释放的气体无氮氧化物检 出，主要为氮气，可直接排入空气。此反应生成的绿色二价铁溶液可通入氧化剂氧化成三价 铁溶液循环利用。经多次循环利用的含硫酸盐等组分的混合溶液进行氧化、分离、纯化，结 晶得硫酸铁或氯化铁产品，实现烟气脱硫脱硝吸收液的资源化利用。实施例1取氢离子浓度为lmol/L，三价铁浓度为1. 66mol/L的三氯化铁溶液1L，于30°C，一 个大气压下同时通入二氧化硫，一氧化氮气体，通入量分别为O. 84mol,1. 66mol,反应时间 为0-3h,至吸收液变成深褐色停止,静置Ih后,该吸收液加入IlOg亚硫酸钠固体和5g活性 炭催化剂，充分搅拌，释放的气体经气体检测仪检测，主要成分为氮气，无氮氧化物检出向上述还原处理后的吸收液中通入适量氧气，溶液中二价铁转化为三价铁。将所 得溶液浓缩，重结晶，得含结晶水的硫酸铁产品226g，含结晶水的氯化铁51g和少量氯化钠 结晶。实施例2取氢离子浓度为O. 6mol/L,三价铁浓度为1. 66mol/L, 二价铁溶液浓度为O.54mol/L的三氯化铁和氯化亚铁的混合溶液1L，于30°C，一个大气压下同时通入二氧化 硫，一氧化氮气体，通入量分别为O. 84mol,2. 2mol，反应时间为0_3h，至吸收液变成深褐色 停止，静置Ih后，该吸收液加入127g亚硫酸钠固体和5g活性炭催化剂，充分搅拌，释放的 气体经气体检测仪检测,主要成分为氮气,无氮氧化物检出。向上述还原处理后的吸收液中通入适量氧气，溶液中二价铁转化为三价铁。将所 得溶液浓缩，重结晶，得含结晶本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种烟气湿式还原一体化脱硫脱硝及无害处理和资源利用方法，其特征在于，包括：将含有SO2和NOX烟气通入酸性三价铁溶液或三价和二价铁的混合溶液，在0?100℃的温度条件下，吸收NOX和二氧化硫，生成深褐色的亚硝基亚铁盐、硫酸盐和少量硝酸、亚硝酸组成的混合溶液，将上述混合溶液进行还原处理，使待处理烟气达到清洁化排放。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：田文学，贾汉东，李慧，陈晨，
申请(专利权)人：河南绿典环保节能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：