專利名稱：一種同時(shí)脫硫脫硝的復(fù)合型吸收劑及其制備和使用方法
一種同時(shí)脫硫脫硝的復(fù)合型吸收劑及其制備和使用方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于煙氣凈化技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種同時(shí)脫硫脫硝的復(fù)合型吸收劑及其 制備和使用方法。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，我國(guó)工業(yè)和經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，尤其是化石燃料的大量燃燒，導(dǎo)致環(huán)境污染 問(wèn)題日益突出，其中以SO2和NOx的危害最為典型。SO2和NOx是細(xì)顆粒物和酸雨的前體物， 同時(shí)大量的NOx在空氣中通過(guò)一系列復(fù)雜的光化學(xué)反應(yīng)形成生成臭氧。目前臭氧在空氣中 的濃度正呈現(xiàn)出日益嚴(yán)重的趨勢(shì)，在中國(guó)的某些城市甚至已經(jīng)監(jiān)測(cè)到該污染物嚴(yán)重超標(biāo)的 現(xiàn)象。S02、N0x及其形成的二次污染物不僅損害生態(tài)環(huán)境和影響人體健康，還直接導(dǎo)致巨額 的經(jīng)濟(jì)損失。因此，國(guó)家對(duì)S02、NOx等有害氣體污染的控制、治理力度越來(lái)越大，并相繼出 臺(tái)了更為嚴(yán)格的302和勵(lì)1的排放標(biāo)準(zhǔn)，也加強(qiáng)了排污收費(fèi)的管理?；谏鲜鲈?，實(shí)現(xiàn)煙 氣脫硫脫硝成為了刻不容緩的任務(wù)，其技術(shù)的研究和應(yīng)用受到了廣泛關(guān)注。
國(guó)內(nèi)外對(duì)煙氣同時(shí)脫硫脫硝技術(shù)報(bào)道較多，各國(guó)在脫除方式及提高脫除效率等方 面開(kāi)展開(kāi)了廣泛研究。目前，在煙氣脫硫技術(shù)中，濕法脫硫?yàn)橹髁骷夹g(shù)，在濕法脫硫中又以 鈣法為主。鈣法脫硫的優(yōu)點(diǎn)是脫除效率和脫硫劑利用率高，但也存在設(shè)備易結(jié)垢、堵塞，導(dǎo) 致系統(tǒng)無(wú)法正常運(yùn)行等問(wèn)題。脫硝技術(shù)則以選擇性催化氧化法(SCR)的研究和應(yīng)用最多， 但也存在投資和運(yùn)行費(fèi)用高，催化劑易中毒，還原劑(NH3)易逃逸等問(wèn)題。同時(shí)該方法主要 針對(duì)大型電站開(kāi)發(fā)，直接應(yīng)用于工業(yè)鍋爐仍存在諸多問(wèn)題，難以解決目前中國(guó)國(guó)內(nèi)大量存 在的中小型工業(yè)鍋爐的脫硝問(wèn)題。而已開(kāi)發(fā)的其他氧化法脫硝則普遍存在使用氧化劑價(jià)格 昂貴，甚至有些采用的氣體氧化劑在設(shè)備運(yùn)行中存在安全隱患等問(wèn)題。此外，現(xiàn)存的煙氣脫 硫脫硝技術(shù)均為分級(jí)處理方式，分級(jí)處理不僅占地面積大，系統(tǒng)復(fù)雜，而且設(shè)備投資與運(yùn)行 維護(hù)費(fèi)用高，無(wú)法在未預(yù)留脫硫脫硝位置的已建電站及經(jīng)濟(jì)承受能力較弱的中小型鍋爐推 廣使用。因此，開(kāi)發(fā)經(jīng)濟(jì)、高效、易于操作的同時(shí)脫硫脫硝技術(shù)成為了研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。
NaClO2已被證明是一種有效的同時(shí)脫硫脫硝試劑,但NaClO2價(jià)格較貴,且無(wú)論在 酸性或堿性環(huán)境中，其濃度較高時(shí)才能獲得理想的脫硝效率，因此脫除成本較高，不利于推 廣使用。發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)不足，本發(fā)明的目的是要提供一種與現(xiàn)有脫硫系統(tǒng)運(yùn)行工況相匹配 的高效、經(jīng)濟(jì)、安全的復(fù)合型同時(shí)脫硫脫硝吸收劑。
一種同時(shí)脫硫脫硝的復(fù)合型吸收劑，其由亞氯酸鈉、氯酸鈉和氯化鈉混合溶液組 成，其中亞氯酸鈉、氯酸鈉和氯化鈉的摩爾比為((TlO) : ((TlO) :1，混合溶液的pH值為 3 11。
一種同時(shí)脫硫脫硝復(fù)合型吸收劑的制備方法，其具體方案如下
分別按摩爾比稱取亞氯酸鈉、氯酸鈉和氯化鈉，在制備反應(yīng)器或漿液制備槽中用去離子水溶解并混合均勻，并用氫氧化鈉或鹽酸將PH值調(diào)節(jié)至3 11，得到一種同時(shí)脫硫脫硝復(fù)合型吸收劑。
所述復(fù)合型吸收劑中亞氯酸鈉、氯酸鈉和氯化鈉的物質(zhì)的量濃度依次為O mol/L O. 5 mol/L、0 mol/L O. 5 mol/L和 O mol/L O. 05 mol/L
一種同時(shí)脫硫脫硝復(fù)合型吸收劑的使用方法，其具體方案如下
將新制備的同時(shí)脫硫脫硝復(fù)合型吸收劑裝入鼓泡反應(yīng)器內(nèi)，保持復(fù)合型吸收劑的溫度為40 °C 90 °C，通入流速為0.05 m/s^0. 5 m/s的待處理煙氣，利用煙氣分析儀測(cè)定進(jìn)入鼓泡反應(yīng)器前后的二氧化硫和氮氧化物濃度。
本發(fā)明所述復(fù)合型吸收劑中的亞氯酸鈉和氯酸鈉為強(qiáng)氧化劑，能與煙氣中的二氧化硫(SO2)反應(yīng)生成硫酸鈉(NaSO4),與煙氣中的氮氧化物(NOx)反應(yīng)生成硝酸鈉(NaNO3), 從而除去煙氣中二氧化硫和氮氧化物。同時(shí)在一定的PH值和溫度條件下，亞氯酸鈉和氯酸鈉通過(guò)歧化反應(yīng)生成氧化性更強(qiáng)的二氧化氯(ClO2)和氯氣(Cl2),從而使吸收溶液的氧化能力極大提高。另外，氯酸鈉與二氧化硫反應(yīng)可產(chǎn)生二氧化氯，二氧化氯可快速氧化一氧化氮生成硝酸根(no3_)，這一特性尤其有利于同時(shí)脫硫脫硝反應(yīng)的進(jìn)行。主要反應(yīng)過(guò)程如下所示
IlNaClO2 +8HC1 ^4C10; + 4HC10; + I INaCl + 2H:0
HClO2 +HClO3 2C102 +H2O
NaClO3 + 2HC1 -> CIO, +-Cl, + NaCl + Η,O 2
2NaC10; + SO: —> 2CiO; + NaSO4
2NO + CIO, ^2N0;+C1
2N02 + S032— + H2O 2N02' + 2H+ + SO:-
驗(yàn)證過(guò)程為取一定量的復(fù)合型吸收劑配制成溶液后加入鼓泡反應(yīng)器中，用煙氣分析儀監(jiān)測(cè)進(jìn)入反應(yīng)器前后的煙氣中二氧化硫和氮氧化物的濃度，通過(guò)計(jì)算得到脫硫脫硝效率。實(shí)驗(yàn)室小型實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，加入吸收劑后，能夠獲得理想的脫硫脫硝效率，脫硫效率達(dá)到100%，脫硝效率最高達(dá)到91%。
本發(fā)明的有益效果為
本發(fā)明利用強(qiáng)氧化劑及其反應(yīng)中間產(chǎn)物顯著加快了二氧化硫和氮氧化物的氧化速率，從而明顯提高了脫除效率，脫除產(chǎn)物為硫酸根、硝酸根和氯離子，易于處理，不存在二次污染問(wèn)題。同現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明有如下優(yōu)點(diǎn)
(I)本發(fā)明吸收劑原料均為固體，易于運(yùn)輸和儲(chǔ)存，制備過(guò)程簡(jiǎn)單。
(2)本發(fā)明的同時(shí)脫硫脫硝效果顯著，脫硫效率達(dá)到100%，脫硝效率可達(dá)60%以上，最聞達(dá)到91%。
(3)本發(fā)明在一個(gè)反應(yīng)器內(nèi)即可同時(shí)實(shí)現(xiàn)脫硫脫硝。本發(fā)明無(wú)需改造脫硫本體結(jié) 構(gòu)，僅通過(guò)更換或添加吸收劑就可實(shí)現(xiàn)同時(shí)脫硫脫硝的目的，因此尤其適用于現(xiàn)有脫硫系 統(tǒng)的同時(shí)脫硝改造。
(4)本發(fā)明的吸收劑作用濃度低，用量小，因此脫除費(fèi)用低，且?guī)缀鯚o(wú)二次污染問(wèn)題產(chǎn)生。


圖1為本發(fā)明各實(shí)施例復(fù)合型吸收劑的脫硫脫硝效率隨時(shí)間變化曲線。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明提供了一種同時(shí)脫硫脫硝的復(fù)合型吸收劑及其制備和使用方法，下面結(jié)合 附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。
實(shí)施例1
分別稱取亞氯酸鈉4. 525 g、氯酸鈉5. 325 g和氯化鈉1. 463 g，溶于I L去離子 水中，用氫氧化鈉和鹽酸調(diào)節(jié)PH值至5，充分溶解混合后制成復(fù)合型同時(shí)脫硫脫硝吸收劑 溶液。本實(shí)施例所得復(fù)合型吸收劑中，亞氯酸鈉和氯酸鈉的物質(zhì)的量的濃度均為O. 05 mol/ L，氯化鈉的物質(zhì)的量的濃度為0.025 mol/L，此時(shí)亞氯酸鈉、氯酸鈉和氯化鈉的摩爾比為 2:2:1。
二氧化硫和氮氧化物(一氧化氮占95%，二氧化氮占5%)的初始濃度分別為2000 mg/m3和500 mg/m3。將上述復(fù)合型吸收劑溶液裝入鼓泡反應(yīng)器內(nèi)，保持吸收劑溶液恒溫60 °C，通入流速為O. 05 m/s的煙氣，用煙氣分析儀測(cè)定進(jìn)入反應(yīng)器前后的二氧化硫和氮氧化 物濃度，測(cè)得脫硫效率為100%，脫硝效率最高達(dá)到90%以上。
實(shí)施例2
分別稱取亞氯酸鈉4. 525 g、氯酸鈉2. 663 g和氯化鈉1. 463 g，溶于I L去離子 水中，用氫氧化鈉和鹽酸調(diào)節(jié)PH值至8，充分溶解混合后制成復(fù)合型同時(shí)脫硫脫硝吸收劑 溶液。本實(shí)施例所得復(fù)合型吸收劑中，亞氯酸鈉的物質(zhì)的量的濃度均為O. 05 mol/L，氯化鈉 和氯酸鈉的物質(zhì)的量的濃度均為O. 025 mol/L，此時(shí)亞氯酸鈉、氯酸鈉和氯化鈉的摩爾比例 為 2:1:1。
二氧化硫和氮氧化物(一氧化氮占95%，二氧化氮占5%)的初始濃度分別為2000 mg/m3和500 mg/m3。將上述復(fù)合型吸收劑溶液裝入鼓泡反應(yīng)器內(nèi)，保持吸收劑溶液恒溫 90°C，通入流速為O. 5 m/s的煙氣，用煙氣分析儀測(cè)定進(jìn)入反應(yīng)器前后的二氧化硫和氮氧化 物濃度，測(cè)得脫硫效率為100%，脫硝效率最高達(dá)到61%以上。
實(shí)施例3
分別稱取亞氯酸鈉O. 453 g、氯酸鈉O. 533 g和氯化鈉1. 463 g，溶于I L去離子水 中，用氫氧化鈉和鹽酸調(diào)節(jié)PH值至3，充分溶解混合后制成復(fù)合型同時(shí)脫硫脫硝吸收劑溶 液。本實(shí)施例所得復(fù)合型吸收劑中，亞氯酸鈉和氯酸鈉的物質(zhì)的量的濃度均為O. 005 mol/ L，氯化鈉的物質(zhì)的量的濃度為0. 025 mol/L，此時(shí)亞氯酸鈉、氯酸鈉和氯化鈉的摩爾比例為 1:1:5。
二氧化硫和氮氧化物(一氧化氮占95%，二氧化氮占5%)的初始濃度分別為2000 mg/m3和500 mg/m3。將上述復(fù)合型吸收劑溶液裝入鼓泡反應(yīng)器內(nèi)，保持吸收劑溶液恒溫40 °C，通入流速為O. 3 m/s的煙氣，用煙氣分析儀測(cè)定進(jìn)入反應(yīng)器前后的二氧化硫和氮氧化物 濃度，測(cè)得脫硫效率為100%，脫硝效率最高達(dá)到85%以上。
實(shí)施例4
分別稱取亞氯酸鈉O. 226 g、氯酸鈉O. 266 g和氯化鈉O. 146 g，溶于I L去離子 水中，用氫氧化鈉和鹽酸調(diào)節(jié)PH值至4，充分溶解混合后制成復(fù)合型同時(shí)脫硫脫硝吸收劑 溶液。本實(shí)施例所得復(fù)合型吸收劑中，亞氯酸鈉、氯酸鈉和氯化鈉的物質(zhì)的量的濃度均為O.0025 mol/L，此時(shí)亞氯酸鈉、氯酸鈉和氯化鈉的摩爾比例為1:1:1。
二氧化硫和氮氧化物(一氧化氮占95%，二氧化氮占5%)的初始濃度分別為2000 mg/m3和500 mg/m3。將上述復(fù)合型吸收劑溶液裝入鼓泡反應(yīng)器內(nèi)，保持吸收劑溶液恒溫50 °C，通入流速為O. 2 m/s的煙氣，用煙氣分析儀測(cè)定進(jìn)入反應(yīng)器前后的二氧化硫和氮氧化物 濃度，測(cè)得脫硫效率為100%，脫硝效率最高達(dá)到75%以上。
實(shí)施例5
分別稱取亞氯酸鈉O. 226g、氯酸鈉O. 533g和氯化鈉O. 146g，溶于IL去離子水中， 用氫氧化鈉和鹽酸調(diào)節(jié)PH值至6，充分溶解混合后制成復(fù)合型同時(shí)脫硫脫硝吸收劑溶液。 本實(shí)施例所得復(fù)合型吸收劑中，亞氯酸鈉和氯化鈉的物質(zhì)的量的濃度均為O. 0025 mol/L, 氯酸鈉的物質(zhì)的量的濃度為O. 005 mol/L，此時(shí)亞氯酸鈉、氯酸鈉和氯化鈉的摩爾比例為 1:2:1。
二氧化硫和氮氧化物(一氧化氮占95%，二氧化氮占5%)的初始濃度分別為2000 mg/m3和500 mg/m3。將上述復(fù)合型吸收劑溶液裝入鼓泡反應(yīng)器內(nèi)，保持吸收劑溶液恒溫70 °C，通入流速為O. 08 m/s的煙氣，用煙氣分析儀測(cè)定進(jìn)入反應(yīng)器前后的二氧化硫和氮氧化 物濃度，測(cè)得脫硫效率為100%，脫硝效率最高達(dá).65%以上。
上述實(shí)施例的實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖1所示。
權(quán)利要求
1.一種同時(shí)脫硫脫硝的復(fù)合型吸收劑，其特征在于所述復(fù)合型吸收劑由亞氯酸鈉、氯酸鈉和氯化鈉混合溶液組成，其中亞氯酸鈉、氯酸鈉和氯化鈉的摩爾比為((Tio) ((TlO) :1，混合溶液的pH值為3 11。
2.如權(quán)利要求1所述的一種同時(shí)脫硫脫硝復(fù)合型吸收劑的制備方法，其特征在于，具體方案如下分別按摩爾比稱取亞氯酸鈉、氯酸鈉和氯化鈉，在制備反應(yīng)器或漿液制備槽中用去離子水溶解并混合均勻，并用氫氧化鈉和鹽酸將PH值調(diào)節(jié)至3 11，得到一種同時(shí)脫硫脫硝復(fù)合型吸收劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種同時(shí)脫硫脫硝復(fù)合型吸收劑的制備方法，其特征在于所述復(fù)合型吸收劑中亞氯酸鈉、氯酸鈉和氯化鈉的物質(zhì)的量濃度依次為O mol/L、.5 mol/L、0 mol/L O. 5 mol/L和 O mol/L O. 05 mol/L。
4.如權(quán)利要求1所述的一種同時(shí)脫硫脫硝復(fù)合型吸收劑的使用方法，其特征在于，具體方案如下將新制備的同時(shí)脫硫脫硝復(fù)合型吸收劑裝入鼓泡反應(yīng)器內(nèi)，保持復(fù)合型吸收劑的溫度為40 °C 90 °C，然后通入流速為O. 05 m/s^0. 5 m/s的待處理煙氣，利用煙氣分析儀測(cè)定進(jìn)入鼓泡反應(yīng)器前后的二氧化硫和氮氧化物濃度。
全文摘要
本發(fā)明屬于煙氣凈化技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種同時(shí)脫硫脫硝的復(fù)合型吸收劑及其制備和使用方法。本發(fā)明復(fù)合型吸收劑由亞氯酸鈉、氯酸鈉和氯化鈉混合而成，其中亞氯酸鈉，氯酸鈉和氯化鈉的摩爾比為(0~10):(0~10):1；將復(fù)合型吸收劑溶液用氫氧化鈉和鹽酸調(diào)節(jié)pH值為3～11，在40 ℃~90 ℃溫度下進(jìn)行流速為0.05 m/s~0.5 m/s的煙氣的吸收反應(yīng)。本發(fā)明二氧化硫脫除效率為100%，氮氧化物脫除效率在60％以上，最高可達(dá)91%；本發(fā)明應(yīng)用于燃煤煙氣同時(shí)脫硫脫硝時(shí)具有脫除效率高，投資、運(yùn)行費(fèi)用低，設(shè)備簡(jiǎn)單，吸收劑利用率高，產(chǎn)物易處理，便于推廣等特點(diǎn)；適合于大、中、小型鍋爐和其它產(chǎn)生二氧化硫和氮氧化物廢氣的設(shè)備，具有很好的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)B01D53/60GK102989273SQ20121057566
公開(kāi)日2013年3月27日 申請(qǐng)日期2012年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月25日
發(fā)明者劉鳳, 馬永亮, 趙毅, 汪黎東, 郭天祥 申請(qǐng)人:華北電力大學(xué)(保定), 清華大學(xué)