一種去除氮氧化物的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種去除氮氧化物的方法，屬于大氣污染控制和相關(guān)環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng) 域。
【背景技術(shù)】
[0002] 人類活動產(chǎn)生的氮氧化物(NOx)主要包括NO和NO2，其中由化石燃料燃燒產(chǎn)生的占 90%以上，其次是硝酸生產(chǎn)、化工制藥的硝化反應(yīng)、金屬表面和半導(dǎo)體處理等工業(yè)過程。NOx 對人有致毒作用，大量的氮氧化物排放還是引起大氣光化學(xué)霧和酸雨的主要原因之一。中 國環(huán)境狀況公報統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明我國城市酸雨中氮氧化物的貢獻(xiàn)在不斷增加，一些地方的酸 雨污染性質(zhì)已開始由硫酸型向硝酸根離子不斷增加的復(fù)合型轉(zhuǎn)化（國家環(huán)保部:2010年中 國環(huán)境狀況公報）。近年來，國家新制定了一些法律、法規(guī)，對氮氧化物特別是火電等燃燒過 程排放的氮氧化物制訂了更加嚴(yán)格的控制和減排規(guī)定。
[0003] -般地，火力發(fā)電廠、建材、化工和冶金等工業(yè)以化石燃料燃燒產(chǎn)生的煙氣中的氮 氧化物濃度約為幾百到幾千ppm，其中90%以上是一氧化氮。目前選擇性催化轉(zhuǎn)化法(SCR) 是目前治理煙氣NOx的主要手段之一，但催化劑對運(yùn)行條件要求嚴(yán)格，需要氨作為還原劑， 氣體中含有硫化物和粉塵等對催化劑的壽命影響很大，特別是對以煤為燃料的火電廠的運(yùn) 行費(fèi)用很高;濕法是采用各種液體對NOx進(jìn)行吸收，是低溫排放源處理的主要方法，主要有 氧化吸收法和還原吸收法兩種，其中，氧化法是采用過氧化氫、次氯酸鈉和臭氧等作為氧化 劑，進(jìn)行氧化吸收處理;還原法是采用亞硫酸鈉、硫化鈉和尿素等作為還原劑，進(jìn)行吸收處 理。但對含一氧化氮較多氮氧化物，由于一氧化氮在溶液中的溶解度小，吸收效率低，且藥 劑較貴，運(yùn)行使用費(fèi)用高。因此，研究開發(fā)提高新型煙氣氮氧化物的凈化技術(shù)，是該技術(shù)工 業(yè)應(yīng)用中急需解決的問題。
[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種方法，使氣體中氮氧化物在較低溫度下得到去除，從而 達(dá)到氣體凈化的目的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種去除氮氧化物的方法，它具有操作簡單， 運(yùn)行可靠，處理效率高。
[0006] 本發(fā)明所要解決的另一個技術(shù)問題是提供使用上述方法的投資成本低，運(yùn)行費(fèi)用 低廉，處理量大的專用裝置。
[0007] 本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為:一種去除氮氧化物的方法，其特 征是把被處理氣體導(dǎo)入氣-固反應(yīng)塔，同時向氣-固反應(yīng)塔導(dǎo)入溴化鐵固體顆粒，氣體中的 氮氧化物在氣-固反應(yīng)塔與溴化鐵發(fā)生氣固吸附化學(xué)反應(yīng)而被吸收，生成固體產(chǎn)物，從而達(dá) 到氣體凈化目的。
[0008] 本發(fā)明所述的氮氧化物包括一氧化氮和二氧化氮，主要含有一氧化氮。所述的技 術(shù)方案中，氮氧化物與溴化鐵的發(fā)生氣固吸附化學(xué)反應(yīng)的固體產(chǎn)物為溴化鐵與氮氧化物的 絡(luò)合物和相關(guān)鹽類。
[0009] 本發(fā)明所述的氮氧化物主要為火力發(fā)電、建材、化工和冶煉等以化石燃料燃燒產(chǎn) 生的煙氣中含有得氮氧化物，也可是其他過程產(chǎn)生的相關(guān)氣體。一般煙氣中氮氧化物的濃 度在1 % (體積含量）以下，對于其他氣體中氮氧化物濃度高于1 % (體積含量)時，也適用本 發(fā)明所述的方法。本發(fā)明所述的氣-固反應(yīng)塔可采用化工單元操作常用的固定床、移動床、 沸騰床、流化床和循環(huán)流化床等氣-固接觸反應(yīng)器，氣固接觸可采用順流、逆流和錯流等多 種形式，具體可參看化工反應(yīng)相關(guān)設(shè)備手冊，效果大體相當(dāng)。以循環(huán)流化床反應(yīng)系統(tǒng)為例， 所述的氣-固反應(yīng)塔的側(cè)下部設(shè)置有氣體進(jìn)口，中部設(shè)置有溴化鐵固體顆粒加入口，加入方 式可采用機(jī)械進(jìn)料或氣力進(jìn)料等方式，在塔體的下部氣體進(jìn)口上方設(shè)置有氣體分布器，使 塔內(nèi)氣固充分混合反應(yīng)，塔體的上部設(shè)置有連接管，所述的氣體通過連接管與氣固分離器 連通，經(jīng)氣固分離器氣固分離后，氣體從氣固分離器的上部排出，固體顆粒從氣固分離器下 部排出，其中部分顆?？芍匦路祷厮?nèi)參加反應(yīng)，也可不返回，具體可根據(jù)去除效果等操作 參數(shù)調(diào)節(jié)物料重新返回塔內(nèi)的比例(范圍可為0-1 〇〇 %)。
[0010] 本發(fā)明所述的氣-固反應(yīng)塔內(nèi)常壓下的反應(yīng)溫度范圍一般為25°c-200°c，優(yōu)選溫 度范圍為50°C-120°C，負(fù)壓下可低一點。反應(yīng)過程氣固接觸時間一般為0.5s以上，優(yōu)先取為 2s-20s。溴化鐵與氮氧化物氣固吸附化學(xué)反應(yīng)的理論化學(xué)計量摩爾比約為1:1到1:3,實際 操作過程，溴化鐵的投加量可根據(jù)反應(yīng)塔形式、氣體溫度、反應(yīng)持續(xù)時間和轉(zhuǎn)化率等要求而 確定。對于循環(huán)流化床氣-固反應(yīng)塔，溴化鐵與氮氧化物的摩爾比一般為0.5-100,摩爾比越 大反應(yīng)效果越好，但運(yùn)行費(fèi)用上升，優(yōu)選3-30,對于固定床、移動床、沸騰床和流化床，無特 定要求，視需要投加。所述的溴化鐵固體顆粒，一般為粉末狀，可以采用工業(yè)化商品顆粒粉 末，其粒徑一般為〇 · 〇〇 Imm-Imm，粒徑小些為好，但粒徑過小時氣固分離較難，優(yōu)選0 · 05mm-0.5mm。也可采用把石英砂、陶瓷、沸石和活性炭等顆粒填料與溴化鐵粉末按一定比例混合 后導(dǎo)入氣-固反應(yīng)塔，以提高反應(yīng)塔內(nèi)氣固混合效果和氣體接觸面積，提高反應(yīng)效率和物料 的利用率，一般比例最大為99%(體積比），所述顆粒填料的粒經(jīng)一般為0.1 mm-lOmm，具體可 根據(jù)反應(yīng)塔形式和操作參數(shù)確定，一般采用流化床反應(yīng)塔，所述填料的比例可低些，固定床 反應(yīng)塔的可高些。如在固定床氣-固反應(yīng)塔內(nèi)混合30-50 % (體積比）的粒徑約為的 石英砂后，可提高反應(yīng)效率20%以上。氣體中的其他組分如氧氣、水汽、二氧化碳和二氧化 硫等含量對氮氧化物的去除影響不大。
[0011] 反應(yīng)后得到的固體產(chǎn)物可通過加熱等方式釋放出被吸收的氮氧化物，加熱可采用 真空加熱或在惰性氣體中加熱，加熱溫度常壓下一般為120°C以上，抽真空加熱溫度可低一 些。也可把固體產(chǎn)物溶解于清水或酒精等溶劑后放出被吸收的氮氧化物氣體?？苫厥障跛帷?固體產(chǎn)物也可進(jìn)一步處理后回收再生溴化鐵后循環(huán)使用。
[0012] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于:采用溴化鐵在一定溫度下與氣體中的氮氧 化物發(fā)生氣固吸附化學(xué)反應(yīng)，使氣體中的氮氧化物得到去除，從而達(dá)到氣體凈化目的，把固 體產(chǎn)物處理后可回收硝酸副產(chǎn)品，也可再生溴化鐵，具有投資成本和運(yùn)行費(fèi)用低，操作簡 單、處理效率高、處理量大特點，適合推廣使用。
【附圖說明】
[0013] 圖1為本發(fā)明實施例所用循環(huán)流化床氣-固反應(yīng)塔裝置結(jié)構(gòu)示意圖，其中：1氣體進(jìn) 口； 2氣體分