專利名稱：一種煙氣濕式氧化一體化脫硫脫硝及能源化利用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及煙氣的凈化技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種煙氣濕式氧化一體化脫硫脫硝及能源化利用方法。
背景技術(shù)：
由于燃料成分不同，燃燒時產(chǎn)生的煙氣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。脫硫脫硝技術(shù)可分為兩大類爐內(nèi)燃燒過程的同時脫硫脫硝技術(shù)和燃燒后煙氣中的脫硫脫硝技術(shù)，由于燃燒過程中的同時脫硫脫硝技術(shù)存在影響燃料的燃燒程度，降低鍋爐的熱效率和脫硫脫硝效率受限制等問題，因而燃燒后煙氣同時脫硫脫硝成了目前研究的難點和熱點，也是今后可能進行大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用的重點。典型的工藝有濕法和干法兩種。以電子束照射(ER)法、活性炭吸附脫硫脫硝、氨法等為代表的干法工藝雖有較好的脫硫、脫硝效率，但是裝置能耗大及后續(xù)收集副產(chǎn)物等問題是困擾其發(fā)展的關(guān)鍵。而以堿液吸收法、氧化吸收法、鐵鈷的配合物絡(luò)合吸收等為代表的濕法工藝，同樣存在著堿液的重復(fù)利用，有機溶劑的揮發(fā)和高成本、催化劑的穩(wěn)定和再生還原，副產(chǎn)物的有效處置等一些難題。在這種背景下，研究開發(fā)適合我國國情的無二次污染、資源消耗少、運行費用低的煙氣脫硫脫硝尤其是同時脫硫脫硝一體化技術(shù)對解決我國的S02、N0x污染問題具有十分重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種煙氣濕式氧化一體化脫硫脫硝及能源化利用方法。本發(fā)明提供一種煙氣濕式氧化一體化脫硫脫硝及能源化利用方法，包括將含有SO2和NOx煙氣通入酸性三價鐵溶液或三價和二價鐵的混合溶液，在O-1OO0C的溫度條件下，吸收NOx和二氧化硫，生成深褐色的亞硝基亞鐵鹽、硫酸鹽和少量硝酸、亞硝酸組成的混合溶液，將上述混合溶液進行氧化處理，溶液中的二價鐵離子被氧化成三價鐵的同時一氧化氮得以釋放并被氧化成二氧化氮放出，對放出的二氧化氮進行收集并儲存，然后作為助燃劑與燃料一起燃燒，產(chǎn)生熱能和動力，實現(xiàn)供熱或熱/電聯(lián)供，使待處理煙氣達(dá)到清潔化的同時實現(xiàn)能源化利用。進一步地，將含有SO2和NOx煙氣通入酸性三價鐵溶液或三價和二價鐵的混合溶液，在一個大氣壓、0-100°C的溫度條件下，反應(yīng)0-3h，對NOx和二氧化硫進行吸收，SO2先溶于水生成亞硫酸根離子，接著與三價鐵發(fā)生氧化還原反應(yīng)，亞硫酸根變成硫酸根，三價鐵變成二價鐵；生成的二價鐵立即吸附煙氣中的一氧化氮最后生成深褐色的亞硝基亞鐵鹽、硫酸鹽和少量硝酸、亞硝酸組成的混合溶液，將上述混合溶液進行氧化處理，溶液中的二價鐵離子被氧化成三價鐵的同時一氧化氮得以釋放，立即又被氧化成二氧化氮放出，對放出的二氧化氮進行收集并儲存，然后作為助燃劑與燃料一起燃燒，產(chǎn)生熱能和動力，實現(xiàn)供熱或熱/電聯(lián)供，使待處理煙氣達(dá)到清潔化的同時實現(xiàn)能源化利用。進一步地，將含有SO2和NOx煙氣通入酸性三價鐵溶液或三價和二價鐵的混合溶液，在0-100°C的溫度條件下，反應(yīng)0-3h，對NO5^P二氧化硫進行吸收，SO2先溶于水生成亞硫酸根離子，接著與三價鐵發(fā)生氧化還原反應(yīng)，亞硫酸根變成硫酸根，三價鐵變成二價鐵；生成的二價鐵立即吸附煙氣中的一氧化氮最后生成深褐色的亞硝基亞鐵鹽、硫酸鹽和少量硝酸、亞硝酸組成的混合溶液，將上述混合溶液進行氧化處理，溶液中的二價鐵離子被氧化成三價鐵的同時一氧化氮得以釋放，立即又被氧化成二氧化氮放出，對放出的二氧化氮進行收集并儲存，然后作為助燃劑與燃料一起燃燒，產(chǎn)生熱能和動力，實現(xiàn)供熱或熱/電聯(lián)供，使待處理煙氣達(dá)到清潔化的同時實現(xiàn)能源化利用。進一步地，所述酸性三價鐵溶液為氯化鐵和/或硫酸鐵；所述酸性二價鐵溶液為氯化亞鐵和/或硫酸亞鐵。進一步地，所述三價和二價鐵的混合溶液中三價鐵溶液與二價鐵溶液的摩爾數(shù)之比為10:1-5。 進一步地，所述煙氣通入的三價鐵溶液或三價鐵和二價鐵的混合溶液中總鐵濃度為 l_3mol/L。進一步地，所述酸性三價鐵溶液或三價和二價鐵的混合溶液中初始?xì)潆x子濃度為O.6-lmol/L。進一步地，所述酸性三價鐵溶液或三價和二價鐵的混合溶液中氫離子濃度為O.3_2mol/L。進一步地，將上述亞硝基亞鐵鹽、硝酸和亞硝酸的混合溶液中加入氧化劑，進行氧化反應(yīng)，溶液中的二價鐵離子被氧化成三價鐵的同時一氧化氮得以釋放，立即又被氧化成二氧化氮放出，對放出的二氧化氮進行收集作為熱能和動力的助燃劑，與燃料一起燃燒，產(chǎn)生熱能和動力，實現(xiàn)供熱或熱/電聯(lián)供，使待處理煙氣達(dá)到清潔化的同時實現(xiàn)能源化利用。進一步地,所述氧化劑包括氧氣或臭氧。進一步地，上述吸收煙氣的混合溶液進行氧化處理后，混合溶液中二價鐵離子同時被氧化為三價鐵離子，所得三價鐵溶液循環(huán)用于含有SO2和NOx煙氣吸收處理。進一步地，還包括將所述多次循環(huán)利用的煙氣吸收液進行分離，純化，結(jié)晶得硫酸鐵或氯化鐵，實現(xiàn)煙氣脫硫脫硝混合液的資源化利用。本發(fā)明提供的一種煙氣濕式氧化一體化脫硫脫硝及能源化利用方法，能達(dá)到煙氣凈化的目的，煙氣中的二氧化硫，氮氧化物最終既作為硫資源和氮資源回收，同時又作為新能源利用，真正實現(xiàn)節(jié)能減排，循環(huán)經(jīng)濟，變廢為寶，潛在經(jīng)濟效益巨大。


圖1是本發(fā)明實施例提供的一種煙氣濕式氧化一體化脫硫脫硝及能源化利用方法的流程示意圖。
具體實施例方式參見圖1所示，本發(fā)明采用三價鐵溶液或按適當(dāng)比例混合的三價鐵和二價鐵溶液做含二氧化硫和氮氧化物煙氣的吸收液，總鐵濃度控制在l_3mol/L，在氫離子濃度為O. 6-lmol/L的酸性介質(zhì)中，在0-100°C的溫度條件下，吸收二氧化硫和氮氧化物，經(jīng)后處理達(dá)到煙氣凈化的目的。其中三價鐵溶液包括氯化鐵，硫酸鐵等；兩價鐵溶液包括氯化亞鐵和/或硫酸亞鐵等；混合溶液中三價鐵與二價鐵混合的摩爾數(shù)之比為10:1-5，具體選擇需按實際煙氣中硫氧化物與氮氧化物的含量比來確定；酸介質(zhì)中的酸的種類包括鹽酸和/或硫酸。含二氧化硫和氮氧化物的煙氣通入吸收液后，二氧化硫會生成亞硫酸與水合二氧化硫接著被三價鐵氧化生成硫酸的水溶液，同時三價鐵變成二價鐵；接著二價鐵會吸收煙氣中的一氧化氮，生成亞硝基亞鐵鹽溶液，從而使混合溶液顯深褐色。溶液中會有亞硫酸與水合二氧化硫的短暫聚集，但在三價鐵過量的情況下，亞硝基亞鐵不會被還原，較穩(wěn)定存在。處理后所得深褐色的亞硝基亞鐵鹽，硫酸鹽和少量硝酸，亞硝酸組成的混合液可通過氧化法后處理，使所吸收的煙氣實現(xiàn)無害化的目的。取確定體積的吸收液，通入或加入下列氧化劑之一種，氧化劑包括氧氣，臭氧等。溶液中的二價鐵離子被氧化成三價鐵的同時一氧化氮得以釋放，立即又被氧化成二氧化氮放出，對放出的二氧化氮進行收集并安全儲存，以二氧化氮做助燃劑，與燃料(固體，液體或氣體)一起燃燒，產(chǎn)生熱能和動力，實現(xiàn)供熱或熱電聯(lián)共，達(dá)到能源化利用的目的。二氧化硫易溶于水，之后迅速被三價鐵所氧化生成硫酸的水溶液。該水溶液在實行氧化法脫除溶液中的氮氧化物時，二價鐵已經(jīng)被氧化到三價，所以該溶液是硫酸鐵，三氯化鐵和硝酸鐵的酸性混合液，該混合液，可循環(huán)利用。多次循環(huán)后，硫酸根達(dá)到較高濃度時，溶液經(jīng)濃縮，分離，純化，結(jié)晶制得硫酸鐵，氯化鐵，硝酸鐵等，實現(xiàn)二氧化硫的資源化利用。實施例1取氫離子濃度為lmol/L，三價鐵濃度為1. 66mol/L的三氯化鐵溶液1L，于30°C，一個大氣壓下同時通入二氧化硫，一氧化氮氣體，通入量分別為O. 84mol,1. 66mol,反應(yīng)時間為0-3h,至吸收液變成深褐色停止,靜置Ih后,該吸收液通入O. 83mol氧氣，反應(yīng)時間為0_5h，釋放出的二氧化氮氣體進燃燒爐燃燒，噴入煤油20g，燃燒爐升溫溫差為120°C ;在密封式耐壓爐內(nèi)燃燒壓力可高達(dá)約25個大氣壓。向上述氧化處理后的吸收液中通入適量氧氣，使溶液中二價鐵全部轉(zhuǎn)化為三價鐵。將所得溶液濃縮，重結(jié)晶，得含結(jié)晶水的硫酸鐵廣品138g,含結(jié)晶水的氣化鐵114g和少量氯化鈉結(jié)晶。實施例2取氫離子濃度為O. 6mol/L,三價鐵濃度為1. 66mol/L, 二價鐵溶液濃度為O. 54mol/L的三氯化鐵和氯化亞鐵的混合溶液1L，于30°C，一個大氣壓下同時通入二氧化硫，一氧化氮氣體，通入量分別為O. 84mol,2. 2mol，反應(yīng)時間為0_3h，至吸收液變成深褐色停止，靜置Ih后，該吸收液通入1.1mol氧氣，反應(yīng)時間為0-5h，釋放出的二氧化氮氣體經(jīng)降溫加壓，噴入煤油25g，燃燒爐升溫溫差為140°C ;在密封式耐壓爐內(nèi)燃燒壓力可高達(dá)近30個大氣壓。向上述氧化處理后的吸收液中通入適量氧氣，使溶液中二價鐵全部轉(zhuǎn)化為三價鐵。將所得溶液濃縮，重結(jié)晶，得含結(jié)晶水的硫酸鐵產(chǎn)品158g，含結(jié)晶水的氯化鐵122g和少
量氯化鈉結(jié)晶。本發(fā)明具有以下有益效果1、改變現(xiàn)有處理工藝，實現(xiàn)二氧化硫和氮氧化物的同時脫除，減少了投資成本和裝置規(guī)模，降低了運行費用，是對煙氣脫硫脫硝技術(shù)的一次重大突破，真正實現(xiàn)了社會效益，經(jīng)濟效益和環(huán)境效益的有機統(tǒng)一。2、本發(fā)明開啟了脫硫脫硝行業(yè)的一次技術(shù)性革命，具有良好的工程應(yīng)用前景。技術(shù)領(lǐng)先，屬國內(nèi)首創(chuàng)，并將填補國際空白。其轉(zhuǎn)化應(yīng)用將具有深遠(yuǎn)的社會價值。3、該工藝技術(shù)用于煙氣處理中的鐵系吸收液，能夠再生，可實現(xiàn)循環(huán)利用，從而降低系統(tǒng)的運行成本。煙氣中的二氧化硫，氮氧化物最終既作為硫資源和氮資源回收同時作為新能源利用，真正實現(xiàn)節(jié)能減排，循環(huán)經(jīng)濟，變廢為寶，潛在經(jīng)濟效益巨大。4、該工藝技術(shù)運行的處理過程和能源化利用過程中，無二次污染，實現(xiàn)煙氣的無害化和清潔化排放，環(huán)境效益明顯。5、同一系統(tǒng)內(nèi)實現(xiàn)煙氣同時脫硫脫硝，具有設(shè)備精簡，占地少，投資省，運行費用低，脫硫脫硝效率穩(wěn)定，操作簡單可靠，管理方便的特點。最后所應(yīng)說明的是，以上具體實施方式
僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照實例對本發(fā)明進行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.一種煙氣濕式氧化一體化脫硫脫硝及能源化利用方法，其特征在于，包括將含有SO2和NOx煙氣通入酸性三價鐵溶液或三價和二價鐵的混合溶液，在0-100°C的溫度條件下，吸收NOx和二氧化硫，生成深褐色的亞硝基亞鐵鹽、硫酸鹽和少量硝酸、亞硝酸組成的混合溶液，將上述混合溶液進行氧化處理，溶液中的二價鐵離子被氧化成三價鐵的同時一氧化氮得以釋放并被氧化成二氧化氮放出，對放出的二氧化氮進行收集并儲存，然后作為助燃劑與燃料一起燃燒，產(chǎn)生熱能和動力，實現(xiàn)供熱或熱/電聯(lián)供，使待處理煙氣達(dá)到清潔化的同時實現(xiàn)能源化利用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種煙氣濕式氧化一體化脫硫脫硝及能源化利用方法，其特征在于將含有SO2和NOx煙氣通入酸性三價鐵溶液或三價和二價鐵的混合溶液，在一個大氣壓、O-KKTC的溫度條件下，反應(yīng)0_3h，對NOx和二氧化硫進行吸收，SO2先溶于水生成亞硫酸根離子，接著與三價鐵發(fā)生氧化還原反應(yīng)，亞硫酸根變成硫酸根，三價鐵變成二價鐵；生成的二價鐵立即吸附煙氣中的一氧化氮最后生成深褐色的亞硝基亞鐵鹽、硫酸鹽和少量硝酸、亞硝酸組成的混合溶液，將上述混合溶液進行氧化處理，溶液中的二價鐵離子被氧化成三價鐵的同時一氧化氮得以釋放，立即又被氧化成二氧化氮放出，對放出的二氧化氮進行收集并儲存，然后作為助燃劑與燃料一起燃燒，產(chǎn)生熱能和動力，實現(xiàn)供熱或熱/電聯(lián)供， 使待處理煙氣達(dá)到清潔化的同時實現(xiàn)能源化利用。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種煙氣濕式氧化一體化脫硫脫硝及能源化利用方法，其特征在于將含有SO2和NOx煙氣通入酸性三價鐵溶液或三價和二價鐵的混合溶液，在0-100°C的溫度條件下，反應(yīng)0_3h，對NOx和二氧化硫進行吸收，SO2先溶于水生成亞硫酸根離子，接著與三價鐵發(fā)生氧化還原反應(yīng)，亞硫酸根變成硫酸根，三價鐵變成二價鐵；生成的二價鐵立即吸附煙氣中的一氧化氮最后生成深褐色的亞硝基亞鐵鹽、硫酸鹽和少量硝酸、亞硝酸組成的混合溶液，將上述混合溶液進行氧化處理，溶液中的二價鐵離子被氧化成三價鐵的同時一氧化氮得以釋放，立即又被氧化成二氧化氮放出，對放出的二氧化氮進行收集并儲存，然后作為助燃劑與燃料一起燃燒，產(chǎn)生熱能和動力，實現(xiàn)供熱或熱/電聯(lián)供，使待處理煙氣達(dá)到清潔化的同時實現(xiàn)能源化利用。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項所述的一種煙氣濕式氧化一體化脫硫脫硝及能源化利用方法，其特征在于所述煙氣包括所有燃料高溫燃燒產(chǎn)生的含SO2和NOx氣體。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項所述的一種煙氣濕式氧化一體化脫硫脫硝及能源化利用方法，其特征在于所述酸性三價鐵溶液為氯化鐵和/或硫酸鐵；所述酸性二價鐵溶液為氯化亞鐵和/ 或硫酸亞鐵。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項所述的一種煙氣濕式氧化一體化脫硫脫硝及能源化利用方法，其特征在于所述三價和二價鐵的混合溶液中三價鐵溶液與二價鐵溶液的摩爾數(shù)之比為10:1-5。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種煙氣濕式氧化一體化脫硫脫硝及能源化利用方法，其特征在于所述煙氣通入的三價鐵溶液或三價鐵和二價鐵的混合溶液中總鐵濃度為l-3mol/L。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項所述一種煙氣濕式氧化一體化脫硫脫硝及能源化利用方法，其特征在于所述酸性三價鐵溶液或三價和二價鐵的混合溶液中初始?xì)潆x子濃度為O. 6-lmol/L。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項所述一種煙氣濕式氧化一體化脫硫脫硝及能源化利用方法，其特征在于所述酸性三價鐵溶液或三價和二價鐵的混合溶液中氫離子濃度為O. 3-2mol/L。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項所述一種煙氣濕式氧化一體化脫硫脫硝及能源化利用方法，其特征在于將上述亞硝基亞鐵鹽、硝酸和亞硝酸的混合溶液中加入氧化劑，進行氧化反應(yīng)，溶液中的二價鐵離子被氧化成三價鐵的同時一氧化氮得以釋放，立即又被氧化成二氧化氮放出， 對放出的二氧化氮進行收集作為助燃劑，與燃料一起燃燒，產(chǎn)生熱能和動力，實現(xiàn)供熱或熱 /電聯(lián)供，使待處理煙氣達(dá)到清潔化的同時實現(xiàn)能源化利用。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述一種煙氣濕式氧化一體化脫硫脫硝及能源化利用方法，其特征在于，所述燃料包括固體燃料，液體燃料或氣體燃料。
12.根據(jù)權(quán)利要求6所述一種煙氣濕式氧化一體化脫硫脫硝及能源化利用方法，其特征在于，所述氧化劑包括氧氣或臭氧。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述一種煙氣濕式氧化一體化脫硫脫硝及能源化利用方法，其特征在于上述吸收煙氣的混合溶液進行氧化處理后，混合溶液中二價鐵離子同時被氧化為三價鐵離子，所得三價鐵溶液循環(huán)用于含有SO2和NOx煙氣吸收處理。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述一種煙氣濕式氧化一體化脫硫脫硝及能源化利用方法，其特征在于，還包括將所述多次循環(huán)利用的煙氣吸收液進行分離，純化，結(jié)晶得硫酸鐵或氯化鐵，實現(xiàn)煙氣脫硫脫硝混合液的資源化利用。
全文摘要
本發(fā)明公開一種煙氣濕式氧化一體化脫硫脫硝及能源化利用方法，包括將含有SO2和NOX煙氣通入酸性三價鐵溶液或三價鐵和二價鐵混合溶液，在0-100℃的溫度條件下，吸收NOX和二氧化硫，生成深褐色的亞硝基亞鐵鹽、硫酸鹽和少量硝酸、亞硝酸組成的混合溶液，從而實現(xiàn)對煙氣的脫硫脫硝處理，將上述混合液通入氧化劑，使二氧化氮放出收集并安全儲存，然后把二氧化氮做助燃劑與燃料一起燃燒，產(chǎn)生熱能和動力，實現(xiàn)供熱或熱/電聯(lián)供，達(dá)到能源化利用目的。
文檔編號B01D53/78GK102989303SQ201210581309
公開日2013年3月27日 申請日期2012年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月12日
發(fā)明者田文學(xué), 賈漢東, 李慧, 陳晨 申請人:河南綠典環(huán)保節(jié)能科技有限公司