一種脫硝用氯化鐵的再生方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種脫硝用氯化鐵的再生方法，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(dòng)產(chǎn)生的氮氧化物(NOx)主要包括NO和NO2，其中由燃料燃燒產(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。NO x對(duì)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(bào)統(tǒng)計(jì)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(bào)）。近年來，國家新制定了一些新法律、法規(guī)，對(duì)氮氧化物特別是火電等燃燒過程 排放的氮氧化物作出了更加嚴(yán)格的控制和減排規(guī)定。
[0003] -般地，火力發(fā)電廠等以化石燃料燃燒產(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NO x的主 要手段之一，但催化劑對(duì)運(yùn)行條件要求嚴(yán)格，需要氨作為還原劑，氣流中含有硫化物和粉塵 等對(duì)催化劑的壽命影響很大，特別是對(duì)以煤為燃料的火電廠的運(yùn)行費(fèi)用很高;濕法是采用 溶液對(duì)各種工業(yè)過程產(chǎn)生的NO x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，氧化法是采用臭氧、過氧化氫和次氯酸鈉等作為氧化吸收劑， 進(jìn)行吸收處理;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(duì) 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很小，吸收效率較低，藥劑較 貴，運(yùn)行費(fèi)用高。因此，急需開發(fā)新的氮氧化物凈化和處理技術(shù)。
[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種脫硝用氯化鐵的再生方法，用于從氣流中去除氮氧化 物。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種脫硝用氯化鐵再生方法，用于在氣-固反 應(yīng)塔內(nèi)氯化鐵固體顆粒與氣流中的氮氧化物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而生成的固體產(chǎn)物的再生，并可 回收硝酸。
[0006] 本發(fā)明所要解決的另一個(gè)技術(shù)問題是提供上述脫硝用氯化鐵再生方法的專用裝 置，具有操作方便、處理效率高、處理量大的特點(diǎn)。
[0007] 本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為:一種脫硝用氯化鐵的再生方法， 其特征是把在氣-固反應(yīng)塔內(nèi)氯化鐵固體顆粒與氣流中的氮氧化物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而生成的 固體產(chǎn)物導(dǎo)入氯化鐵再生爐，在真空或惰性氣體保護(hù)氛圍中加熱到一定溫度，釋放出被反 應(yīng)吸收的氮氧化物，使固體產(chǎn)物重新轉(zhuǎn)化為氯化鐵，待被吸收的氮氧化物釋放完后，再向氯 化鐵再生爐導(dǎo)入氯化氫氣體，使固體產(chǎn)物中含有的氧化鐵和氧基氯化鐵等轉(zhuǎn)化氯化鐵，從 而達(dá)到再生的目的。
[0008] 所述的氯化鐵再生爐結(jié)構(gòu)形式可采用化工單元操作常用的氣-固接觸反應(yīng)器，如 固定床、沸騰床、流動(dòng)床，循環(huán)流化床或移動(dòng)床等反應(yīng)器，也可采用帶機(jī)械攪拌的反應(yīng)釜，可 采用序批投料和連續(xù)投料方式，具體可參看化工反應(yīng)相關(guān)設(shè)備手冊(cè)，效果大體相當(dāng)。以序批 投料的固定床立式反應(yīng)器為例，所述的再生爐設(shè)置有所述的固體產(chǎn)物加入口，惰性氣體進(jìn) 口（氯化氫氣體進(jìn)口），氮氧化物氣體排出口（或抽真空口）和氣態(tài)氯化鐵排出口等。
[0009] 再生爐內(nèi)壓力一般為常壓或負(fù)壓(真空），常壓下所述的固體產(chǎn)物的加熱溫度范圍 一般為75°C以上，優(yōu)選溫度范圍為95°C_350°C，負(fù)壓下加熱溫度可低些。實(shí)際操作過程，加 熱溫度高，所述的固體產(chǎn)物分解速度快，加熱可采用電加熱、導(dǎo)熱介質(zhì)加熱、電磁加熱或微 波加熱等多種手段，效果相當(dāng)。所述的固體產(chǎn)物再生過程釋放出的氮氧化物可通過氧化吸 收的方式制備硝酸，相關(guān)工業(yè)技術(shù)成熟，具體可參看有關(guān)化工手冊(cè)。待固體產(chǎn)物所吸收的氮 氧化物全部釋放后，進(jìn)一步向再生爐導(dǎo)入氯化氫氣體，使固體產(chǎn)物中的氧化鐵和氧基氯化 鐵等物質(zhì)與氯化氫氣體發(fā)生反應(yīng)而轉(zhuǎn)化為氯化鐵。氯化氫氣體濃度(體積比，載氣為惰性氣 體)一般為〇.〇5%-100%，可根據(jù)反應(yīng)器結(jié)構(gòu)、操作條件等參數(shù)設(shè)定，濃度高反應(yīng)快，對(duì)氣體 為流動(dòng)相時(shí)，氯化氫氣體濃度優(yōu)選1 %-30 %。常壓下氧化鐵和氧基氯化鐵與氯化氫氣體的 反應(yīng)溫度一般為常溫以上，優(yōu)選溫度范圍為30°C_350°C，反應(yīng)溫度較高有利于反應(yīng)進(jìn)行，但 反應(yīng)溫度較高時(shí)，常壓下為95°C以上時(shí)，氯化鐵將升華為氣態(tài)氯化鐵，再通過冷凝后得到固 體氯化鐵。本發(fā)明所述的惰性氣體為不參與反應(yīng)的氣體，如氮?dú)饣驓鍤饣蚨趸細(xì)怏w等。 [0010]為加快固體產(chǎn)物中的氧化鐵和氧基氯化鐵等物質(zhì)轉(zhuǎn)化為氯化鐵的反應(yīng)過程，也可 待固體產(chǎn)物中的氮氧化物全部釋放后，向再生爐內(nèi)加入濃鹽酸，可使固體產(chǎn)物浸沒濃鹽酸 中，再通入氯化氫氣體，其他過程不變。所述的濃鹽酸濃度一般在5%以上，濃度越高，反應(yīng) 越快。
[0011] 本發(fā)明所述的一種脫硝用氯化鐵的再生方法得到的固體氯化鐵可以直接導(dǎo)入氣-固反應(yīng)塔，與氣流中的氮氧化物發(fā)生反應(yīng)，也可以經(jīng)氣化后制備脫硝用氯化鐵固體顆粒。所 述的氯化鐵再生爐可以作為制備脫硝用氯化鐵固體顆粒的氣化爐使用，制備脫硝用氯化鐵 固體顆粒的工藝過程可參看本發(fā)明申請(qǐng)人的另一個(gè)發(fā)明專利申請(qǐng)。把再生爐同時(shí)作為制備 氯化鐵固體顆粒的氣化爐時(shí)，所述的再生爐的上部還設(shè)置有連接管與冷卻器連通，所述的 連接管上還設(shè)置有惰性氣體載氣進(jìn)口，所述的冷卻器通過氯化鐵固體顆粒排出管與氣-固 反應(yīng)塔連通，所述的氣-固反應(yīng)塔設(shè)置有被處理氣體進(jìn)口和凈化后氣體出口。氣化爐內(nèi)壓力 為常壓或負(fù)壓，常壓下加熱溫度范圍一般大于95°C，優(yōu)選溫度范圍為150°c-350°c。
[0012] 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(dòng)床、沸騰床、 流化床和循環(huán)流化床等氣-固接觸反應(yīng)設(shè)備，可采用順流、逆流和錯(cuò)流等多種形式，具體可 參看化工反應(yīng)相關(guān)設(shè)備手冊(cè)，效果大體相當(dāng)，也可參看本發(fā)明申請(qǐng)人的另一個(gè)發(fā)明專利申 請(qǐng)。所述的氯化鐵固體顆粒與氮氧化物在氣-固反應(yīng)塔內(nèi)的常壓下的反應(yīng)溫度范圍一般為 25。095。(3。
[0013] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:把在氣-固反應(yīng)塔內(nèi)氯化鐵固體顆粒與氣流中的氮氧化物發(fā) 生化學(xué)反應(yīng)而生成的固體產(chǎn)物導(dǎo)入氯化鐵再生爐，在氮?dú)獾榷栊詺怏w保護(hù)氛圍中或抽真空 后加熱，釋放出被吸收的氮氧化物，進(jìn)一步向再生爐導(dǎo)入氯化氫氣體，使固體產(chǎn)物中的氧化 鐵和氧基氯化鐵等物質(zhì)轉(zhuǎn)化氯化鐵，從而達(dá)到氯化鐵再生的目的，并可回收硝酸。所述的氯 化鐵再生爐也可以作為制備脫硝用氯化鐵顆粒的氣化爐使用，氯化鐵再生后可循環(huán)使用， 具有投資成本和運(yùn)行費(fèi)用低，操作簡(jiǎn)單、處理效率高，處理量大的特點(diǎn)。
【附圖說明】
[0014] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例所用一種脫硝用氯化鐵的再生方法的固定床裝置示意圖。其 中：1氯化鐵再生爐；2惰性氣體進(jìn)口（或氯化氫氣體進(jìn)口）； 3網(wǎng)板;4固體產(chǎn)物加入口； 5氮氧 化物氣體排出口（或抽真空口）；6氣態(tài)氯化鐵排出口；7檢修口。
[0015] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例所用一種脫硝用氯化鐵再生爐作為制備氯化鐵固體顆粒氣化 爐的裝置示意圖。其中：1氯化鐵再生爐;2惰性氣體進(jìn)口（或氯化氫氣體進(jìn)口）；3網(wǎng)板;4固體 產(chǎn)物加入口； 5氮氧化物氣體排出口（或抽真空口）；6氣態(tài)氯化鐵排出口； 7檢修口；8載氣進(jìn) 口； 9冷卻器;10氯化鐵固體顆粒排出管；11氣-固反應(yīng)塔;12凈化后氣體出口； 13被處理氣體 進(jìn)口； 14反應(yīng)后固體顆粒排出口。
【具體實(shí)施方式】
[0016] 以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0017] -種所述的脫硝用氯化鐵的再生方法的固定床裝置示意圖如圖1所示。所述的裝 置的氯化鐵再生爐（1)的下部設(shè)置有惰性氣體進(jìn)口（或氯化氫氣體進(jìn)口）（2)，在爐體的上部 設(shè)置有固體產(chǎn)物加入口（4)，氮氧化物氣體排出口（或抽真空口）（5)和氣態(tài)氯化鐵排出口 (6)，爐內(nèi)設(shè)置有網(wǎng)板(3)用于放置所述的固體產(chǎn)物，下部還設(shè)置有檢修口（7)。
[0018] 處理工藝流程是先通過固體產(chǎn)物加入口（4)向氯化鐵再生爐（1)內(nèi)網(wǎng)板(3)上加入 脫硝反應(yīng)后固體產(chǎn)物，然后通過惰性氣體進(jìn)口（或氯化氫氣體進(jìn)口）（2)充入氮?dú)饣驓鍤饣?二氧化碳等惰性氣體置換再生爐內(nèi)的空氣(也可以先抽真空除去空氣后充入惰性氣體），在 再生爐內(nèi)惰性氣體保護(hù)氛圍中（或抽真空）加熱到一定溫度，通過氮氧化物氣體排出口（或 抽真空口）（5)釋放出被吸收的氮氧化物，使固體產(chǎn)物重新轉(zhuǎn)化為氯化鐵，待被吸收的氮氧 化物排放完畢后，再通過惰性氣體進(jìn)口（或氯化氫氣體進(jìn)口）（ 2)向再生爐導(dǎo)入氯化氫氣體， 使固體產(chǎn)物中含有的氧化鐵和氧基氯化鐵等物質(zhì)轉(zhuǎn)化氯化鐵，如果爐內(nèi)溫度大于95°C時(shí)，