焦炉烟气有机催化法脱硫脱硝工艺

醉清风

焦炉烟气有机催化法脱硫脱硝工艺
1.有机催化法脱硫脱硝原理
利用有机催化剂L中的分子片段与H2SO3结合形成稳定的共价化合物，有效地抑制不稳定的H2SO3的逆向分解，并促进它们被持续氧化成H2SO4，催化剂随即与之分离。生成的H2SO4在塔底与加入的碱性物质如氨水等快速生成高品质的(NH4)2SO4化肥，其反应原理和过程与工业(NH4)2SO4化肥的生产相似。该过程反应式如下：
SO2+H2O→H2SO3(1)
H2SO3+L→L˙H2SO3(2)
L˙H2SO3+O2→L+H2SO4(3)
H2SO4+NH3→(NH4)2SO4(4)
脱硝与脱硫原理相类似，当加入强氧化剂(臭氧或双氧水)时，NO转化为易溶于水的高价氮氧化物生成 HNO2。有机催化剂促进它们被持续氧化成HNO3，随即与之分离。加入碱性中和剂(氨水)后可制成NH4NO3化肥。该过程反应式如下：
NO+O3→NO2(5)
NO2+H2O→HNO2(6)
HNO2+L→L˙HNO2(7)
L˙HNO2+O2→L+HNO3(8)
HNO3+NH3→NH4NO3(9)
2.工艺流程
焦炉烟气先经过臭氧氧化，烟气温度小于150℃，然后进入脱硫塔，烟气中的SO2和NOx溶解在水里分别生成H2SO3和HNO2。有机催化剂捕以上两种不稳定物质后形成稳定的络合物L∙H2SO3和L∙HNO2，并促使它们被持续氧化成H2SO4和HNO3，催化剂随即与之分离。生成的H2SO4和HNO3很容易被碱性溶液吸收，这样就在一个吸收塔内同时完成了脱硫和脱硝。
在臭氧氧化时，要求烟气温度小于150℃，所以需要对原烟气进行喷水降温。脱硫可以用任何碱液作为吸收剂，该工艺采用氨水做吸收剂。洗涤后的烟气通过填料层、二级除雾器除去水滴后，回送至焦炉烟囱直接排放至大气。
脱硫后的主要副产物为(NH4)2SO4，脱硝后的主要副产物为NH4NO3。当吸收塔内脱硫脱硝后的组合溶液中化肥浓度达到30%左右时，由泵排出组合溶液至分离设备，将催化剂、灰尘和组合溶液分离。分离后的催化剂返回吸收塔循环使用，灰渣脱水后外排，而组合溶液进入换热器升温，然后由干燥机结晶，成为合格的(NH4)2SO4和NH4NO3化肥。
该工艺主要由以下系统组成：
烟气系统：由焦炉引出焦炉烟气，经过化肥液体及喷水降温，由200℃降低到150℃以下，以适应臭氧反应温度低于150℃的要求。
吸收系统：烟气自下而上进入吸收塔，循环浆液自上而下喷淋，烟气和循环浆液直接接触，完成捕捉过程，处理后的洁净气体经过除雾器除雾后，排至烟囱。
脱硝氧化系统：烟气中的NO不溶于水，很难被碱性溶液吸收，必须将其氧化成为高价易溶解的氮氧化物，方可被吸收，脱硝氧化系统提供能氧化NO气体的氧化剂——臭氧。臭氧经过烟道内混合器后与烟气中的NO充分混合，将其氧化成易溶解的氮氧化物，进入吸收塔后被吸收得以去除。
盐液分离及化肥回收系统：吸收塔里浆液化肥浓度达到30%左右时，开启浆液排出泵，将其送入过滤器，分离出其中的灰尘。然后浆液进入分离器，将有机催化剂和盐液分开。催化剂返回吸收系统循环利用，盐液则进入化肥回收系统。
氨水储存供给系统：将氨送入吸收塔进行脱硫脱硝。
催化剂供给系统：捕浆液中不稳定的H2SO3和HNO2后形成稳定的络合物，在氧化空气下被持续氧化成H2SO4和H2NO3，很容易被碱性溶液吸收，生成(NH4)2SO4和NH4NO3。
3.工艺特点
1)脱硫效率>99%，脱硝效率>85%;氨回收利用率>99.0%。氨逃逸率<1%，而普通氨法脱硫只能控制在5%-10%以上。
2)在同一系统中可同时实现脱硫、脱硝、脱重金属、二次除尘等多种烟气减排效果。
3)对烟气硫分适应强，可用于150-10000mg/Nm3甚至更高的硫分，因此，可使用高硫煤降低成本。
4)整个过程无废水和废渣排放，不产生二次污染。同时净烟气中NH3含量小于8mg/Nm3(完全满足环保部NH3<10mg/Nm3的要求
5)催化剂使用寿命可长达15年。
6)运行成本低。
7)通过增加催化剂，提高(NH4)2SO3的氧化效率，运行pH值低于氨法脱硫，能有效抑制氨的逃逸。
8)可实现焦炉烟气低温脱硝(目前国内普遍使用的SCR属于高温脱硝)，减少对设备的腐蚀。
9)对烟气条件的波动性有较强的适应能力。
10)副产品(NH4)2SO4质量达标，且稳定。