一種從氣流中去除氮氧化物的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種從氣流中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(lèi)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(guò)程。NOx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。大氣環(huán) 境二氧化硫污染物主要產(chǎn)生于化石燃料燃燒過(guò)程。中國(guó)環(huán)境狀況公報(bào)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明我國(guó)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(kāi)始由硫酸型向硝酸根 離子不斷增加的復(fù)合型轉(zhuǎn)化(國(guó)家環(huán)保部:2010年中國(guó)環(huán)境狀況公報(bào)）。近年來(lái)，國(guó)家新制定 了一些法律、法規(guī)，對(duì)氮氧化物特別是火電等燃燒過(guò)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NOx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 各種液體對(duì)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(guò)氧化氫、次氯酸鈉和高錳酸鉀等作為氧化吸收劑，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，且藥劑較貴，運(yùn)行使 用費(fèi)用高。因此，研究開(kāi)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(wèn)題。
[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種方法，使氣流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(wèn)題是提供一種從氣流中去除氮氧化物的方法，它具有操 作簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，處理效率高。
[0006] 本發(fā)明所要解決的另一個(gè)技術(shù)問(wèn)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(zhuān)用裝置。
[0007] 本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為:一種從氣流中去除氮氧化物的方 法，其特征是把被處理氣體導(dǎo)入氣-固反應(yīng)塔，同時(shí)向氣-固反應(yīng)塔導(dǎo)入氯化鋁固體顆粒，氣 流中的氮氧化物在氣-固反應(yīng)塔與氯化鋁發(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，反應(yīng)過(guò)程產(chǎn)生的少量氯化氫氣體可經(jīng)固體或液體吸收劑吸收后得 到去除。
[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，氮氧化物與氯化鋁的發(fā)生氣固吸附化學(xué)反應(yīng)的固體產(chǎn)物為氯化鋁與氮氧化物的 絡(luò)合物和相關(guān)鹽類(lèi)。
[0009] 本發(fā)明所述的氣流主要為火力發(fā)電，冶煉等以化石燃料燃燒產(chǎn)生的含有氮氧化物 的煙氣，也可是其他工業(yè)過(guò)程產(chǎn)生的相關(guān)氣流。一般煙氣中氮氧化物的濃度在1%(體積含 量）以下，對(duì)于其他工業(yè)氣流中氮氧化物濃度高于1% (體積含量)時(shí)，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(dòng)床、沸騰床、流化 床和循環(huán)流化床等氣-固接觸反應(yīng)器，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)。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)置有連接氣流的氣體進(jìn)口，中部設(shè)置有氯化鋁顆粒加入口，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)置有氣流分布器，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，所述的氣流通過(guò)連接管與氣固分離器相連，經(jīng)氣固分 離器氣固分離后，氣流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 分顆粒可重新返回塔內(nèi)參加反應(yīng)，也可不返回，具體可根據(jù)反應(yīng)程度調(diào)節(jié)物料重新返回塔 內(nèi)參加反應(yīng)的比例(范圍可為〇-1〇〇%)。
[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20°C_180°C，優(yōu)先溫 度范圍為50°C_120°C，負(fù)壓下可低一點(diǎn)。反應(yīng)過(guò)程氣固接觸時(shí)間一般為O.ls-lOOs，優(yōu)先取 為ls-lOs。氯化鋁與氮氧化物氣固吸附化學(xué)反應(yīng)的化學(xué)計(jì)量比約為1:1到1:3,實(shí)際操作過(guò) 程，氯化鋁的投加量可根據(jù)反應(yīng)塔形式、氣流溫度、反應(yīng)持續(xù)時(shí)間和轉(zhuǎn)化率等要求而確定。 對(duì)于循環(huán)流化床氣-固反應(yīng)塔，氯化鋁與氮氧化物或二氧化硫的摩爾比一般為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)先取為5-30,對(duì)于固定床、移動(dòng)床、沸騰床和流 化床，無(wú)特定要求，視需要投加。所述的氯化鋁固體顆粒，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. Olmm-Imm，粒徑小些為好。也可采用把石英砂、陶瓷或沸石等 顆粒填料與氯化鋁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、降低流動(dòng)阻力，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），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，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。氣流中的氧氣含量變化對(duì)氮氧化物的去除 影響不大。
[0011] 反應(yīng)后得到的固體產(chǎn)物可以通過(guò)加熱等方式釋放出被吸收的氮氧化物，加熱溫度 常壓下一般為150°C以上，優(yōu)先為180°C_350°C，也可把固體產(chǎn)物溶解于清水等溶劑后放出 被吸收的氮氧化物氣體?？苫厥障跛幔M(jìn)一步處理后也可回收氧化鋁副產(chǎn)品。固體產(chǎn)物也可 用來(lái)再生氯化鋁后循環(huán)使用。
[0012] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:采用氯化鋁在