[发明专利]联合脱除烟气中二氧化硫和氮氧化物的方法

说明书

技术领域

本发明属于化工和环境保护领域，具体涉及一种联合脱除烟气中二氧化硫和氮氧化物的方法(简称CAR)。

背景技术

随着现代工业的发展，二氧化硫(SO₂)排放越来越严重。大气中SO₂是形成酸雨和城区臭氧以及光化学烟雾的主要来源，而且对人体健康有极大的危害。

氮氧化物(NO_X)，同SO₂一样，是造成大气污染的重要污染物质之一，其中一氧化氮(NO)含量占95％以上。

烟气中NO_X排放给自然环境和人类生产带来严重危害。产生的光化学烟雾，损害人和动物的健康；影响植物的生长，降低植物对病虫害的抵抗；降低大气能见度；形成酸雨，影响建筑物、材料、动植物的生存环境。

在燃料燃烧的过程中，烟气中NO_X来源主要有两种情况：1)空气中的氮分子与氧分子在高温下燃烧生成NO_X，称为Thermal NO_X；2)一些化石原料，如煤和石油，存在含氮化合物，燃烧后生成NO_X，称为Fuel NO_X。

脱除烟气中NO_X的方法主要分为三部分：燃烧前脱硝、燃烧过程脱硝和燃烧后脱硝。燃烧前脱硝，通过合适的选煤和洗煤技术，降低煤中含氮化合物的含量；燃烧过程脱硝，改进锅炉燃烧方式和投加特殊物质，降低NO_X的产出；燃烧后脱硝，即烟气处理，通过一定的工艺降低烟气中NO_X含量。

迄今为止，常规处理烟气中SO₂的方法是湿法石灰/石膏法(FGD)，效果非常明显，已工业化应用，但石膏产生量大，又因石膏中含有多种重金属污染亦大，减少石膏的产生量是今后大势所趋。因NO在水中的溶解度很小，FGD对NO_X的去除效果甚微。目前脱除烟气中NO_X已有的技术包括液体吸收法、固体吸收法、催化反应法和生物净化法等，其中液体吸收法中使用捕获剂Fe(II)(EDTA)脱除NO_X效果显著，但此工艺会生成N-S化合物，进而分解为笑气(N₂O)，其是产生温室效应的物质成员之一，也是导致臭氧层损耗的物质之一，同时吸收后的溶液无法再循环脱除NO_X，此工艺费用高，且废弃的吸收液污染环境。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有烟气联合脱硫、脱硝技术的不足，借助金属络合物溶液的长处，提供一种活性炭催化、电化学辅助、亚硫酸钠还原联合脱除烟气中SO₂和NO_X的方法(简称CAR)，根据NO_X浓度减少脱硫工艺(FGD)中生石灰的用量，实现部分脱硫，再利用剩余的SO₂直接还原NO_X为氮气(N₂)，同时SO₂被氧化成硫酸盐。彻底杜绝N-S化合物和N₂O的产生，且减少了石膏的产生量。

本发明的工作流程：利用含有金属络合物的溶液高效吸收FGD艺后烟气中NO_X和SO₂，同时，SO₂转化成为亚硫酸钠(Na₂SO₃)，NO_X同金属络合物反应生成含氮氧化合物，借助活性炭(AC)催化、电化学辅助作用下，SO₃^2-还原含氮氧化合物为N₂，自身被氧化成无害的硫酸盐，金属络合物吸收液亦同时被再生。随着再生吸收液中硫酸钠浓度不断积累，当达到一定浓度后，溶液经过低温冷冻，硫酸钠以结晶形式析出，回收硫酸盐后的金属络合物溶液继续吸收NO_X和SO₂，实现循环使用。

本发明的原理如下：

SO₂溶解在碱性溶液中

NO_X同金属络合物(MC)发生反应，生成含氮氧化合物

MC+NO→MC(NO)  (2)

SO₃^2-还原含氮氧化合物为N₂，自身被氧化为SO₄^2-