脱硫脱氮范文

脱硫脱氮范文（精选4篇）

脱硫脱氮 第1篇

该试验装置通过催化剂直接脱除烟气中的硫化物和氮氧化物。相对于传统的湿法脱硫脱氮技术,干法脱硫脱氮新技术不仅环保效果好,并且整个工艺路线也更加方便、高效、经济,具有设备精简、占地面积小、运行管理方便、生产成本低、无废水二次污染等优点。

试验结果表明:催化裂化烟气中硫氧化物、氮氧化物的脱除率分别高达95%和60%,硫氧化物和氮氧化物的质量浓度最小值均低于10毫克/立方米,且无二次污染物排放,对烟气适应能力强,吸附剂可作为催化裂化的催化剂使用。

据介绍,该项目由中国石化工程建设公司、石科院、中原油田联合承担。试验装置建在中原油田石油化工总厂,采用吸附—再生连续循环模式,以催化裂化催化剂为吸附剂、以含氢或小分子饱和烃介质为还原剂,实现硫氧化物到硫化氢的资源化回收、氮氧化物到氮气的无害化排放目标。试验装置自2013年10月建成开始试验,两年来,经过科技人员的精心调试,反复测验,各项指标达到预期,净化后的烟气达到国家排放标准。

据了解,目前国内外用的催化裂化烟气湿法脱硫脱氮技术占地面积大、后处理部分复杂,并且容易引起后续水的二次污染,在发达国家和地区已开始被淘汰,开发干法同时脱硫脱氮过程成为一种趋势。

现有的烟气干法脱硫脱氮技术是一体化路线,其特点是整体效率高,占地面积小,但其脱除NOx时使用了氨气,容易导致氨逃逸形成二次污染。至于在燃煤电厂烟气脱硫中采用的半干法技术,则由于吸附剂没有再生能力,在达到吸附饱和后只能外排而形成固体废物,结果要么形成二次污染,要么需要增加投入进一步治理。

脱硫脱氮 第2篇

一.概述

21世纪是可持续发展的世纪。作为可持续发展重要内容的环保工作，更成为新世纪人们关注的焦点。环保不仅关系人们生活质量，更关系人类的生存和发展。

煤炭是我国的主要能源，与之伴生的二氧化硫（SO2）和酸雨污染问题将更加突出。一个相当有效的控制方法是电厂烟气脱硫。我国政府对此已给予足够重视，开展了多项自主技术攻关，引进10套发达国家的烟气脱硫装置，与发达国家开展多项技术合作研究。但是，现有技术投资大，成本高，电力脱硫很难有恰当的选择，我国能源与环境的矛盾亟待妥善解决。

那么，如何解决能源与环境的矛盾呢，很显然，与追求经济效益的领域不同，在追求环境和社会效益的能源环保领域，我国不能走发达国家已走过的先污染后治理的老路，中国必须寻找适合国情的能源环保技术。我国在烟气脱硫领域开展了长期的工作，提出了适合国情的专利技术，脱硫脱氮除尘三位一体技术被国家列为重点科技攻关项目。它以我国庞大的化肥工业为基础，将火电厂清洁烟气中的SO2回收，生产高效化肥，化害为利，变废为宝，一举多得，同时促进我国煤炭，电力和化肥工业的可持续发展。

二.国情决定技术战略

“环境与发展”的关系是由一个国家的经济实力和发展阶段决定的，“要钱不要命”通常是落后地区的做法，“要命不要钱”通常是发达地区的行为。因此，理性的，当然也是发展中国家的原则应该是，既要“发展”，又要“环境”，即可持续发展，又对我国的能源环保工作有指导意义。烟气脱硫的原理是碱性物质吸收并固定酸性的二氧化硫，主要有两种，一是石灰石（碳酸钙），即钙法，二是氨，即氨法：尽管钙法投资大，运行成本高，在美国，德国，日本等发达国家中，它占据90%以上的市场。这是由其国情决定的，这些国家煤在其能源结构中所占的比重不大。在美国和德国，煤在一次能源中约占20%：而在日本，煤在其能源结构中只占15%。日本是一个岛国，石灰石资源丰富，但缺乏天然石膏资源。钙法虽然投资大，成本高，但脱硫产品为石膏，正好弥补其紧缺的石膏资源。长期以来，我国燃煤火力发电在电力中所占比重保持在75-80%之间，烟气脱硫的任务将异艰巨和沉重。如果选择钙法势必带来巨大的投资和运行负担，将致使财力难支。我国不仅具有丰富的石灰石资源，天然石膏资源也是世界第一，品质又高。我国庞大的化肥工业每年副产石膏将超过4000万吨，而我国年用量仅为1200万吨。致使脱硫石膏难以利用。选择钙法，势必造成大量废渣并副产温室废气二氧化碳，带来二次污染和新的生态破坏。

因此，我们必须理性地思考现实问题，对烟气脱硫以石灰石钙法为主的作法，该作必要的调整时应当机立断。我国是人口、粮食和化肥大国，合成氨生产能力和需求量非常巨大，年用量超过3000万吨，为我国烟气脱硫事业大力发展氨法提供了强有力的资源保障。如果我国火电厂全部采用氨法，每年所需合成氨约600万吨，不到总量的20%。氨源供应相当方便：我国中小型合成氨厂很多，几乎遍布县市，在几乎所有的电厂周围，都容易找到配套的合成氨厂。而且，氨运输技术成熟可靠。氨法的原料来自化肥，脱硫产品为硫氨、磷氨和硫酸，又回到化肥，不消耗额外的自然资源，也不产生二次污染和新的生态环境问题。燃煤烟气可提供巨大的硫资源。化肥生产需要大量硫酸。近年来，我国每年进口硫磺200-300万吨，等于进口二氧化硫400-600万吨，我国火电行业的SO2排放量近2000万吨，因此，氨法适合我国国情。

三.专业的烟气脱硫技术

电力、物理、环境、化学，代表四个不同的学科领域，即代表四个不同学派。不同学派必然生出不同的技术，不同的技术势必有不同之技术经济指标：投资和运行成本。哪个学派更接近本质或真理呢，咋看，答案似乎很难，但是，普遍接受的是，烟气脱硫是一个典型的化工过程。因此，化学界能够看到SO2的本质。电力界只看热能和发电效率，漠视 SO2之存在。

环境界中，SO2是有害的污染源，是造成酸雨的祸首。

化学界中 SO2是物质，用则有利，弃则有害。

物理界中，SO2是一个顽固不化的“敌人”，只有通过“导弹”才能予以彻底摧毁。

至于物理，原本与烟气脱硫无关。它源于日本荏原公司对高能电子加速器用于烟气脱硫的研究。

化学处理SO2方法很多，无需“导弹”。脱硫脱氮除尘三位一体技术结合了化工领域的最新技术成果，也就是将一个中型的化工厂搬到电厂来，确保了技术的高度可靠性，以及很低的建设投资和很低的运行成本。

根据化学化工原理的脱硫脱氮除尘三位一体技术与其他学派的技术相比，具有突出的优越性，投资仅为1/4-1/5，运行成本仅为1/3-1/4。

四.电力与煤炭和化肥工业协调发展

在我国，由东向西，由北向南，煤炭含硫量逐渐增加，四川和贵州煤含硫3%-5%，广西煤高达5%-7%。然而，为降低电厂SO2排放量，当地火电厂燃用北方煤，比如山西煤，增加的运输成本每吨近100元，占原料成本的40%，对当地经济无疑是巨大的额外负担。采用脱硫脱氮除尘三位一体

技术，火电厂燃煤含硫量不受任何限制，甚至含硫量越高，SO2回收价值越大。因此，脱硫脱氮除尘三位一体技术不仅能够促进当地煤炭工业的发展，也使当地电力工业轻装上阵，还能促进当地合成氨及化肥工业的发展。

某电厂是坑口电站，燃用当地煤，总机组容量为430MW，年排放SO2超过20万吨，折合硫酸30万吨，价值1.5亿元。如果该厂的技术治理方案是改用山西煤，并采用石灰石钙法，既限制了当地煤矿的发展，又浪费了宝贵的硫资源，还增加了发电成本。事实上，成本增加等同于能耗增加和污染增加。若采用脱硫脱氮除尘三位一体技术，可形成一个年产40万吨的化肥装置，年产值超过2.5亿元，年利润可超过4000万元。它具有一举多得的优势：

（1）可促进当地煤炭工业的发展，燃用当地煤矿的煤炭，可以解决矿务局2万多人的就业和发展问题，促进了当地经济的发展。

（2）电厂采用当地煤，原料成本降低，其430MW机组，年耗煤以120万吨计，每吨运费按50元计，每年可节约发电成本6000余万元，这个效益是非常明显的。

（3）广西硫资源较缺，当地化肥厂年需硫酸40万吨，原料由广东提供。而且，广西、广东、海南和福建等南方省份的土壤缺硫，需要硫氨化肥。因此，充分利用自身的高硫煤，可以促进当地化肥工业的发展。与广西情况相似的省份还有云南、重庆、四川和贵州。重庆的华能珞磺电厂和重庆电厂，分别具有4台360MW和3台200MW机组，燃用重庆松藻煤，年总排放SO2为20-30万吨，相当于硫酸30-45万吨，价值1.5-2.25亿元。遗憾的是，这些电厂都花巨资引进国外的石灰石钙法，不仅浪费了宝贵的资源，产生二次污染，还使发电成本增加，在贵州省实施火电厂烟气脱硫，采用脱硫脱氮除尘三位一体技术具有不可估量的意义，国家实施西部大开发战略，西电东送，在贵州省则是黔电送粤。贵州省是SO2和酸雨控制区，特别是省会贵阳市。在贵阳市有两个严重的污染源，一是市区的贵阳发电厂，二是距市区25公里的清镇发电厂，年排放SO2：25万余吨。在两个电厂间，贵州化肥厂生产合成氨16万吨，因此，采用脱硫脱氮除尘三位一体技术具有很好的条件。采用脱硫脱氮除尘三位一体技术，两个电厂的总投资2亿元，可年产化肥50万吨，产值3-4亿元，年效益近1亿元。在贵州省实施这个技术，可以形成年产150-200万吨的火电厂化肥规模，年产值超过10亿元。而如果贵阳发电厂的烟气脱硫采用电子束技术，2台200MW机组的投资近4亿元。

由此可见，将我国化肥工业与电力工业相结合，形成一个具有综合优势的火电厂化肥产业，其意义十分显著。它为我国煤炭、电力和化肥工业的可持续和协同发展提供了强有力的支撑，国家从战略的高度发展并扶植这个产业是十分必要的。

五.脱硫需要政府大力支持

火电厂烟气脱硫是我国实施清洁能源计划的关键技术，受到各级政府部门的高度重视，多次被列入国家重大和重点科技计划，以及与发达国家政府间的首脑级科技合作计划。因此，我国的这项工作具有较强的政府行为。这就更需要我们做深入细致的调查，多比较相关技术的技术性能，经济指标，多结合国情考虑问题。

某发电厂2台200MW机组，燃用含硫为0.8%的山西煤，建设烟气脱硫装置。对几乎所有的烟气脱硫技术进行了调研。采用国外技术的投资为4-5.5亿元，发电成本每度将增加5分钱，势必成为该厂的一个沉重的经济负担。一旦决策失误，企业将陷入困境，甚至由于无法竟价上网而关闭。脱硫脱氮除尘三位一体技术通过国家科技部门组织的鉴定验收，被评价为国际领先水平，在电力界引起了较大反响。与国外技术相比，脱硫脱氮除尘三位一体技术具有相当明显的技术和经济优势，总投资减少70-80%，运行成本减少70%以上，电耗减少40-60%。这样，该厂决定采用脱硫脱氮除尘三位一体技术。并列入国家重点科技项目.目前，让烟气脱硫界注目的另一项目在中石化集团公司某自备热电厂6台100MW（410蒸吨/h）锅炉。令人兴奋的是、参与竞争的技术高达10余家之多，大家希望得到公平竞争机会。该公司原来燃用当地煤，为降低SO2排放量，改用山西煤，年耗煤将超过200万吨，运费按每吨30元计，增加成本6000万元，该公司具有年产30万吨的合成氨装置，而且脱硫产品具有很好的市场，因此脱硫脱氮除尘三位一体技术符合石化公司的具体情况。根据可行性研究报告，石化公司6台锅炉年排放SO2可达8万吨，生产化肥17万吨，产值1亿元，具有明显的经济效益。在竞争的方法中，脱硫脱氮除尘三位一体技术的投资和成本都是最低的，而且还有利可图，得到了该公司的充分肯定。

现在，电力工业的烟气脱硫工作是“谁污染谁治理”，治理需要投资。经济效益差而污染大的企业没钱投资，只接受象征性罚款，受损害的是大气。按目前的石灰石钙法建设烟气脱硫装置，发电成本每度将增加2-3分钱，以一台300MW机组年运行5000小时计，脱硫成本每年3000-4500万元。燃用低硫煤，年排放SO2:为1.5万吨，相当于每吨SO2为2000-3000元，燃用高硫煤，SO2排放量每年为4.5万吨，相当于每吨SO2为1000元左右。但是，酸雨和SO2污染造成的损失每吨SO2超过5000元。因此，烟气脱硫对于促进国家的利益是非常明显的。为促进企业治理SO2污染，国家环保总局制定了新的烟气SO2排污收费标准，对于高硫煤地区每吨SO2为600元，低硫煤地区每吨1000元，北京市为每吨1200元，基本上为脱硫成本的一半。这个费用目前是上交地方环保局的，并有较大比例的返回，以便企业用于建设脱硫装置，脱硫电厂和单位将具有两个主要和可靠的收入来源：

1、电力企业的环保服务费（等于原来的排污上交费）；

2、脱硫装置产生的化肥利润。脱硫脱氮除尘三位一体技术的效益非常好。

首先其建设投资比其他方法低，而且能耗低，产品具有很大的市场，还可以出口创汇。

六.TS型烟气脱硫、脱氮除尘技术

该技术于一九九三年十月通过了国家部级鉴定，其中结论一综合技术经济性能处于国内外领先水平，具有广阔的推广应用价值。并于同年获得两项专利。该技术运用LS喷雾吸收法，以氨水、碱液、废氨水为吸收剂，经加药装置加压，把吸收剂经喷嘴雾化后的氨水产生气-汽的瞬时化学反应，生成硫铵排出。

该技术具有以下特点：

1.先进的反应原理，使设备小巧、钢耗低、占地面积小；

2.该系统适应煤的含硫量1%-7%；

3.具有多种功能，脱硫、脱氮、除尘，甚至可以处理污水；

4.吸收剂来源丰富，价格便宜；

5.一次投入只有国外设备价格的1/10-1/20；

6.选用废氨水、废碱液作脱硫剂，可使运行费用降到最低；

7.采用喷雾干燥方式；

8.该系统加装了先进的气水分离装置风机不带水；

9.烟气不需加装换热设备；

10.该设备及系统内部均涂以耐高温特种防腐涂料，设备不腐蚀，不 磨损、不堵塞；

11.系统设备阻力小，可以不用更换引风机；

12.可以提高系统的除尘效率4%-12%；

13.脱硫效率95%以上；

14.脱氮率50%，加“触媒剂”系统80%以上。

该技术的研究始于80年代，在收集、考察国内外同类技术文献资料的基础上，进行了大量的技术、经济方案的分析对比工作。从中发现普遍感到困扰的不仅仅是技术上的问题，而更严重阻挠的是经济问题，一次投入大，运行费用高。即是该技术目前居于领先地位的国、日本也不例外；他们在成为世界控制SO2排放最有效的国家的同时，也为此付出了巨大的经济代价。各国企业界面对烟气脱硫装置的巨大投资及运行费用，无不咋舌。因为脱硫装置投资占电厂总投资的比例很大。巨额的投入对我国企业界是望而生畏。环保设备的投入企业界认为：“这种资金只有投入，没有产出，是一种负担”。

因此研究者必须首先考虑的是一次投资运行费用，使企业能够接受的产品，占地面积小，专用设备少，工艺简单，操作、管理、控制、维修方便，各项技术参数领先的脱硫技术，因此必须结合我国国情，走国产化的道路。

国外研究过的脱硫技术已逾近百种，真正在工业上运用过的30多种，但具有商业价值的不过十来种，无论采用那种方法，都必须考虑以下基本条件：

1.具有较高的吸收性能的吸收剂和吸收方法；

2.装置有较高的可靠性，能保证长期稳定运行；

3.易操作和维修；

4.无二次污染，抗腐蚀；

5.建设费用及运行费用便宜，能耗小，装置占地面积小；

6.吸收剂来源广泛，价格便宜，易贮运；

针对上述要求，列出了攻关课题：

1.通过试验室试验，寻找出先进的反应速率高的原理；

2.结合我国情况选出来源广泛价格便宜的反应剂；

3.使用什么样的抗腐蚀材料；

4.终止物的综合利用，防止二次污染；

以上课题通过有关专家的论证审定工作，确定运用LS喷雾吸收法，随即开展了小试、中试及工业性应用试验，经过近百次的试验，获得了大量的数据，通过对试验点的监测和运行考验，均取得了满意的结果。

（一）脱硫原理：

近半个世纪以来，国外脱硫技术迅速发展，但真正在工业应用上发挥作用的不外十来种。其中包括石灰法、石灰石法、石灰石膏法、喷雾干燥法、氧化镁法，以上我们把它归类于气-固反应。WL法、双碱法、碳酸钠法、氢氧化钠法，此类我们称之为气-液反应。LS喷雾吸收法是气-汽反应是反应率最高，属于瞬时反应。

氨的性质决定氨极容易溶于水，是由水分子和氨分子通过氢键互相结合形成氨的水化物的缘故。

氨在水中的溶解度大于其它气体，在0℃时，1体积水吸收1200体积的氨；在20℃时约吸收700体积。过去认为氨溶于水生成OH－的过程是分两部分进行的。首先是大部分氨和水结合生成所谓氢氧化铵（NH4OH）然后氢氧化铵在溶液中电离成铵离子（NH4+）和氢氧根离子（OH-）。现在已经确认：氢氧化铵中的铵离子，无论从它的半径大小或者从它的化合物性质来看，它都和K+离子非常相似，它在水中应当全部电离，不可能有NH4OH分子存在，已确知，氨水溶液中并不含有NH4OH而是有氨的水分子NH3·H2O。NH3·H2O和NH4OH不同，NH3·H2O是氨分子通过氢键的结合，而NH4OH则为离子化合物。由（NH4+）和（OH-）新组成。气态氨和酸（挥发性）的蒸汽作用生成铵盐。

2NH3（气）+H2O（蒸汽）+SO2（气）=（NH4）2SO3 由此看来，烟气中加入吸收剂NH3·H2O与SO2等酸性气体可进行气-汽反应。即氨和酸性气体可以直接生成盐类。这种化合物作用通常伴随着大量的热放出，通过试验发现在无水的情况下，这种反应并不进行，即使微量的水的条件下也能反应出这种特性，因此这就是和其它吸收剂不同之处的主要原因。另外氨还和烟气中的氮起反应：烟气中的氮氧化物通常用NOX表示NO在空气中可氧化成NO2易溶于水，生成亚硝酸和硝酸。

2NO+O2=2NO2

2NO2+H2O=HNO3+HNO2

当氨与HNO3或HNO2产生以下反应

NH3·H2O+ HNO3=NH4NO3+H2O NH3·H2O+ HNO2=NH4NO2+H2O

此反应在气-汽反应中产量很少，因硝酸铵与亚硝酸铵在一定温度下易于分解，而在液相中

（NH4）SO3和NH4HSO3为还原剂，NOX被还原为N2，其反应为：

2NO2+4（NH4）2SO3=4（NH4）2SO4+N2↑（NH4）2SO3+NO2=（NH4）2SO4+NO↑ 2（NH4）2SO3+2NO=2（NH4）2SO4+N2↑

为此使用氨-亚硫酸氨的氮方法，能除去一定量的NOX

（二）脱氮原理

烟气中往往同时含有NOx与SO2,如果用一种方法同时除去这两种有害气体，岂不是一件非常有前途的事。前面脱硫的论述中，脱硫后的终止物就是（NH4）2SO3和（NH4）2SO4（少量）和一部分（NH4）HSO3溶液。这些物质又是吸收NOX的吸收剂。在生产硫酸同时又生产硝酸的行业中，多数都是利用处理硫氧化物而得到的（NH4）2SO3和（NH4）HSO3溶液来吸收硝酸生产中的NOX。其原理是利用亚硝酸铵溶液作为吸收剂和NOx反应，使NOx还原为N2：

4（NH4）2SO3+2NO2→4（NH4）2SO4+N2 ↑

4（NH4）HSO3+2NO2→4（NH4）HSO4+N2↑

4(NH4)HSO3+2NO2→4(NH4)HSO4+N2↑

4（NH4）2SO3+NO+NO2+3H2O→2N(OH)(NH4SO3)2+4NH4OH

4（NH4）HSO3+NO+NO2→2N(OH)(NH4SO3)2+ H2O

2(NH4)OH+NO+ NO2→2NH4NO2+H2O

按照排放浓度达标要求，脱氮效率达到72%就可以了，所以只要控制住吸收液的浓度，一般在180-200g/L,最后得到的溶液一部分重复循环使用，多余的部分进行下道工序，处理后溶液还可以再生，以节省大量的运行费用。烟气中NO含量占90%以上，因此脱除的主要是NO。如果煤的含硫量比较低和氨反应产生的亚硫酸铵不足以满足脱氮氧化物的需要，或者因为炉膛燃烧温度高，产生的氮氧化物量较大。此时可以采取连续加入氨与NOX继续反应，但这种反应应在催化剂（或称触媒剂）的作用下才可完成，使脱氮效率大大提高，这种方法称之为“氨的选择性催化还原法”。

4NH3+4NO+O2+4N2↑+6H2O

8NH3+6NO2+7N2+12H2O

把氮还给大自然，水回收再循环使用。

以上各式反应都是在同一个介质---氨，共一套设备，同时氨与SOx、NOx瞬时交叉进行的，这就是脱硫、脱氮一体化工艺。

（三）除尘原理

烟尘进入文氏管反应器，会产生多种效应，除了氨与SOx、NOx发生化学反应以外，粉尘经过文氏管的渐缩段浓缩，产生碰撞、凝聚、增大，使尘的表面由原来的气包围界面，被经喷雾所产生的液-固界面所代替，粉尘表面的水膜代替气膜产生吸附、凝聚，并使离子间形成液桥，使尘粒增大。尘粒通过高速撞击雾滴而粘附其上。

由于微粒的扩散作用易于雾滴接触。由于微粒的烟气增湿，使尘粒增大了浸润性，尘粒间互相产生凝聚。因蒸汽以尘粒为核心的凝结而形成水滴。

因此本技术在结构设计上采用如下措施：

1.烟气携带的粉尘，高速通过文氏管雾区，冲向液膜；

2.然后气体切向运动而产生离心力，改变增大后的粉尘运动方向；

3.喷出的雾滴作旋转运动，驱使粉尘靠内外壁贴向水膜；

4.增加水雾封锁线，使逃逸的亚微米粉尘及亚微米硫铵晶体捕集下来；

采用高强磁化器，把循环水磁化，非但提高了脱硫效率，尤其对增水性的亚微米细粉尘，提高除尘效率更为明显。

（四）使用范围：

TS型系列脱硫脱氮除尘三位一体技术装置，为工业锅炉及电站锅炉配套排烟脱硫工程应用而设计的系列产品。并可扩大应用在处理冶金焦化剩余氨水，造纸厂的废碱液及纺织印染碱性废水以及锅炉排污水、炉渣水等。该设备即是脱硫器，又可作为污水处理器。

一套装置适应多种类型的脱硫剂，又是这一装置的一大特点，为适应我国的特定条件，用户就近弄到什么脱硫剂就用什么脱硫剂以降低运行费用，以废治废。

（五）系统设备组成的特点：

系统设备组成，有文丘里喷雾反应器，自动加药及动力泵、贮液、调液箱所组成。以及自动控制自动监测系统。文丘里喷雾反应器的结构设计，显示出其独到之处，通常人们称之谓文丘里效应，但它具有什么效应，应该说它有多种效应。一是很好的反应作用：使两种以上的介质，在反应段进行充分的混合、接触、搅动，促使在较短的时间里进行瞬时反应。二是很好的除尘作用：带粉尘的气体通过渐缩段，细小的粉尘在碰撞、凝聚、粘结、增大，把粉尘扑集下来。三是很好的热交换作用：利用

烟气的余热，把喷成雾状的液体迅速干燥、蒸发、固液分离，起到污水处理的作用。由于设计独特，此套装置的阻力仅有300-400Pa，对于原有的锅炉房设备改造，可以不用更换引风机。重力与旋流双级脱水除雾，其结构的设计不会产生堵塞和腐蚀现象，而且一器两种用途，它不但有效的脱除水雾而且使烟气流呈旋转上升，延长了反应时间和流程，提高了反应效率。

（六）变废为宝，综合利用：

当前国内外所采用的各种脱硫技术，多数都存在着二次污染，物质虽然经过转化，但加进的物料与经过处理后的终止物终究是平衡的。对于如何处理这些终止物，怎样综合利用，这个总是普遍感到头痛的较大难题。

TS型脱硫脱氮除尘三位一体技术如果在大的火电厂大量推广应用后，所产生的硫铵，可以制成与传统化肥完全不同的新型高效肥料，这种高科技产品是具有磁性效应的磁性化肥，利用火电厂排出粉煤灰（约占30%~40%），根据不同土壤和农作物加入适量的钾、磷，经过强磁场磁化后制成的，这种原料将随着TS型脱硫脱氮除尘三位一体技术的推广而取之不尽。

磁化肥使用在十二种农作物如红薯、蔬菜、烟叶、玉米、棉花、水稻、小麦、水果等，均收到了广泛的社会效益和可观的经济效益，使得TS型脱硫脱氮除尘三位一体技术在电厂应用中形成一套工业链，废“制”肥，变废为宝，化害为利，适应我国国情的环保与综合利用一大长。防止二次污染。

（七）保障该设备安全稳定正常行动措施：

在腐蚀及磨损严重的部位，采取衬贴铸石板的措施。如果用户在经济条件许可情况下，采取

钢板喷涂陶瓷的复合材料。仅是有腐蚀的部位采用2520不锈钢材料。腐蚀不太严重的部位，采取滚刷耐温、防腐特种涂料。关键外协件、外购件、其中有些附件，如喷嘴、过滤器，采用美国制造，供液系统选用丹麦生产的，自动控制和监测仪器选用日本或其他国家的。

先进的工艺，先进的设备，先进的材料，再加上低的建设投资及运行费用，构成了该技术的高和新。

（八）670t/h锅炉脱硫、脱氮、除尘及综合利用方案经济分析。

1．运行费用

⑴ 已知数据

锅炉蒸发量： 670t/h

锅炉烟气排量： 120万m3/h 锅炉燃煤量： 150t/h

锅炉运行时间： 312.5天/年（7500h/年）

燃煤含硫量： 1%

⑵ SO2产生量

燃煤含硫量： 150t/h×1%=1.5t/h 燃煤中的硫与氧的反应：S+O2=SO2 SO2产生量：1.5t/h×80%×64/32 =2.4t/h 式中：32为S的分子量。

64为SO2的分子量。

80%为煤燃烧时硫的转化率。经实测统计为80%～85%，本处取80%。

⑶ 需氨量

一般脱硫效率达95%，烟气即可达标排放。从（NH4）2SO4分子式中看出：NH3与SO2化合比

例 为2：1，故需氨量为：2.4t/h×95%×17×2/64=1.2t/h 式中：17为NH3的分子量。

64为SO2的分子量。

年需氨量为：1.2t/h×7500h/年=9000t/年

⑷ 运行费用

用氨水做吸收剂的回收方案，整个装置的运行费用主要为消耗氨水的费用（此项费用占总运行费用的95%以上）。根据上述计算结果，年需要氨量9000吨，按纯氨水售价1700元/吨计，则全年运行费用为：9000t/年×1700元/t=1530万元/年

2．生成物的综合利用及经济效益

根据计算结果，670t/h燃煤锅炉每年脱硫设备的运行费用为1530万元，这是用户难以接受的。显而易见，这种方法必须立足于生成物综合利用的基础上，否则就不能成立。也就是说，只有用生成物综合利用产生的经济效益去抵消脱硫设备的运行费用，才是这种方法生命力所在。

⑴ 硫铵产生量

从（NH4）2SO4分子式可看出，硫铵产出量为：9000t/年×132/17×2=34941t/年

式中：17为NH3分子量

132为（NH4）2SO4的分子量。

⑵ 硫铵的综合利用及经济效益

硫铵是硫酸铵的简称，分子式为（NH4）2SO4，含氮量20.6%，为白色或微带颜色的结晶，易溶于水，是最早生产的氮肥品种。随着化肥工业的发展，新的氮肥品种的出现，使硫铵与碳铵一样渐成被淘汰的氮肥品种。这是由于除养分低外，其最大缺点是长期施用硫铵会造成土壤板结，故不宜直接施用。要对其进行改性，其方法是加入部分粉煤灰制成的复合肥并磁化。粉煤灰可疏松土壤，磁性的引入亦可疏松土壤，促进土壤团粒结构的形成，这已是业内人士的共识。我们通过大量的工业试验，找出了利用硫铵生产磁性复合肥的最佳工艺配方及工艺条件，产品经过有关部门的检测，完全合格。其主要配比为：硫铵60%左右，其他辅料（粉煤灰、磷肥、钾肥等）40%左右。根据硫铵年产34941吨的实际情况，可上一套年产6万吨左右的综合利用设备（磁化复合肥生产线）。按现行市场原料价、产品销售价及有关费用支出估算：

原材料成本：250元/吨

综合成本： 350元/吨（包括一切费用在内）

销售价： 650元/吨

利 润： 300元/吨

按年产6万吨磁性复合肥计，综合利用设备每年可创利润1800万元，减去脱硫设备每年运行费用1530万元，则采用此方法，除可抵消脱硫设备的运行费用（使运行费用为0）外，每年还可以为企业创造200多万元的利润。

目前该技术设计除工业锅炉八个规格系列配套外，现已扩大到电站系列配35T、75T、130T、220T、420T、530T、670T、1000T/h、2000T/h。当前国际及国内有些研究单位正在试用的电子束氨法和等离子氨法，均向以氨为脱硫剂探索，显然气－汽反应脱硫脱氮除尘三位一体技术当前处于领先地位。一种结构形式，具有多种用途：

（1）它既是一个很好的反应器，能够进行充分的化合接触搅动。促使在很短的时间里进行充分的化学反应；

（2）它又是一个很好的二次除尘器、前置的麻石除尘器或静电除尘器，除不掉的细微粉尘在碰撞、凝聚、粘结、增大、把粉尘捕集下来。

（3）它又是一个很好的热交换器，利用烟气的余热，把喷雾状的液体迅速干燥蒸发、反应时间、反应速度、反应物质、接触面积，反应效率是最高的，属于瞬时反应，烟气不会降温。

（4）它又是一个工业废水零排放的污水处理器装置，能将各种工业有毒废水，污水成千上万吨迅速干燥，蒸发，达到污水处理的作用。

该技术脱硫效率高，并具有较高的脱氮功能50%，加“触媒剂”系统80%以上。今后一旦国家环保标准要求脱氮同样一套设备可以既能脱硫、又可脱氮。还能提高除尘效率。该技术对已建电厂为了满足除尘的需要改造电除尘，将锅炉尾部烟道位置都几乎占满、有些脱硫工艺的反应塔和再加热热交换器等无法摆下，场地面积小等，是用户特别适用和首选的选择。

焦化柴油氧化脱硫脱氮工艺条件优化 第3篇

关键词：焦化柴油,氧化萃取,磷钨酸,脱硫,脱氮

焦化柴油中苯并噻吩的含量很高,安定性较差。焦化柴油中的硫化物和碱性氮化物含量较高,即使采取加氢处理措施也很难将其中的硫化物和氮化物深度脱除。国内对柴油的硫含量有一定要求。氮化物的存在既影响柴油的安定性,同时也会对环境造成较大污染[1]。随着人们环保意识的增强,减少硫氮排放量降低污染的呼声越来越高。为了响应国家的号召和实现企业效益的最大化,开发能耗低、污染小的脱硫脱氮技术是一种必然趋势[2]。采用氧化萃取法脱除硫化物和氮化物具有选择性高、两相分离速度快、分离效果好、燃料油收率高、萃取剂损失少、易再生且再生后性能稳定、不产生二次污染、价格低廉易得等优点[3,4,5,6]。

1实验部分

1.1 试剂与仪器

双氧水溶液,H2O2质量分数为30%,分析纯,国药集团化学试剂有限公司生产。甲酸,分析纯,国药集团化学试剂有限公司生产。乙酸,分析纯,国药集团化学试剂有限公司生产。丙酸,分析纯,国药集团化学试剂有限公司生产。二甲基亚砜,分析纯,国药集团化学试剂有限公司生产。糠醛,分析纯,沈阳新兴试剂厂生产。N,N-二甲基甲酰胺,分析纯,沈阳新兴试剂厂生产。磷钨酸,分析纯,国药上海化学试剂有限公司生产。焦化柴油,中国石油抚顺石化公司石油二厂生产。

电子天平,赛多利斯科学仪器(北京)有限公司生产。水浴,辽阳市恒温仪器厂生产。电动搅拌机,深圳市沙头角国华仪器厂生产。电热恒温干燥箱,上海第四石油机械厂生产。

1.2实验方法

将一定体积的柴油、催化剂和氧化剂加入三口烧瓶中,置于恒温水浴中搅拌60min。停止搅拌,在分液漏斗中静置30min,分离出上层油。按照一定配比,将萃取剂加入分液漏斗中,分级萃取。将下层萃取剂回收利用,测定上层油样的硫含量和氮含量。

1.3分析方法

采用WK-2 D型微库仑分析仪,按SH/T 02541992规定的方法分析试样的硫含量。采用REN-1000 B型化学发光定氮仪,按SH/T 06572007规定的方法分析试样的氮含量。

2结果与讨论

2.1工艺条件对焦化柴油脱硫率和脱氮率的影响

2.1.1氧化体系类型

在V(氧化体系)/V(焦化柴油)为0.4,V(有机酸)/V(双氧水溶液)为0.5,磷钨酸用量为0.2g/L,氧化温度为70℃,恒温回流搅拌时间为60min的工艺条件下,氧化体系类型对焦化柴油脱硫率与脱氮率的影响如图1所示。

由图1可以看出,过氧化氢-甲酸体系的脱硫率和脱氮率最高,过氧化氢-乙酸体系次之,过氧化氢-丙酸体系的脱硫率和脱氮率最低。实验结果表明,应优先选用过氧化氢-甲酸体系作为焦化柴油脱硫脱氮的氧化体系。

2.1.2剂油比

在V(甲酸)/V(双氧水溶液)为0.5,磷钨酸用量为0.2g/L,氧化温度为70℃,恒温回流搅拌时间为60min的工艺条件下,剂油比[V(氧化剂)/V(焦化柴油),下同]对焦化柴油脱硫率与脱氮率的影响如图2所示。

由图2可以看出,焦化柴油的脱硫率随氧化体系用量的增加而增大,脱氮率增加不明显,当剂油比增加到0.32时焦化柴油的脱硫率达到最大值,继续增大剂油比时焦化柴油的脱硫率趋于平缓。实验结果表明,剂油比为0.32最为适宜。

2.1.3甲酸用量

采用甲酸-过氧化氢氧化体系,在V(氧化体系)/V(焦化柴油)为0.4,磷钨酸用量为0.2g/L,氧化温度为70℃,恒温回流搅拌时间为60min的工艺条件下,甲酸用量[V(甲酸)/V(双氧水溶液)]对焦化柴油脱硫率和脱氮率的影响如图3所示。

由图3可以看出,甲酸用量增大时焦化柴油的脱硫率和脱氮率均呈现出先上升后下降趋势。这是因为甲酸用量增大使反应能充分生成有机过氧酸,保证了焦化柴油中硫组分和氮组分的氧化效果。当甲酸用量增大到一定程度之后,增加甲酸用量反而会抑制有机过氧酸的形成,使焦化柴油中硫化物和氮化物的脱除率降低。当甲酸用量增大到0.5时,焦化柴油的脱硫率和脱氮率均达到最大值。实验结果表明,甲酸的最佳用量为0.5。

2.1.4反应温度

在V(氧化体系)/V(焦化柴油)为0.4,V(甲酸)/V(双氧水溶液)为0.5,磷钨酸用量为0.2g/L,恒温回流搅拌时间为60min的工艺条件下,氧化温度对焦化柴油脱硫率和脱氮率的影响如图4所示。

由图4可以看出,提高氧化反应温度时焦化柴油的脱硫率和脱氮率均整体上呈先增大后减小的趋势。反应温度升高使反应速率加快,有利于砜及亚砜的生成。当反应温度升高至70℃时焦化柴油的脱硫率达到最大值,脱氮率一直保持在97%以上。继续提高反应温度脱硫率反而降低,这是因为温度过高时过氧化物易分解。实验结果表明,氧化脱硫和脱氮的最佳温度为70℃。

2.1.5反应时间

在V(氧化体系)/V(焦化柴油)为0.4,V(甲酸)/V(双氧水溶液)为0.5,磷钨酸用量为0.2g/L,70℃恒温回流搅拌时间为60min的工艺条件下,反应时间对焦化柴油脱硫率和脱氮率的影响如图5所示。

由图5可以看出,反应时间延长时焦化柴油的脱硫率和脱氮率均呈上升趋势,这是因为反应时间延长使反应速率加快。反应时间延长到60min时,焦化柴油的脱硫率和脱氮率同时达到最大值。继续延长反应时间,甲酸和双氧水的稳定性降低,焦化柴油的脱硫率和脱氮率均呈下降趋势。实验结果表明,最佳反应时间为60min。

2.1.6磷钨酸用量

在V(氧化体系)/V(焦化柴油)为0.4,V(甲酸)/V(双氧水溶液)为0.5,70℃恒温回流搅拌时间为60min的工艺条件下,磷钨酸用量对焦化柴油脱硫率和脱氮率的影响如图6所示。

由图6可以看出,当磷钨酸用量为0.20g/L时,焦化柴油的脱硫率达到较高,继续增加用量,脱硫率变化不明显,而脱氮率的变化趋于平稳。综合考虑,磷钨酸的最佳用量为0.20g/L。

2.1.7萃取剂种类

在V(氧化体系)/V(焦化柴油)为0.4,V(甲酸)/V(双氧水溶液)为0.5,磷钨酸用量为0.20g/L,70℃恒温回流搅拌时间为60min的工艺条件下,萃取剂种类对焦化柴油脱硫率和脱氮率的影响如图7所示。

由图7可以看出,萃取剂选用糠醛,虽然焦化柴油中硫组分和氮组分的脱除率最高,N,N-二甲基甲酰胺居中,二甲基亚砜最差,但差别并不明显。实验结果表明,最佳萃取剂为糠醛。

2.2催化剂和萃取剂的再生

采用蒸馏法使催化剂磷钨酸再生。再生磷钨酸作为催化剂循环使用时,脱硫脱氮效果能符合标准要求。

由于糠醛的沸点与混合溶剂的沸点相差较大,所以可采用实沸点蒸馏法将萃取剂糠醛从混合溶剂中分离出来。分离后的糠醛循环使用,这不仅降低了生产成本,而且还能够回收抽提物质,避免环境污染。使用再生糠醛对柴油的脱硫率和脱氮率没有影响。

2.3氧化前后焦化柴油的性质

氧化萃取前后焦化柴油的主要性质如表1所列。

*:二级萃取;**:m(KOH)/V(焦化柴油)。

3结论

a.在氧化体系采用甲酸-过氧化氢,催化剂采用磷钨酸,V(甲酸)/V(双氧水溶液)为0.5,V(氧化体系)/V(焦化柴油)为0.4,氧化温度为70℃,氧化时间为60min的优化工艺条件下,焦化柴油氧化脱硫脱氮反应较为完全,处理后焦化柴油的硫、氮质量分数均可小于5010-6。

b.就考察的3种萃取剂(糠醛,N,N-二甲基甲酰胺,二甲基亚砜)而言,糠醛的萃取效果最好。

c.在最佳反应条件下,可将焦化柴油中硫的质量分数由817.56310-6降至45.61310-6,将氮的质量分数由734.57710-6降至13.62010-6,硫氮脱除率可达98.15%,收率大于97%,可满足欧Ⅳ标准要求。

参考文献

[1]王云芳,刘伟,袁倩,等.焦化柴油氧化萃取脱氮技术研究[J].应用化工,2011,40(8):1430-1436.

[2]宋兴良,高连存,蒋政.柴油非加氢脱氮技术研究进展[J].精细石油化工进展,2002,3(8):29-32.

[3]宋鹏俊,张影,闫锋,等.焦化柴油氧化萃取脱硫工艺[J].石化技术与应用,2009,27(6):529-531.

[4]杜春龙.柴油氧化脱硫技术的研究[J].广州化工,2011,39(9):98-100.

[5]王淑波.焦化柴油氧化脱硫的工艺研究[J].辽宁石油化工大学学报,2009,29(1):18-24.

亚铁氨羧螯合剂法烟气同时脱硫脱氮 第4篇

随着我国经济的发展, 能源消耗带来的环境污染也越来越严重, 大气烟尘、酸雨、温室效应和臭氧层的破坏已成为危害人类生存的四大杀手。 当前, 我国大气污染主要是以SO2、NOX和颗粒物为主要污染物的传统煤烟型污染特征, 尤其在经济发展领先的城市群区域, 污染现状尤为严重[1]。 烟气同时脱硫脱氮技术是20 世纪80 年代为降低现有的烟气脱硫、烟气脱氮技术过高的烟气净化费用。 适应现有电厂的需要, 在烟气脱硫和烟气脱氮技术的基础上发展起来的新型技术。

1 我国大气污染控制现状

目前, 我国燃煤烟气脱硫技术主要有石灰石-石膏湿法、氨法、氧化镁法、半干法、海水脱硫、双碱法等。脱硝技术主要分为燃烧前、燃烧中和燃烧后的脱硝。 燃烧前的脱硝技术包括加氢脱硝和洗选;燃烧中的脱硝技术主要是低氮燃烧技术;燃烧后的脱硝技术主要包括选择性非催化还原脱硝 ( SNCR) 、选择性催化还原脱硝 ( SCR) 、活性炭吸附、电子束脱硝等[2,3,4]。

烟气同时脱硫脱氮技术主要可分为两大类:炉内燃烧过程的同时脱除技术和燃烧后烟气中SO2和NOX的同时脱除技术[5]。 其中燃烧后烟气脱硫脱氮是今后进行大规模工业应用的重点。燃料燃烧产生的硫氧化物和氮氧化物浓度虽然不是很高, 但是总量却很多。 燃烧后烟气脱硫脱氮典型工艺有干法和湿法:干式工艺包括碱性喷雾干燥法、固相吸收和再生法已经吸收剂喷射法等;湿式工艺主要是氧化/吸收法和铁的螯合剂吸收法等[6]。

2 亚铁螯合剂络合吸收工艺

因为NO在水中的溶解度相当低, 因此, 用普通的湿式洗涤法几乎不能去除烟气中的NO。 研究表明, 铁、钴、镍等过渡金属可与NO形成∏-配位体的络合物, 亚铁的氨羧螯合剂可与水溶液中的NO形成亚硝酰络合物, 而且, 所形成的络合物可与SO2溶于水而形成的SO32-/HSO3-进一步反应而使亚铁螯合剂再生。 这些发现使液相络合法同时脱除烟气中的SO2和NO成为可能。

用于烟气脱硫脱硝的亚铁螯合剂主要有两类:第一类是亚铁氨羧螯合剂, 包括FeII ( EDTA) 、FeII ( NTA) , 第二类是巯基亚铁螯合剂, 包括半胱氨酸合铁 ( II) 、FeII ( DMPS) 等。

2.1 FeII ( EDTA) 烟气脱硫脱硝

早在20 世纪80 年代, 人们就发现亚铁螯合剂溶液可以吸收烟气中NO, Sada[7], Tsai[8]、Chang[9]等人对FeII ( EDTA) 溶液吸收烟气中的SO2和NOX进行了较深入的研究。 但由于溶液中的Fe2+容易被氧化, 而且吸收液难以再生, 为了克服此缺点, 研究人员对含-SH基的亚铁螯合剂进行了研究。 亚铁螯合剂是一种可以再生的试剂, 并且大多数亚铁螯合剂在p H值为5~7 之间的效率最高, 这与现有FGD系统的运行条件是一致的。 所以, 只需对现有系统稍加改造, 就可用于湿式FGD系统中, 节省投资费用。

FeII ( EDTA) 溶液同时脱硫脱硝虽然有很多优点, 但也存在一些问题:在反应过程中亚铁易被氧化为三价铁, 而FeIII ( EDTA) 不能结合NO, 所以NO的吸收率在短时间内迅速下降;形成难以处理的FeII ( EDTA) SO32- ( NO) ;吸收液再生成本高, 技术复杂;产生新的污染物N2O等。 这些缺点限制了FeII ( EDTA) 的应用。

2.2 FeII ( NTA) 烟气脱硫脱硝

NTA是一种比EDTA廉价的试剂, 其与NO的反应机理与FeII ( EDTA) 相似, 并且FeII ( NTA) 与NO结合速度很快, 可以快速脱除烟气中的NO, 但同时FeII ( NTA) 氧化速度也很快, 而且是不可逆反应。

1987 年, Sada等[10]进行了在Na2SO3溶液中加入FeII ( NTA) 络合吸收低浓度NO的实验, 研究了通过Na2SO3溶液FeII ( NTA) 的还原动力学, 结果表明, 其反应机理与FeII ( EDTA) 相似, 脱除NO的程度主要取决于Fe2+的浓度。 周作明[11]等人考察分析了烟气脱氮体系FeII ( NTA) 的氧化, 并且与FeII ( EDTA) 的氧化做了对比。研究表明, 同一条件下的氧化速率常数比FeII ( EDTA) 大10 倍以上。

2.3 亚铁氨羧螯合剂脱硫脱硝的影响因素

不同配位体的亚铁螯合剂与NO络合的反应速率和吸收容量不同。 在已研究的SO42-、Cl-、Citrate、EDTA、NTA、DTPA等配位体中, EDTA和NTA的反应速率和吸收容量最大。

p H值对吸收过程的影响很大。 亚铁螯合剂在溶液中有4 种存在形式, 即Fe2+、Fe2+HL、Fe2+L、Fe2+L ( OH) 、其组成随吸收液的p H值而变化[12];SO2被吸收后的组成也随p H值而变化。 因此, 吸收液的p H值不同, 吸收过程的反应机理、吸收速率、吸收容量和反应最终产物都不相同。

温度对脱硫脱氮过程的影响比较复杂。 亚铁螯合剂络合NO的反应为放热反应, 因此升高温度不利于NO络合;另一方面, 升高温度有利于亚铁螯合剂的再生, 但也会加速亚铁的氧化。

P. Harriott[13]等用数学模型定量地描述了亚铁螯合剂的浓度、气体流量、液气比、反应器的种类和尺寸等因素对脱氮过程的影响。

3 前景及展望

烟气排放问题日益严峻, 环保法规日渐严格, 因此, 研究效率高、运行稳定、成本低的脱硫脱氮工艺是当前烟气净化技术发展的总趋势。亚铁螯合剂可以有效地脱除烟气中的NO, 可以将其加入到现有的FGD系统中, 达到同时脱硫脱硝的目的。 亚铁螯合剂的脱硝率一般在60%-70%, 如何提高它的脱硝效率是今后的研究方向。

摘要：我国大部分工业能源以燃煤为主, 燃煤产生的SO2、NOX和颗粒物是大气的主要污染物。随着大气污染排放标准的提高, 需要研究适合我国国情的燃煤烟气脱硫脱硝新技术。本文主要概括了我国大气污染现状及主要的控制方法, 介绍了亚铁氨羧螯合剂法烟气同时脱硫脱氮技术及影响因素。