一种烟气脱硫脱硝双相连续吸收体系及方法

技术领域

本发明涉及烟气处理技术领域。具体地说是一种烟气脱硫脱硝双相连续吸收体系及方法。

背景技术

随着世界经济的快速发展，各国对化石燃料的需求日益增大。与此同时，海洋船舶发动机及火力发电厂燃煤锅炉等使用化石能源提供动力的设备会排放大量有害气体，而尾气中包含的NO

脱硫技术可分为干法、半干法和湿法，目前主要以湿法脱硫技术为主。湿法脱硫技术主要是使废气通过液体介质，通过与液体介质中碱性成分发生化学反应达到去除气体中SO

脱硝技术主要有选择性催化还原(SCR)和选择性非催化还原(SNCR) 两种，以SCR为主。SCR催化装置常以V

以上脱硫及脱硝技术都只能完成单独脱硫或单独脱硝的任务，要想达到烟气脱硫脱硝的要求，必须将两者结合起来。SCR催化剂材料存在容易结垢、堵塞和中毒等缺点，而处理废气中的NO

针对以上问题，国内外研究人员提出在湿法脱硫装置的基础上将NO

专利CN107638792A公开了一种复合烟气脱硝氧化剂及其应用办法。该方法使用过硫酸氢钾复合物、次氯酸钠等组成的复合脱硝氧化剂对烟气进行脱硝，烟气中的NO先被氧化成NO

专利CN105879642A公开了一种燃煤烟气脱硝脱硫方法。该方法通过将烟气依次通过次氯酸钠溶液、氧气、紫外线及过硫酸钠溶液，最后通过设有蜂窝孔板体的吸附过滤管，达到脱硫脱硝的目的，该法氧化步骤繁琐，蜂窝孔的填料需要定期更换，易堵塞；另外，该法对烟气温度要求较高，控制在 50-60℃之内，需要大幅度降温。

专利CN113117487A公开了一种烟气同时脱硫脱硝的工艺。该工艺将二氧化氯与空气混合获得氧化剂，将烟气氧化后与硫化床吸收塔内的吸收剂干粉加水反应，达到脱硫脱硝的目的。但是，该工艺所使用的吸收剂干粉包含氢氧化钙及氧化钙等碱激发剂，易堵塞设备管道及喷头，并且反应副产物难以处理。

在上述举例及目前公开的专利中，大部分是将烟气中NO氧化及NO

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种烟气脱硫脱硝双相连续吸收体系，这种吸收体系可将烟气中的NO

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种烟气脱硫脱硝双相连续吸收体系，由水相氧化剂和有机相吸收剂组成的乳浊液；水相氧化剂与有机相吸收剂的体积之比为(2～8):(2～5)；若水相氧化剂与有机相吸收剂的体积之比超出上述范围，比如在增加或减少水相氧化剂比例的情况下，即使提高水相氧化剂的有效氯含量、降低烟气流速以增加烟气的吸收时间等，该吸收体系对烟气的脱硫脱硝效果仍达不到理想效果。这可能是因为在上述体积比范围内，既可以确保水相氧化剂对NO

上述烟气脱硫脱硝双相连续吸收体系，水相氧化剂为次氯酸钠溶液，次氯酸钠溶液中有效氯为0.1～5wt％。

上述烟气脱硫脱硝双相连续吸收体系，水相氧化剂的制备方法为：将海水或海水淡化截留液加入次氯酸钠发生器中反应，次氯酸钠发生器的工作温度为10～50℃之间，反应制得有效氯为5～10wt％的次氯酸钠溶液，稀释并调节次氯酸钠溶液的pH至5～12范围内，即制备得到水相氧化剂。同一条件下，利用海水淡化截留液通过次氯酸钠发生器制备的次氯酸钠溶液的有效氯含量比海水制备的要高；另外，海水淡化截留液是船舶制备淡水产生的废液，将其制备成次氯酸钠溶液是废物利用，绿色友好的。

上述烟气脱硫脱硝双相连续吸收体系，水相氧化剂中有效氯为0.5～ 2.5wt％，水相氧化剂的pH为5～10。次氯酸钠溶液的pH直接影响着双相连续吸收体系对烟气中NO的氧化能力及氧化产生NO

上述烟气脱硫脱硝双相连续吸收体系，有机相吸收剂是酰胺类化合物或叔胺类化合物，或者有机相吸收剂由酰胺类化合物和叔胺类化合物混合组成；所述酰胺类化合物为单一酰胺化合物、或者为两种或两种以上酰胺化合物组成的混合物，所述叔胺类化合物为单一叔胺化合物、或者为两种或两种以上叔胺化合物组成的混合物。酰胺类化合物或叔胺类化合物是弱碱性的有机物，在烟气脱硫脱硝双相连续吸收体系中主要起到吸收氧化生成的NO

上述烟气脱硫脱硝双相连续吸收体系，酰胺类化合物的结构式为：

结构式(Ⅰ)中，R

上述烟气脱硫脱硝双相连续吸收体系，叔胺类化合物的结构式为：

结构式(Ⅱ)中，R

一种烟气脱硫脱硝双相连续吸收方法，采用上述烟气脱硫脱硝双相连续吸收体系对烟气进行脱硫脱硝，先将水相氧化剂和有机相吸收剂混合形成乳浊液，然后将烟气预除尘之后通入乳浊液中，使烟气中的NO

上述烟气脱硫脱硝双相连续吸收方法，烟气的流速为2～15m/s，烟气在乳浊液中的停留时间为1～7s，烟气的温度控制在60～180℃范围内。本发明将烟气流速控制在2～15m/s范围内一方面是根据实际烟气洗涤塔中气流流速及实验室模拟烟气气流流速选择，另一方面是因为在该流速下，烟气中NO

上述烟气脱硫脱硝双相连续吸收方法，水相氧化剂与有机相吸收剂的体积之比为8:4，水相氧化剂为有效氯为1wt％的次氯酸钠溶液，水相氧化剂的pH为8；有机相吸收剂为N,N-二苯基乙酰胺；烟气的流速为12.5m/s，烟气在乳浊液中的停留时间为1.2s，烟气的温度控制在130℃。

本发明的技术方案取得了如下有益的技术效果：

1、本发明提出一种烟气脱硫脱硝双相连续吸收体系，该体系通过在水相氧化剂的基础上添加液态有机相吸收剂，能够将水相氧化剂氧化NO生成的NO

2、本发明将烟气预除尘后，用水相氧化剂和有机相吸收剂混合成的乳浊液在洗涤塔中对烟气中的氮氧化物及硫氧化物进行脱除。其中，有机相吸收剂能够将水相氧化剂氧化NO生成的NO

3、本发明通过控制水相氧化剂和有机相吸收剂的体积比，并选择特定 pH的次氯酸钠溶液作为水相氧化剂，确保其具有较高的氧化活性，选择酰胺类或叔胺类化合物作为有机相吸收剂，使得有机相吸收剂的存在对水相氧化剂的氧化吸收能力影响最小，且有机相吸收剂能够及时将生成的NO

具体实施方式

实施例1

本实施中烟气脱硫脱硝双相连续吸收体系由水相氧化剂和有机相吸收剂组成的乳浊液；水相氧化剂与有机相吸收剂的体积之比为6:3；水相氧化剂为次氯酸钠溶液；水相氧化剂的制备方法为：采用计量泵将海水淡化截留液输送至次氯酸钠发生器中进行反应，次氯酸钠发生器的工作温度为20℃，反应制得有效氯为10wt％的次氯酸钠溶液；将有效氯为10wt％的次氯酸钠溶液稀释成有效氯为0.5wt％的次氯酸钠溶液，并调节其pH至6，即制得水相氧化剂；有机相吸收剂为三月桂胺，其结构式如结构式(Ⅲ)所示。

采用上述烟气脱硫脱硝双相连续吸收体系对烟气进行脱硫脱硝：先将水相氧化剂和有机相吸收剂按照6:3的体积之比充分混合，形成乳浊液；然后将烟气预除尘之后通入烟气管道中，预除尘烟气中，NO和SO

实施例2

本实施中烟气脱硫脱硝双相连续吸收体系由水相氧化剂和有机相吸收剂组成的乳浊液；水相氧化剂与有机相吸收剂的体积之比为8:4；水相氧化剂为次氯酸钠溶液；水相氧化剂的制备方法为：采用计量泵将海水淡化截留液输送至次氯酸钠发生器中进行反应，次氯酸钠发生器的工作温度为40℃，反应制得有效氯为5wt％的次氯酸钠溶液；将有效氯为5wt％的次氯酸钠溶液稀释成有效氯为1wt％的次氯酸钠溶液，并调节其pH至8，即制得水相氧化剂；有机相吸收剂为N,N-二苯基乙酰胺，其结构式如结构式(Ⅳ)所示。

采用上述烟气脱硫脱硝双相连续吸收体系对烟气进行脱硫脱硝：先将水相氧化剂和有机相吸收剂按照8:4的体积之比充分混合，形成乳浊液；然后将烟气预除尘之后通入烟气管道中，预除尘烟气中，NO和SO

实施例3

本实施中烟气脱硫脱硝双相连续吸收体系由水相氧化剂和有机相吸收剂组成的乳浊液；水相氧化剂与有机相吸收剂的体积之比为4:2；水相氧化剂为次氯酸钠溶液；水相氧化剂的制备方法为：采用计量泵将海水淡化截留液输送至次氯酸钠发生器中进行反应，次氯酸钠发生器的工作温度为25℃，反应制得有效氯为10wt％的次氯酸钠溶液；将有效氯为10wt％的次氯酸钠溶液稀释成有效氯为2wt％的次氯酸钠溶液，并调节其pH至7，即制得水相氧化剂；有机相吸收剂为三丁胺，其结构式如结构式(Ⅴ)所示。

采用上述烟气脱硫脱硝双相连续吸收体系对烟气进行脱硫脱硝：先将水相氧化剂和有机相吸收剂按照4:2的体积之比充分混合，形成乳浊液；然后将烟气预除尘之后通入烟气管道中，预除尘烟气中，NO和SO

实施例4

本实施中烟气脱硫脱硝双相连续吸收体系由水相氧化剂和有机相吸收剂组成的乳浊液；水相氧化剂与有机相吸收剂的体积之比为7:2；水相氧化剂为次氯酸钠溶液；水相氧化剂的制备方法为：采用计量泵将海水淡化截留液输送至次氯酸钠发生器中进行反应，次氯酸钠发生器的工作温度为30℃，反应制得有效氯为10wt％的次氯酸钠溶液；将有效氯为10wt％的次氯酸钠溶液稀释成有效氯为1.5wt％的次氯酸钠溶液，并调节其pH至6.5，即制得水相氧化剂；有机相吸收剂为三丁胺与N,N-二苯基乙酰胺按照体积比为1:1 的比例混合而成，N,N-二苯基乙酰胺和三丁胺的结构式分别如结构式(Ⅳ) 和结构式(Ⅴ)所示。

采用上述烟气脱硫脱硝双相连续吸收体系对烟气进行脱硫脱硝：先将水相氧化剂和有机相吸收剂按照7:2的体积之比充分混合，形成乳浊液；然后将烟气预除尘之后通入烟气管道中，预除尘烟气中，NO和SO

实施例5

本实施中烟气脱硫脱硝双相连续吸收体系由水相氧化剂和有机相吸收剂组成的乳浊液；水相氧化剂与有机相吸收剂的体积之比为5:2；水相氧化剂为次氯酸钠溶液；水相氧化剂的制备方法为：采用计量泵将海水输送至次氯酸钠发生器中进行反应，次氯酸钠发生器的工作温度为50℃，反应制得有效氯为5wt％的次氯酸钠溶液；将有效氯为5wt％的次氯酸钠溶液稀释成有效氯为2wt％的次氯酸钠溶液，并调节其pH至6，即制得水相氧化剂；有机相吸收剂为三丁胺与三月桂胺按照体积比为2:1的比例混合而成，三丁胺与三月桂胺的结构式分别如结构式(Ⅴ)和结构式(Ⅲ)所示。

采用上述烟气脱硫脱硝双相连续吸收体系对烟气进行脱硫脱硝：先将水相氧化剂和有机相吸收剂按照5:2的体积之比充分混合，形成乳浊液；然后将烟气预除尘之后通入烟气管道中，预除尘烟气中，NO和SO

实施例6

本实施中烟气脱硫脱硝双相连续吸收体系由水相氧化剂和有机相吸收剂组成的乳浊液；水相氧化剂与有机相吸收剂的体积之比为2:2；水相氧化剂为次氯酸钠溶液；水相氧化剂的制备方法为：采用计量泵将海水淡化截留液输送至次氯酸钠发生器中进行反应，次氯酸钠发生器的工作温度为10℃，反应制得有效氯为10wt％的次氯酸钠溶液；将有效氯为10wt％的次氯酸钠溶液稀释成有效氯为2.5wt％的次氯酸钠溶液，并调节其pH至8，即制得水相氧化剂；有机相吸收剂为2-溴-N,N-二丁基乙酰胺与N-(1-萘基)-2-苯基乙酰胺按照体积比为1:1的比例混合而成，2-溴-N,N-二丁基乙酰胺与N-(1- 萘基)-2-苯基乙酰胺的结构式分别如结构式(Ⅵ)和结构式(Ⅶ)所示。

采用上述烟气脱硫脱硝双相连续吸收体系对烟气进行脱硫脱硝：先将水相氧化剂和有机相吸收剂按照2:2的体积之比充分混合，形成乳浊液；然后将烟气预除尘之后通入烟气管道中，预除尘烟气中，NO和SO

实施例7

本实施中烟气脱硫脱硝双相连续吸收体系由水相氧化剂和有机相吸收剂组成的乳浊液；水相氧化剂与有机相吸收剂的体积之比为5:1；水相氧化剂为次氯酸钠溶液；水相氧化剂的制备方法为：采用计量泵将海水淡化截留液输送至次氯酸钠发生器中进行反应，次氯酸钠发生器的工作温度为40℃，反应制得有效氯为5wt％的次氯酸钠溶液；将有效氯为5wt％的次氯酸钠溶液稀释成有效氯为1wt％的次氯酸钠溶液，并调节其pH至8，即制得水相氧化剂；有机相吸收剂为N,N-二苯基乙酰胺，其结构式如(Ⅳ)所示。

采用上述烟气脱硫脱硝双相连续吸收体系对烟气进行脱硫脱硝：先将水相氧化剂和有机相吸收剂按照5:1的体积之比充分混合，形成乳浊液；然后将烟气预除尘之后通入烟气管道中，预除尘烟气中，NO和SO

实施例8

本实施中烟气脱硫脱硝双相连续吸收体系由水相氧化剂和有机相吸收剂组成的乳浊液；水相氧化剂与有机相吸收剂的体积之比为1:5；水相氧化剂为次氯酸钠溶液；水相氧化剂的制备方法为：采用计量泵将海水淡化截留液输送至次氯酸钠发生器中进行反应，次氯酸钠发生器的工作温度为40℃，反应制得有效氯为5wt％的次氯酸钠溶液；将有效氯为5wt％的次氯酸钠溶液稀释成有效氯为1wt％的次氯酸钠溶液，并调节其pH至8，即制得水相氧化剂；有机相吸收剂为N,N-二苯基乙酰胺，其结构式如式(Ⅳ)所示。

采用上述烟气脱硫脱硝双相连续吸收体系对烟气进行脱硫脱硝：先将水相氧化剂和有机相吸收剂按照1:5的体积之比充分混合，形成乳浊液；然后将烟气预除尘之后通入烟气管道中，预除尘烟气中，NO和SO

在其它一些实施例中，当有机相吸收剂为两种或两种以上的酰胺类化合物时，或者为两种或两种以上的叔胺类化合物时，在体系组分彼此互溶的前提下，其中任一化合物所占的体积百分数能够任意调整。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本专利申请权利要求的保护范围之中。