專利名稱：液相催化氧化-堿液吸收凈化含氮氧化物煙氣的方法
技術領域：
本發明涉及一種液相催化氧化-堿液吸收凈化含氮氧化物煙氣的方法，屬于大氣污染控制領域。
背景技術：
氮氧化物主要有氧化亞氮(N2O)、一氧化氮(NO)、二氧化氮(NO2)、亞硝酸(HNO2)、 硝酸(HNO3 )，還有少量三氧化二氮(N2O3)、四氧化二氮(N2O4 )、三氧化氮(NO3 )和五氧化二氮(N2 O5 )等。但N2O3、N2O4、NO3、N2O5和H^2在大氣中很不穩定，常溫下很易轉化成NO和 N02。通常氮氧化物系NO和NO2的總稱，用NOx表示。NO是一種無色無味氣體，微溶于水，毒性不大，只有輕度刺激性，但高濃度時會造成中樞神經輕度障礙，且NO排入大氣后會逐漸被氧化為N02。NO2是一種棕紅色的有毒氣體。NO2對人體健康影響很大，是一種呼吸道刺激氣體，因在水中溶解度低，不易被上呼吸道吸收，而深入到下呼吸道和肺部，引起肺部損害， 嚴重時可以引起肺水腫，甚至危及生命。當人在NO2濃度為5ppm的空氣中停留十分鐘時， 即可感到呼吸困難。若長期處于低濃度污染狀態，會出現呼吸道感染，肺功能下降，引起慢性支氣管炎、冠心病、心臟病、肺結核、肺炎、哮喘、神經衰弱等疾病，對兒童來說即使短時間接觸也會造成咳嗽、喉痛。NOx是主要的大氣污染物之一，直接或間接與大氣環境問題相關，如酸雨、光化學煙霧、平流層臭氧損耗和全球氣候變化。此外，氮沉降量的增加會導致地表水的富營養化和陸地、濕地、地下水系的酸化和毒化。NOx作為難凈化污染物會在燃料燃燒和工業生產過程中產生。不僅造成了環境污染、危害了人體健康、而且制約著生產過程控制、安全生產及廢物綜合利用。現有的脫除NOx的方法可分為非催化法和催化法兩大類。非催化法主要包括濕式吸收法、固體吸附法、等離子體法、微生物法等。在專利申請CN1864812中公開了一種工業過程氮氧化物廢氣治理及資源化的方法，它是將含NOx的廢氣與空氣按比例混合后進行多級串聯吸收，進化后的氣體從尾塔頂部排放，吸收及反應后產生的低濃度的硝酸由首塔的塔底排出。該方法工藝較復雜、投資大，吸收液不能循環利用。在專利申請CN1772351中公開了一種含氮氧化物的廢氣的生物脫硝處理方法，表現出較高的凈化效率、去除負荷和較低的操作壓力，但還存在生物滴濾系統中填料堵塞、傳質不均等問題；催化法是當前研究得較多的一種脫除NOx的方法，它包括NOx的催化分解和催化還原。催化分解是使NOx在催化劑的作用下直接分解為隊和02，該方法無需使用還原劑， 所以它是一種很有希望和吸引力的煙氣脫硝技術。在專利申請CN1473653中公開了一種富氧條件下直接分解氮氧化物的復合催化劑，此復合催化劑CuZSM-5/MHn提高了對氮氧化物的分解活性，但NOx的分解反應會受到化在催化劑表面脫附的控制，因此反應需在很高的溫度下(一般高于500°C )進行，O2對NOx的分解具有抑制作用。由于NOx分解技術存在很多的問題，在煙氣脫硝方面目前尚無實際應用。催化還原是目前研究較多同時也是很實用的NOx脫除技術。催化還原是指在催化劑存在下，廢氣中的NOx與還原劑反應而被還原為無害的N2的過程。它包括非選擇性催化還原和選擇性催化還原。非選擇性催化還原法是采用CH4、C0、H2等混合氣體作為還原劑，在一定溫度和催化劑作用下與煙氣中NOx和&反應，從而達到脫除NOx的目的。在專利申請 CN1903412中公開了一種含氮氧化物廢氣的催化還原處理工藝，將含氮氧化物廢氣與燃料氣混合，以貴金屬鉬、鈀、銠蜂窩陶瓷或蜂窩金屬為催化劑進行催化還原反應。此方法具有工藝簡單、系統阻力小、運行成本低等優點，但在反應中會產生氨氣，污染周遭環境。部分還原劑將與煙氣中的A發生氧化反應生成(X)2和H2O,因此還原劑消耗量較大。并且還原劑需要預熱，同時對于非選擇性催化還原反應有嚴格的溫度范圍，溫度低，則NOx轉化率低；溫度過高，則會破壞催化劑載體，降低催化劑活性。因此，非選擇性催化還原法在運用過程中受到一定的限制；選擇性催化還原是在一定的溫度和催化劑作用下，利用氨或烴作為還原劑將NOx還原為對大氣環境影響不大的隊和H2O的方法。在專利申請CN1015M584中公開了一種氨選擇性催化還原氮氧化物成氮氣的催化劑及其制備方法，催化劑組成為V2O5-WO3/ Ti02/Ba0/y-Al203,該催化劑成本低，催化活性高。但選擇性催化還原存在煙氣需重新加熱、 飛灰中毒、氨氣泄漏、投資和運行費用高等諸多缺點。

發明內容
本發明的目的在于提供一種液相催化氧化-堿液吸收凈化含氮氧化物煙氣的方法，這是一種利用液相氧化的方法將煙氣中氮氧化物NOx中溶解度較小的NO氧化成N02、 N2O5等，然后再用堿性吸收液將其吸收，有效去除了 NOx的污染問題，這是一種節能、環保、 安全、經濟的從煙氣中脫除NOx的方法。采用如下技術方案實現本發明目的
(1)將金屬催化劑和酸混合，過濾，得到金屬離子摩爾濃度為0. 01 mol/L 0. lmol/L 液體催化劑；
(2 )將采用常規方法脫硫除塵后的煙氣以10m3/h 20m3/h的流速與催化劑溶液在氧化塔(氧化塔為填料反應器、湍球吸收反應器、板式反應器、鼓泡反應器、降膜反應器、攪拌鼓泡反應器中一種)內于30°C 100°C進行反應，并利用煙氣中6% 17%的化對煙氣進行氧化處理，使氧化后煙氣中NO2的體積分數約占總NOx的40% 65%，在此氧化度下，后述堿液吸收過程中NO和NO2將主要以N2O3和HNO2的形式吸收，這樣能顯著增加NOx的吸收速率， 提高去除率。(3)然后將從氧化塔出來的煙氣通入堿液吸收塔(吸收塔為湍球吸收塔、板式吸收塔、鼓泡吸收塔、文丘里洗滌塔、攪拌鼓泡吸收塔中一種)內進行吸收，從而脫除煙氣中的氮氧化物。由于燃煤、燃油鍋爐和工業窯爐煙氣工業利用價值不高，通常經凈化后直接外排， 所以采取液相催化氧化-堿液吸收工藝。本發明中所述金屬催化劑為含鐵催化劑。本發明中所述含鐵催化劑為單質鐵、硫酸鐵、硝酸鐵、氯化鐵中一種，都為固體。本發明中所述酸為質量百分比濃度為5% 30%鹽酸、硝酸、硫酸中一種。本發明中所述堿液吸收塔內堿液為質量百分比濃度5%_20%的氨水溶液。本發明方法適用于處理燃煤、燃油鍋爐和工業窯爐煙氣，煙氣成分為& 6% 17%、 SO2 1600mg/m3、H20 9% 16%、N0x 600 mg/m3 1300mg/m3，實際煙氣中 NOx 的氧化度很低，NO含量占NOx的90% 95%。液相催化氧化-堿液吸收的原理為
權利要求
1.一種液相催化氧化-堿液吸收凈化含氮氧化物煙氣的方法，其特征在于按如下步驟進行(1)將金屬催化劑和酸混合，過濾，得到金屬離子摩爾濃度為0.01 mol/L 0. lmol/L 液體催化劑；(2)將脫硫除塵后的煙氣以10m3/h 20m3/h的流速通過裝有液體催化劑的氧化塔，在 30°C 100°C下進行反應；(3)當氧化后煙氣中NO2的體積分數約占總氮氧化物體積的40% 65%時，將煙氣通入堿液吸收塔內進行逆向吸收，即得凈化后的氣體。
2.根據權利要求1所述液相催化氧化-堿液吸收凈化含氮氧化物煙氣的方法，其特征在于金屬催化劑為含鐵催化劑。
3.根據權利要求2所述液相催化氧化-堿液吸收凈化含氮氧化物煙氣的方法，其特征在于含鐵催化劑為單質鐵、硫酸鐵、硝酸鐵、氯化鐵中一種。
4.根據權利要求1所述液相催化氧化-堿液吸收凈化含氮氧化物煙氣的方法，其特征在于酸為質量百分比濃度5 30%的鹽酸、硝酸、硫酸中一種。
5.根據權利要求1所述液相催化氧化-堿液吸收凈化含氮氧化物煙氣的方法，其特征在于堿液吸收塔中堿液是質量百分濃度5% 20%的氨水溶液。
全文摘要
本發明公開了一種液相催化氧化-堿液吸收凈化含氮氧化物煙氣的方法，該方法利用液體催化劑催化氧化煙氣中NOx中氧化度較小的NO，然后再用堿性吸收液將其吸收，有效去除了NOx的污染問題，這是一種節能、環保、安全、經濟的從煙氣中脫除NOx的方法，該催化劑催化活性高、穩定性好、選擇性好，可在低溫條件下有效去除煙氣中的氮氧化物，脫除率高，凈化后煙氣達到排放標準。
文檔編號B01D53/78GK102527198SQ201210058760
公開日2012年7月4日 申請日期2012年3月8日 優先權日2012年3月8日
發明者寧平, 張軍, 施玉琨, 瞿廣飛 申請人:昆明理工大學