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一種用氨溶液脫除和回收廢氣中no和so的制作方法

文檔序號:4909133閱讀:314來源:國知局
專利名稱:一種用氨溶液脫除和回收廢氣中no和so的制作方法
技術領域
本發(fā)明涉及一種脫除和回收廢氣中NO和SO2的方法,具體涉及用堿性溶液脫除和回收廢氣中NO和SO2的方法。
背景技術
酸雨的污染及其造成的危害已成為世界各國關注的環(huán)境問題之一。SO2和NOx是排放量最多、危害性最大的兩種污染氣體,也是形成酸雨的主要物質(zhì)。在以煤為主要能源的國家,煤燃燒產(chǎn)生的廢氣中SO2(1000~4000ppm)和NOx(300~800ppm),是工業(yè)廢氣污染(酸雨危害)的主要根源。
NOx是氮氧化物的統(tǒng)稱,包括N2O、NO、N2O3、NO2、N2O5等。NOx的危害性不僅在于它是酸雨性氣體,而且NO與氟氯烴一樣可顯著破壞臭氧層,NO和N2O同時也是溫室氣體,NO能和烴在陽光下反應造成光化學污染。
大氣中95%以上的NOX為NO,NO2只占很少量,煙道氣中的NOX90%以上也是NO。由于NO反應能力較差,因此,其脫除在技術上也就相當困難。經(jīng)過多年的研究已經(jīng)開發(fā)了多種的脫硝方法。目前,工業(yè)上采用較多的為催化還原法。如專利US Pantent 4,221,768、Swedish Patent8404840-4、US Pantent 4,101,238、US Pantent 4,048,112所公開的方法,但該方法反應需消耗大量的還原劑,而且煙氣中的NO不能回收利用。
日本專利P1659565j(1976)、P181759c(1976)、P63100918,A2(1988)所提出的同時脫除NOX和SO2的方法所采用氧化劑,如氯酸、高錳酸鉀、雙氧水、臭氧等,液相氧化NOX等由于成本高等原因而未能推廣開來。另一種方法采用黃磷(見文獻Nature,1990,343(11)151-153),能同時脫除煙氣中的NOX和SO2,但屬于全拋棄法。該法要消耗大量的磷資源,而且其毒性大,操作要求較高。
本發(fā)明需要解決的技術問題是公開一種用氨溶液脫除和回收廢氣中NO和SO2的方法,使NO和SO2氧化和吸收同時進行。該法既可以單獨用于脫除和回收NO,也可以用于脫除和回收SO2副產(chǎn)硫銨,還可用于同時脫除和回收NO和SO2,以克服現(xiàn)有技術存在的上述缺陷。
本發(fā)明的構思是這樣的利用廢氣中的O2作氧化劑,鈷的絡合物作催化劑,在液相中實現(xiàn)NOX和/或SO2的催化氧化和回收。鈷的絡合物(如Co(NH3)62+等)能與氧形成過氧化物(式1),該過氧化物具有較強的氧化能力,能將NO氧化成易溶于水的NO2(式2、3),NO2溶于水中與氨形成銨鹽(式4);Co(NH3)62+在催化氧化NO的過程中本身也被氧化成Co(NH3)63+,Co(NH3)63+不具載氧能力。然而Co(NH3)63+在活性碳的催化下,能氧化水分子,還原為二價鈷離子(式5),這樣就能實現(xiàn)Co(NH3)62+的循環(huán)再生,保持溶液的催化活性。
通過這樣一個過程,實現(xiàn)NO的催化氧化和吸收,總反應見(式7)。
總反應為(7)當廢氣中有SO2時,SO2與氨水反應生成亞硫酸銨(式8),亞硫酸銨又會被氧化成硫酸銨(式9),從而實現(xiàn)SO2的氧化和吸收同時進行。
(8)
實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術方案本發(fā)明所說的方法依次包括如下步驟(1)催化氧化反應將含有氨水(NH3·H2O)和二價鈷絡離子溶液與含有NO(或和SO2)的廢氣進行接觸,氨水與二價鈷絡離子首先進行反應,形成鈷的絡合物----Co(NH3)62+,然后該絡合物將廢氣中NO氧化成易溶于水的NO2,NO2溶于水中與氨形成亞硝酸銨和硝酸銨鹽,廢氣中的SO2溶解在溶液中,被氧化生成硫酸銨,如此,即可除去廢氣中的NO和SO2。
溶液的pH值為4~13,優(yōu)選5~10,操作溫度為10~80℃,最佳值為30~60℃,溶液中氨的重量百分比濃度為1~20,優(yōu)選8~12%,煙氣中NO濃度范圍為100~2000ppm;SO2的濃度范圍為500~3000ppm,O2的濃度為2~21%。
氣液比為10~300,體積比;所說的催化劑二價鈷絡離子可選自水溶性無機鈷鹽,常用的是硝酸鈷、醋酸鈷或氯化鈷中的一種;優(yōu)選的是硝酸鈷。
(2)反應溶液的再生將步驟(1)反應后的溶液置于活性碳中再生Co(NH3)62+。而溶液中的亞硫酸銨和銨鹽可采用常規(guī)的方法,如冷凍結晶等進行分離,然后補充氨,即可使溶液再次使用。所說的活性碳可優(yōu)選椰殼或木屑活性碳;活性碳再生溫度為30~100℃,最佳值為50~80℃,再生pH值為3~11,最佳值為5~9。
本發(fā)明通過采用液相催化劑可以實現(xiàn)NO的催化氧化和吸收同時進行、實現(xiàn)SO2的催化氧化和吸收同時進行,并采用活性炭進行還原,與現(xiàn)有技術相比,克服了NO氣相氧化固體催化劑抗硫抗水性差的難題,能高效持久地實現(xiàn)同時脫硫脫硝,采用該發(fā)明對現(xiàn)有的氨法脫硫工藝進行改進,實現(xiàn)同時脫除NO和SO2,副產(chǎn)氨肥,具有較強的經(jīng)濟、技術優(yōu)勢。本發(fā)明采用活性炭催化還原三價鈷氨絡離子,與專利ZL01 1 05004.7提出的采用加碘、光催化實現(xiàn)三價鈷氨絡離子催化還原的方法相比,后處理過程簡單,操作成本低。
具體實施例方式
以下結合實施例對本發(fā)明作進一步闡述。
實施例1實驗在直徑2cm,高90cm的鼓泡反應器中進行,反應器液體加入量為200ml,其中催化劑為硝酸鈷,濃度為0.04M;氨濃度為10%,pH值為11;氣體流量為200ml/minute,溫度為50℃;氣體進口組成為NO480ppm,O25.2%,其余為氮氣。
氣體出口濃度由紅外光譜儀進行在線分析,每兩分鐘自動取樣一次,在180min內(nèi),氣體出口濃度為NO30ppm。
實施例2實驗在直徑2cm、高100cm的填料塔中進行,氣液兩相逆流,空塔氣速為0.1m/s,液體噴淋密度為5m3/m2.hr。
其中催化劑為硝酸鈷,濃度為0.04M,氨濃度為10%,pH值為11;氣體流量為200ml/minute,溫度為50℃;氣體進口組成為NO480ppm,SO21500ppm,O25.2%,其余為氮氣。
吸收液循環(huán)使用,氣體出口濃度由紅外光譜儀進行在線分析,每兩分鐘自動取樣一次,在180min內(nèi),氣體出口濃度為NO15ppm,SO20%。
實施例3
反應器和操作條件同實施例2,吸收液連續(xù)進入一體積100ml、溫度80℃的椰殼活性碳固定床中進行催化劑再生,然后進入填料塔中吸收NO,當進氣組成SO21500ppm、NO 650ppM、O25.2%時,0.04MCo(NH3)62+10%氨水的吸收液在操作達到穩(wěn)定時,NO的脫除率保持在90%,SO2脫除率保持在100%。
對比例1反應器和操作條件同實施例1,吸收劑為H2O2,濃度為10%;氣體出口濃度由紅外光譜儀進行在線分析,每兩分鐘自動取樣一次,在180min內(nèi),氣體出口濃度為NO240ppm。
對比例2反應器和操作條件同實施例1,吸收劑為Fe-EDTA,濃度為0.01M;氣體出口濃度由紅外光譜儀進行在線分析,每兩分鐘自動取樣一次,在180min內(nèi),氣體出口濃度為NO210ppm。
權利要求
1.一種用氨溶液脫除和回收廢氣中NO和SO2的方法,其特征在于包括如下步驟(1)將含有氨水(NH3.H2O)和二價鈷絡離子溶液與含有NO(或和SO2)的廢氣進行接觸反應,即可除去廢氣中的NO和SO2,溶液的pH值為4~13;(2)將步驟(1)反應后的溶液置于活性碳中再生Co(NH3)62+,而溶液中的亞硫酸銨和銨鹽采用常規(guī)的方法進行分離,然后補充氨,溶液再次使用。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法,其特征在于,反應溫度為10~80℃。
3.根據(jù)權利要求1所述的方法,其特征在于,氣液比為10~300,體積比。
4.根據(jù)權利要求1所述的方法,其特征在于,溶液中氨的重量百分比濃度為1~20%。
5.根據(jù)權利要求1所述的方法,其特征在于,二價鈷絡離子選自水溶性無機鈷鹽。
6.根據(jù)權利要求1所述的方法,其特征在于,二價鈷絡離子選自硝酸鈷、醋酸鈷或氯化鈷中的一種。
7.根據(jù)權利要求1所述的方法,其特征在于,活性碳再生溫度為30~100℃,再生pH為3~11。
全文摘要
一種用氨溶液脫除和回收廢氣中NO和SO
文檔編號B01D53/60GK1544126SQ20031010851
公開日2004年11月10日 申請日期2003年11月11日 優(yōu)先權日2003年11月11日
發(fā)明者龍湘犁, 肖文德 申請人:華東理工大學
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