摘要：尿(niao)素溶液與NOx 反應生(sheng)成N2 和CO2 氣體，可實現煙氣同時脫(tuo)硫脫(tuo)硝(xiao)，該文進行了尿(niao)素/三乙醇胺濕法脫(tuo)硫脫(tuo)硝(xiao)的試驗(yan)研究(jiu)。

關鍵詞：尿素,三乙醇胺,脫硝,脫硫

引言

中國(guo)是燃(ran)煤大(da)國(guo)，燃(ran)煤機(ji)組(zu)發(fa)電(dian)在我國(guo)一直占主(zhu)導地位，煤燃(ran)燒產(chan)生(sheng)大(da)量污染(ran)物(wu)，如(ru)(ru)NOx、SO2，對人體(ti)、環(huan)境和(he)生(sheng)態系統危害極大(da)。近年來世界各國(guo)，尤其(qi)是工(gong)業發(fa)達(da)國(guo)家都(dou)相繼開展了(le)同時脫(tuo)硫脫(tuo)硝技術的研究開發(fa)，并進(jin)行了(le)一定的工(gong)業應用，主(zhu)要有：等離子體(ti)法(fa)(fa)(fa)(fa)，如(ru)(ru)電(dian)子束照射法(fa)(fa)(fa)(fa)[1]，電(dian)暈法(fa)(fa)(fa)(fa)[2]；固(gu)體(ti)吸附(fu)與(yu)再生(sheng)技術，如(ru)(ru)固(gu)體(ti)吸附(fu)法(fa)(fa)(fa)(fa)[3-5]，NOxSO 工(gong)藝，CuO 吸收(shou)還原法(fa)(fa)(fa)(fa)[6]，Pahlman 煙氣脫(tuo)硫脫(tuo)硝工(gong)藝等；氧(yang)化法(fa)(fa)(fa)(fa)，如(ru)(ru)臭氧(yang)氧(yang)化法(fa)(fa)(fa)(fa)[7]；溶液(ye)吸收(shou)法(fa)(fa)(fa)(fa)，如(ru)(ru)NaClO2 法(fa)(fa)(fa)(fa)[8]，亞鐵螯合劑法(fa)(fa)(fa)(fa)，鈷(gu)氨溶液(ye)法(fa)(fa)(fa)(fa)[9-11]等。

關于尿(niao)(niao)(niao)素(su)濕(shi)法煙(yan)氣(qi)(qi)凈(jing)化工(gong)藝(yi)(yi)研(yan)(yan)究最(zui)早(zao)起源于俄羅斯門捷列夫化學(xue)(xue)工(gong)藝(yi)(yi)學(xue)(xue)院。后(hou)來，國(guo)內(nei)賈瑛(ying)[12] 等對酸性(xing)(xing)尿(niao)(niao)(niao)素(su)水(shui)(shui)溶(rong)(rong)液(ye)(ye)(ye)處理(li)導(dao)彈氧化劑(ji)廢水(shui)(shui)中(zhong)(zhong)NOx 進(jin)行了研(yan)(yan)究，在實驗條件下(xia)對NO 的去(qu)(qu)除率可達 99.5%。王(wang)樹(shu)江[13]等研(yan)(yan)究了尿(niao)(niao)(niao)素(su)水(shui)(shui)溶(rong)(rong)液(ye)(ye)(ye)對二氧化碳氣(qi)(qi)體中(zhong)(zhong)氮氧化物的去(qu)(qu)除。曹忠宇[14]和(he)王(wang)軍[15]等對酸性(xing)(xing)尿(niao)(niao)(niao)素(su)溶(rong)(rong)液(ye)(ye)(ye)作吸收(shou)液(ye)(ye)(ye)還原吸收(shou)處理(li)間歇性(xing)(xing)、高濃度氮氧化物廢氣(qi)(qi)做(zuo)了研(yan)(yan)究。Alain Lasalle 等人[16]研(yan)(yan)究了在酸性(xing)(xing)條件下(xia)尿(niao)(niao)(niao)素(su)溶(rong)(rong)液(ye)(ye)(ye)脫硝(xiao)反應動力(li)學(xue)(xue)。岑超平等[17-19]利用模(mo)擬煙(yan)氣(qi)(qi)通過(guo)固定液(ye)(ye)(ye)柱的實驗方法對尿(niao)(niao)(niao)素(su)/高錳酸鉀脫除NOx，以及(ji)尿(niao)(niao)(niao)素(su)/添加劑(ji)吸收(shou)脫除NOx 和(he)同時脫硫脫硝(xiao)的動力(li)學(xue)(xue)、吸收(shou)特性(xing)(xing)等方面做(zuo)了一定的研(yan)(yan)究。

本文以前人的(de)(de)理論(lun)研究(jiu)為基礎，以一套雙級串連的(de)(de)填料塔為主體(ti)反應器[20]，從工業應用的(de)(de)角度進行了尿(niao)素(su)(su)/三乙醇胺(an)法脫(tuo)硫脫(tuo)硝的(de)(de)試驗(yan)，研究(jiu)各(ge)種因素(su)(su)對尿(niao)素(su)(su)溶液(ye)吸(xi)收(shou)NOx 和SO2 反應的(de)(de)影響。

1 反應機理

尿(niao)素溶液吸(xi)收去(qu)除煙氣(qi)中NOx 的反應(ying)可(ke)表示為

尿素溶(rong)液(ye)吸收去(qu)除(chu)煙氣中SO2 的(de)反應為

所以，尿素溶液(ye)吸收同時(shi)脫硫脫硝(xiao)的總(zong)反應為

由以上反應可見，用尿素作為吸收液凈化煙氣中的SO2 和(he)NOx，生成N2 和(he)CO2，可直接排放，副(fu)產物為硫(liu)銨。

2 試驗方法

試(shi)驗在一套雙(shuang)級串連的填料(liao)塔反(fan)應(ying)器(如圖1 所示)中進行，填料(liao)塔塔徑(內徑)為(wei)39 mm，采(cai)用 16 mm×16 mm×0.4 mm 的金(jin)屬鮑(bao)爾(er)環以亂堆方式填充(chong)，單(dan)級填料(liao)層高度為(wei)1.8m。

模擬(ni)煙(yan)氣經過氣體加熱器加熱后(hou)，從(cong)底部進(jin)入填(tian)料塔，與洗滌(di)液逆流(liu)混合反(fan)應，再由頂部流(liu)出，用(yong)德國Rosemount 公司的NGA 2000 型煙(yan)氣分析(xi)儀分析(xi)后(hou)排空。洗滌(di)液自填(tian)料塔頂部流(liu)入，與氣體接觸反(fan)應后(hou)從(cong)底部流(liu)出，進(jin)入配液槽(cao)循環利(li)用(yong)。

試驗結(jie)果(guo)中(zhong)的脫硫/脫硝總(zong)效(xiao)(xiao)率(lv)(lv)為一級(ji)脫硫/脫硝效(xiao)(xiao)率(lv)(lv)加上(shang)一級(ji)脫硫/脫硝效(xiao)(xiao)率(lv)(lv)與二級(ji)脫硫/脫硝效(xiao)(xiao)率(lv)(lv)的乘積。

本文以一套雙級(ji)串(chuan)連的填料塔為(wei)主體反(fan)應器(qi)，試驗研究(jiu)了尿素/三乙(yi)醇(chun)胺溶液同時脫硫(liu)脫硝效率的影響(xiang)因素，得到以下(xia)試驗結果：

（1）隨(sui)著氣速增大，脫硫效率減小。

（2）隨著液氣(qi)比的增(zeng)大(da)，脫(tuo)硫效率(lv)(lv)增(zeng)大(da)，當液氣(qi)比大(da)于16 L/m3 時(shi)，脫(tuo)硫效率(lv)(lv)增(zeng)至92%，基(ji)本(ben)不(bu)再變化(hua)。

（3）吸收液尿(niao)素(su)含量大于7%以(yi)上，脫硫效(xiao)率基(ji)本不隨尿(niao)素(su)濃度的(de)變(bian)化而變(bian)化，尿(niao)素(su)濃度對脫硫效(xiao)率的(de)影(ying)響相對較小。

（4）添加劑(三乙醇胺)和SO2 體積(ji)分(fen)數對尿素溶液吸收SO2 的(de)效率(lv)影(ying)響不大。

（5）尿素溶液吸收同時脫(tuo)硫脫(tuo)硝的(de)最(zui)佳反應溫度(du)應控(kong)制在(zai)40~70 ℃之間。

（6）在(zai)尿素/添加劑溶(rong)液煙(yan)氣同時脫硫脫硝(xiao)過程中，SO2 和(he)NOx 具有相互協(xie)同促(cu)進(jin)作用，其凈化效率(lv)在(zai)試驗條件下可(ke)分(fen)別提高(gao)1%~3%和(he)5%~6%，總脫硫效率(lv)可(ke)達95%以上(shang)，脫硝(xiao)效率(lv)在(zai)63%以上(shang)。

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