臭氧法脫硫脫硝工藝設(shè)計

張仲春 焦毓華 王統(tǒng)海 張朝杰

摘要：用臭氧氧化氮氧化物和硫氧化物，然后用水作吸收劑，由于二氧化氮和二氧化硫可以溶于水，二氧化氮和二氧化硫溶于水，隨吸收液一起除去。采用工藝模擬軟件AspenPlus對工藝進(jìn)行模擬，優(yōu)化工藝，最終確定最佳操作條件。NOx去除率90%以上，SO2去除率95%以上。

關(guān)鍵詞：煙氣;臭氧;脫硫;脫硝;AspenPlus;吸收

引言

近年來，我國綜合國力快速增長，經(jīng)濟(jì)快速增長，電力需求持續(xù)上升。2009年全國氮氧化物（NOx）排放總量為1692.7萬能源行業(yè)二氧化硫（SO2）排放量已達(dá)到我國排放總量的46.4%左右。煙氣中所含的SO2和NOx對地球生態(tài)環(huán)境造成了非常嚴(yán)重的破壞，隨著最新污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的頒布，對煙氣脫硫脫硝工藝的研究變得越來越重要和緊迫。目前，國內(nèi)外最重要的脫硫脫硝技術(shù)主要有濕法FGD+SCR組合技術(shù)、高能輻射化學(xué)工藝、固體吸附/再生工藝、電化學(xué)工藝、液膜工藝等[3]。與傳統(tǒng)脫硫脫硝技術(shù)相比，新型脫硫脫硝技術(shù)具有以下優(yōu)點：①占地面積小;②降低設(shè)備成本;③節(jié)能;④提高煙氣處理效率。

本文選取的工藝代表了臭氧氧化結(jié)合廢氣吸水的過程，分析了對煙氣去除的各種影響因素，并用工藝模擬軟件AspenPlus對整個過程進(jìn)行了模擬，相關(guān)參數(shù)為優(yōu)化。

1臭氧法脫硫脫硝工藝方法

由于臭氧的強(qiáng)氧化性一氧化氮，幾乎不溶于水。因此，它被氧化成易溶的二氧化氮。廢氣被送入洗滌塔進(jìn)行吸收和去除。煙氣中的大部分可溶性物質(zhì)被吸收和消除。帶仿真軟件白楊木的理論計算和煙道氣二氧化硫脫除和反硝化過程模擬。主要研究領(lǐng)域為臭氧反硝化和反硝化過程。模擬過程選擇吸附塔去除硫酸臭氧和反硝化作用氧化吸附工藝壓力待吸附煙氣的溫度和壓力對吸附效果的影響。通過分析、歸納、總結(jié)，優(yōu)化系統(tǒng)，創(chuàng)建合適的生產(chǎn)工藝，分析吸附塔某些相關(guān)參數(shù)與氮氧化物和硫氧化物吸附的關(guān)系。設(shè)備能耗與經(jīng)濟(jì)效益對現(xiàn)有工藝和操作參數(shù)進(jìn)行模擬和優(yōu)化。其運行是在最佳條件下設(shè)計的，設(shè)計規(guī)模為1000m3/h煙氣脫硫脫硝。

2臭氧同時脫硫脫硝研究概況

王志華等人在模擬煙氣中注入O3去除SO2、NOx和Hg，然后用堿吸收塔洗滌煙氣。結(jié)果表明，NO和Hg0的去除率隨著O3注入量的增加而增加，投加量為200ppm，NO去除效率可達(dá)85%，此工藝對NO和SO2的去除率可達(dá)到97%和100%相應(yīng)的順序。此外，SirpaK.Nelo等人使用H2O2進(jìn)行基于臭氧的氧化，效果良好。BOC將獲得專利的低溫氧化技術(shù)（LoTOx）授權(quán)給Belco，并將這種NOx控制技術(shù)集成到洗滌器.Belco煉油廠計算機(jī)化濕地板該系統(tǒng)可以同時去除廢氣中的NOx、SO2和細(xì)小粉塵。

3工藝設(shè)計

3.1氧臭氧處理工藝

從氧氣生產(chǎn)臭氧是在排放條件下進(jìn)行的，以保持高生產(chǎn)成本。臭氧生產(chǎn)成本是制約整個生產(chǎn)過程的關(guān)鍵因素。因此，必須研究新工藝以降低臭氧生產(chǎn)成本，以降低整個工藝的經(jīng)濟(jì)成本。

NO+O3=NO2+O2

SO2+O3=SO3+O2

SO3+H2O=H2SO4

SO2+H2O=H2SO3

4NO2+2H2O+O2=4HNO3

3.2熱交換過程

反應(yīng)結(jié)束后，煙氣（接近反應(yīng)器溫度）進(jìn)入換熱器，用15℃的水進(jìn)行換熱。流程結(jié)束后水溫約39℃，排放廢氣。換熱器溫度低至20℃，冷料水流經(jīng)管側(cè)，熱料煙氣流經(jīng)殼程進(jìn)行熱交換。

3.3吸附塔內(nèi)的吸附液吸收二氧化氮和二氧化硫的過程。

選擇吸收性液體時將考慮各種相關(guān)功能吸收液體的充分考慮到價格較高氧化鈉和氫氧化鈣吸收廢氣中的二氧化硫和二氧化氮后。需要對吸收液進(jìn)行分析以使其溶解。由于吸附劑，氫氧化鈉和氫氧化鈣價格較高，具有較高的實用價值。設(shè)備和運行成本的增加以及由于酸性廢物而選擇水作為吸附劑并最終吸附液體也可能具有其他應(yīng)用，例如堿性氣體吸附。因此，最后的選擇是在吸附塔中用水作為吸附液，吸收煙氣中的二氧化硫和二氧化氮。

4工藝流程優(yōu)化

4.1吸附液溫度對分離效率的影響

隨著吸附液溫度逐漸升高，氣塔中二氧化氮和二氧化硫的濃度逐漸升高，吸附效果變小。這是因為降低吸附溫度會減少吸附過程。因此，吸收液的溫度選擇在25℃。

4.2吸附液流量對去除效率的影響

隨著吸附液體流速的增加二氧化氮和二氧化硫的終濃度逐漸降低，隨著流速的增加，二氧化氮和二氧化硫濃度也顯著降低，新舊燃煤鍋爐二氧化硫排放上限控制在100毫克/立方米，所有燃煤鍋爐排放控制在100毫克/立方米或200毫克/立方米。mg/m3或更低。因此，吸收液的流速遵循最后一個選項140.kmol/h

4.3反應(yīng)器溫度對反應(yīng)效果的影響

當(dāng)反應(yīng)器的溫度發(fā)生變化時二氧化氮和三氧化硫的流量在300°C之前基本保持不變，300°C之后，二氧化氮的流量逐漸增加。三氧化硫的流量逐漸減小，所以反應(yīng)器溫度選擇在300℃。

4.4入口煙氣流量與反應(yīng)效果的關(guān)系

隨著流入廢氣流量逐漸增大，二氧化氮流量逐漸增大，三氧化硫流量逐漸增大。也增加

4.5板數(shù)優(yōu)化

隨著塔板數(shù)的增加，流出氣體中NOx和SOx的流量逐漸減少，當(dāng)塔板數(shù)達(dá)到10個以上時，數(shù)值變化緩慢。因此，可以確定緊湊型吸收塔的最佳理論塔板數(shù)為10。

4.6食品中NO濃度變化對分離效率的影響

當(dāng)一氧化氮的流量增加時。二氧化氮的吸附效果降低，二氧化硫的吸附效果也降低。這是由于二氧化氮濃度增加和水流速恒定所致。吸收效果逐漸顯現(xiàn)隨著二氧化氮濃度的增加而降低。這增加了氣體塔中二氧化硫和二氧化氮的濃度。二氧化硫濃度增加，水流恒定。隨著二氧化硫和二氧化氮濃度的增加，結(jié)果，吸收效果逐漸降低，導(dǎo)致氣塔中二氧化硫和二氧化氮的濃度增加。

5結(jié)果分析

使用模擬軟件AspenPlus對整個過程進(jìn)行模擬分析，經(jīng)過模擬計算，在這個過程中n（O3）/n（NO）=2，臭氧發(fā)生器溫度調(diào)節(jié)到25℃，送風(fēng)管氣調(diào)至150℃，吸收塔溫度調(diào)至20℃，壓力0.1MPa，塔高9.05m，水流量調(diào)至140kmol/h。換熱器表面積1.143m2，管長5.5m，換熱器用水溫度15°C，計算耗水量為1828.6kg/h。

6結(jié)論

通過臭氧脫硫脫硝工藝對煙氣進(jìn)行脫硫脫硝，考察影響該工藝過程的各種因素，利用AspenPlus仿真軟件對該工藝進(jìn)行模擬優(yōu)化，得到最優(yōu)條件下的運行參數(shù)。臭氧脫硫脫硝工藝脫硫效率達(dá)92%，脫硝效率達(dá)97.5%，滿足設(shè)計要求。

參考文獻(xiàn)

[1]莊俊鵬.燒結(jié)煙氣脫硫脫硝處理技術(shù)探討[J].冶金管理，2021（07）：47-48.

[2]路平.脫硫脫硝綠色工藝研究[D].青島科技大學(xué)，2017.