臭氧法脫硫脫硝工藝設計

張仲春 焦毓華 王統海 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對工藝進行模擬，優化工藝，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，經濟快速增長，電力需求持續上升。2009年全國氮氧化物（NOx）排放總量為1692.7萬能源行業二氧化硫（SO2）排放量已達到我國排放總量的46.4%左右。煙氣中所含的SO2和NOx對地球生態環境造成了非常嚴重的破壞，隨著最新污染物排放標準的頒布，對煙氣脫硫脫硝工藝的研究變得越來越重要和緊迫。目前，國內外最重要的脫硫脫硝技術主要有濕法FGD+SCR組合技術、高能輻射化學工藝、固體吸附/再生工藝、電化學工藝、液膜工藝等[3]。與傳統脫硫脫硝技術相比，新型脫硫脫硝技術具有以下優點：①占地面積小;②降低設備成本;③節能;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對整個過程進行了模擬，相關參數為優化。

1臭氧法脫硫脫硝工藝方法

由于臭氧的強氧化性一氧化氮，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行吸收和去除。煙氣中的大部分可溶性物質被吸收和消除。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，優化系統，創建合適的生產工藝，分析吸附塔某些相關參數與氮氧化物和硫氧化物吸附的關系。設備能耗與經濟效益對現有工藝和操作參數進行模擬和優化。其運行是在最佳條件下設計的，設計規模為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85%，此工藝對NO和SO2的去除率可達到97%和100%相應的順序。此外，SirpaK.Nelo等人使用H2O2進行基于臭氧的氧化，效果良好。BOC將獲得專利的低溫氧化技術（LoTOx）授權給Belco，并將這種NOx控制技術集成到洗滌器.Belco煉油廠計算機化濕地板該系統可以同時去除廢氣中的NOx、SO2和細小粉塵。

3工藝設計

3.1氧臭氧處理工藝

從氧氣生產臭氧是在排放條件下進行的，以保持高生產成本。臭氧生產成本是制約整個生產過程的關鍵因素。因此，必須研究新工藝以降低臭氧生產成本，以降低整個工藝的經濟成本。

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

反應結束后，煙氣（接近反應器溫度）進入換熱器，用15℃的水進行換熱。流程結束后水溫約39℃，排放廢氣。換熱器溫度低至20℃，冷料水流經管側，熱料煙氣流經殼程進行熱交換。

3.3吸附塔內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反應器溫度對反應效果的影響

當反應器的溫度發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，所以反應器溫度選擇在300℃。

4.4入口煙氣流量與反應效果的關系

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板數優化

隨著塔板數的增加，流出氣體中NOx和SOx的流量逐漸減少，當塔板數達到10個以上時，數值變化緩慢。因此，可以確定緊湊型吸收塔的最佳理論塔板數為10。

4.6食品中NO濃度變化對分離效率的影響

當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，結果，吸收效果逐漸降低，導致氣塔中二氧化硫和二氧化氮的濃度增加。

5結果分析

使用模擬軟件AspenPlus對整個過程進行模擬分析，經過模擬計算，在這個過程中n（O3）/n（NO）=2，臭氧發生器溫度調節到25℃，送風管氣調至150℃，吸收塔溫度調至20℃，壓力0.1MPa，塔高9.05m，水流量調至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結論

通過臭氧脫硫脫硝工藝對煙氣進行脫硫脫硝，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行模擬優化，得到最優條件下的運行參數。臭氧脫硫脫硝工藝脫硫效率達92%，脫硝效率達97.5%，滿足設計要求。

參考文獻

[1]莊俊鵬.燒結煙氣脫硫脫硝處理技術探討[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，2017.