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焦炉烟气高效氧化吸收脱硫脱硝一体化中试实验及模拟优化

李壮壮  
【摘要】:焦炉烟道气中含有大量SO_2和NO_x,排放浓度呈周期性变化。本论文采用氧化吸收法对焦炉烟气中SO_2和NO_x同时脱除进行研究,发现氧化剂、工艺条件和催化剂是高效脱硫脱硝一体化的重要影响因素。选择流量为2000 m~3/h(180 oC)的焦炉烟气作为中试试验对象,根据焦炉烟气的特点,设计氧化吸收脱硫脱硝一体化工艺。选择O3和H2O2作为烟气脱硝的氧化剂,氨水为吸收剂,利用实验室自制催化剂提高氧化剂的氧化效率。NO分两阶段被氧化,第一阶段大部分NO被臭氧氧化,剩余的NO被H2O2在第二阶段氧化,氧化产物随烟气进入吸收塔。在吸收塔中,高价态的NO_x和SO_2一起被吸收液吸收,生成硝酸铵和硫酸铵,可作为化肥原料。中试试验发现,当氨水浓度为1 wt.%,液气比为5 L/m~3时SO_2的脱除率达到98%,而NO基本未脱除。采用臭氧氧化脱硝中试过程中发现,臭氧注入量与烟气中NO摩尔比为0.8时,NO的脱除率达到94%;增加臭氧用量,NO脱除率无明显变化;使用自制臭氧增强催化剂后,臭氧和气态水在催化剂表面反应产生羟基自由基,以提高臭氧的氧化效率,当O3:NO(mol:mol)=0.7时,脱硝效率达到85%以上。双氧水氧化脱硝实验中发现,温度是影响双氧水氧化脱硝的重要因素,气态双氧水与液态双氧水相比脱硝效率更高。在烟气温度120 oC,双氧水气态进料同时使用催化剂的条件下,当H2O2与NO的摩尔比为1.5时,氮氧化物脱除率达到31.4%。利用Aspen Plus大型模拟软件对100000 Nm~3/h的烟气进行工艺流程模拟优化,分别考察了烟气温度、氧化剂用量等对SO_2和NO脱除率的影响,为工程应用提供了有力的数据支持。


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