臭氧法脱硫脱硝工艺设计

张仲春 焦毓华 王统海 张朝杰

摘要：用臭氧氧化氮氧化物和硫氧化物，然后用水作吸收剂，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，随吸收液一起除去。采用工艺模拟软件AspenPlus对工艺进行模拟，优化工艺，最终确定最佳操作条件。NOx去除率90%以上，SO2去除率95%以上。

关键词：烟气;臭氧;脱硫;脱硝;AspenPlus;吸收

引言

近年来，我国综合国力快速增长，经济快速增长，电力需求持续上升。2009年全国氮氧化物（NOx）排放总量为1692.7万能源行业二氧化硫（SO2）排放量已达到我国排放总量的46.4%左右。烟气中所含的SO2和NOx对地球生态环境造成了非常严重的破坏，随着最新污染物排放标准的颁布，对烟气脱硫脱硝工艺的研究变得越来越重要和紧迫。目前，国内外最重要的脱硫脱硝技术主要有湿法FGD+SCR组合技术、高能辐射化学工艺、固体吸附/再生工艺、电化学工艺、液膜工艺等[3]。与传统脱硫脱硝技术相比，新型脱硫脱硝技术具有以下优点：①占地面积小;②降低设备成本;③节能;④提高烟气处理效率。

本文选取的工艺代表了臭氧氧化结合废气吸水的过程，分析了对烟气去除的各种影响因素，并用工艺模拟软件AspenPlus对整个过程进行了模拟，相关参数为优化。

1臭氧法脱硫脱硝工艺方法

由于臭氧的强氧化性一氧化氮，几乎不溶于水。因此，它被氧化成易溶的二氧化氮。废气被送入洗涤塔进行吸收和去除。烟气中的大部分可溶性物质被吸收和消除。带仿真软件白杨木的理论计算和烟道气二氧化硫脱除和反硝化过程模拟。主要研究领域为臭氧反硝化和反硝化过程。模拟过程选择吸附塔去除硫酸臭氧和反硝化作用氧化吸附工艺压力待吸附烟气的温度和压力对吸附效果的影响。通过分析、归纳、总结，优化系统，创建合适的生产工艺，分析吸附塔某些相关参数与氮氧化物和硫氧化物吸附的关系。设备能耗与经济效益对现有工艺和操作参数进行模拟和优化。其运行是在最佳条件下设计的，设计规模为1000m3/h烟气脱硫脱硝。

2臭氧同时脱硫脱硝研究概况

王志华等人在模拟烟气中注入O3去除SO2、NOx和Hg，然后用碱吸收塔洗涤烟气。结果表明，NO和Hg0的去除率随着O3注入量的增加而增加，投加量为200ppm，NO去除效率可达85%，此工艺对NO和SO2的去除率可达到97%和100%相应的顺序。此外，SirpaK.Nelo等人使用H2O2进行基于臭氧的氧化，效果良好。BOC将获得专利的低温氧化技术（LoTOx）授权给Belco，并将这种NOx控制技术集成到洗涤器.Belco炼油厂计算机化湿地板该系统可以同时去除废气中的NOx、SO2和细小粉尘。

3工艺设计

3.1氧臭氧处理工艺

从氧气生产臭氧是在排放条件下进行的，以保持高生产成本。臭氧生产成本是制约整个生产过程的关键因素。因此，必须研究新工艺以降低臭氧生产成本，以降低整个工艺的经济成本。

NO+O3=NO2+O2

SO2+O3=SO3+O2

SO3+H2O=H2SO4

SO2+H2O=H2SO3

4NO2+2H2O+O2=4HNO3

3.2热交换过程

反应结束后，烟气（接近反应器温度）进入换热器，用15℃的水进行换热。流程结束后水温约39℃，排放废气。换热器温度低至20℃，冷料水流经管侧，热料烟气流经壳程进行热交换。

3.3吸附塔内的吸附液吸收二氧化氮和二氧化硫的过程。

选择吸收性液体时将考虑各种相关功能吸收液体的充分考虑到价格较高氧化钠和氢氧化钙吸收废气中的二氧化硫和二氧化氮后。需要对吸收液进行分析以使其溶解。由于吸附剂，氢氧化钠和氢氧化钙价格较高，具有较高的实用价值。设备和运行成本的增加以及由于酸性废物而选择水作为吸附剂并最终吸附液体也可能具有其他应用，例如碱性气体吸附。因此，最后的选择是在吸附塔中用水作为吸附液，吸收烟气中的二氧化硫和二氧化氮。

4工藝流程优化

4.1吸附液温度对分离效率的影响

随着吸附液温度逐渐升高，气塔中二氧化氮和二氧化硫的浓度逐渐升高，吸附效果变小。这是因为降低吸附温度会减少吸附过程。因此，吸收液的温度选择在25℃。

4.2吸附液流量对去除效率的影响

随着吸附液体流速的增加二氧化氮和二氧化硫的终浓度逐渐降低，随着流速的增加，二氧化氮和二氧化硫浓度也显着降低，新旧燃煤锅炉二氧化硫排放上限控制在100毫克/立方米，所有燃煤锅炉排放控制在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个选项140.kmol/h

4.3反应器温度对反应效果的影响

当反应器的温度发生变化时二氧化氮和三氧化硫的流量在300°C之前基本保持不变，300°C之后，二氧化氮的流量逐渐增加。三氧化硫的流量逐渐减小，所以反应器温度选择在300℃。

4.4入口烟气流量与反应效果的关系

随着流入废气流量逐渐增大，二氧化氮流量逐渐增大，三氧化硫流量逐渐增大。也增加

4.5板数优化

随着塔板数的增加，流出气体中NOx和SOx的流量逐渐减少，当塔板数达到10个以上时，数值变化缓慢。因此，可以确定紧凑型吸收塔的最佳理论塔板数为10。

4.6食品中NO浓度变化对分离效率的影响

当一氧化氮的流量增加时。二氧化氮的吸附效果降低，二氧化硫的吸附效果也降低。这是由于二氧化氮浓度增加和水流速恒定所致。吸收效果逐渐显现随着二氧化氮浓度的增加而降低。这增加了气体塔中二氧化硫和二氧化氮的浓度。二氧化硫浓度增加，水流恒定。随着二氧化硫和二氧化氮浓度的增加，结果，吸收效果逐渐降低，导致气塔中二氧化硫和二氧化氮的浓度增加。

5结果分析

使用模拟软件AspenPlus对整个过程进行模拟分析，经过模拟计算，在这个过程中n（O3）/n（NO）=2，臭氧发生器温度调节到25℃，送风管气调至150℃，吸收塔温度调至20℃，压力0.1MPa，塔高9.05m，水流量调至140kmol/h。换热器表面积1.143m2，管长5.5m，换热器用水温度15°C，计算耗水量为1828.6kg/h。

6结论

通过臭氧脱硫脱硝工艺对烟气进行脱硫脱硝，考察影响该工艺过程的各种因素，利用AspenPlus仿真软件对该工艺进行模拟优化，得到最优条件下的运行参数。臭氧脱硫脱硝工艺脱硫效率达92%，脱硝效率达97.5%，满足设计要求。

参考文献

[1]庄俊鹏.烧结烟气脱硫脱硝处理技术探讨[J].冶金管理，2021（07）：47-48.

[2]路平.脱硫脱硝绿色工艺研究[D].青岛科技大学，2017.