烟气脱硫有机催化剂的研究.ppt

烟气脱硫脱硝脱汞 一体化技术 技术来源 采用以色列技术 *已获专利 : EU # 1225967; US # 6,881,243 EU #10/596,400; USA # 04806657.5 *注册专利使用试剂# 132347 致力于开发能够控制氮氧化物、硫氧化物、汞以及其它重金属的 排放的高效设备。 目前中国专利申请已受理。 2 l 目前在世界范围内，有不少单一完成脱硫，脱硝，或脱汞技术； l 有机催化技术是当前世界范围内唯一已经成功商用的，在同一脱硫塔内 能同时完成脱硫、脱硝、脱汞的三效合一烟气减排系统； l 有机催化三效合一技术的核心是采用了有机催化剂-一种专利生产的 含有亚硫酰基（S=O）官能团的一类非常稳定的乳状液有机化合物 。 世界领先的脱硫、脱硝、脱汞三效合一系统 *3 有机催化剂的物理性质 物理状态 油状液态 颜色 深棕色 气味 特殊气味 PH值 6.3 饱和蒸汽压 0.7mm/Hg (60C) 黏度 14.5cP(20.8C), 4.72cP(60.1C) 沸点 300C 燃点 241.5 C 闪点 142 C 水中溶解度 8 g/L 相对密度 0.942 g/ mL 4 脱硫的基本反应原理 SO2 + H2O+ 有机催化剂 H2SO3+ 有机催化剂 稳定的复合物+ O2H2SO4+ 有机催化剂 当SO2转变成亚硫酸（H2SO3）时，有机催化剂与之结合成稳定 络合物，它们被持续氧化成硫酸,然后催化剂与之分离。 H2SO3+LPC=LPC.H2SO3 2LPC.H2SO3+O2=2LPC+2H2SO4 有机催化烟气综合清洁技术完美地实现了上述反应，并通过加 入氨水（碱性中和剂），制成高品质的硫酸铵化肥。 H2SO4+2NH4OH=(NH4)2SO4+2H2O *5 有机催化烟气综合清洁技术基本原理 脱硝的基本反应原理 （氧化法） NO2 + H2O+ 有机催化剂 HNO2+ 有机催化剂 稳定的复合物+ O2HNO3+ 有机催化剂 一氧化氮（NO）难溶于水，需要先被氧化，才能在水溶液中被吸收。 2NO+H2O2=N2O3+H2O（加入H2O2）或 NO+H2O2=NO2+H2O（加入H2O2） 当NOX转变成亚硝酸（HNO2）时，有机催化剂与之结合成稳定络合物，它们 被持续氧化成硝酸。HNO2+LPC=LPC.HNO2 2LPC.HNO2+O2=2LPC+2HNO3 有机催化烟气综合清洁技术完美地实现了上述反应，并通过加入氨水（碱 性中和剂），制成硝酸铵化肥。 HNO3+NH4OH=NH4NO3+H2O *6 有机催化烟气综合清洁技术基本原理 脱硝脱汞的机理 脱除汞和其它重金属原理 Lextran有机催化剂对汞等重金属有极强的物理溶解吸附效果，催 化剂为非常稳定的中性有机物，不与重金属发生化学反应； 有机催化剂可以持续地对废气中的含量很少的汞进行吸附、收集， 当催化剂吸收重金属饱和后(约16000小时以上），再进行清洗分 离，催化剂重新具有捕获汞的能力； 有机催化剂萃取汞和其他重金属的功能，（无论吸附是否饱和）并 不影响脱硫和脱氮工艺的正常进行； 7 *8 有机催化法 反应原理： SO2+H2O H2SO3 H2SO3+LPC LPC.H2SO3 LPC.H2SO3+O2 LPC+H2SO4 H2SO4+NH3 (NH4)2SO4 HO S OH O H2SO3 HO S OH O O H2SO4 有机催化法的硫酸氨化肥是通过酸碱中和产生的，反应速度 比较快，工艺流程与工业生产化肥基本一致。 催化剂有效分子片段： S n O *9 有机催化法 S n O HO S OH O H2SO3 O2 HO S OH O O H2SO4 S n O 催化剂有效分子片段： S n O *10 有机催化烟气综合清洁技术基本原理 原烟气 净烟气 氨水储罐 L H2SO3 H2SO4 (NH4)2 SO4 L.H2SO3 SO2 H2O O2 NH3 L 混合液排出泵 塔型空塔（等同石灰石/石膏法用塔 ） 1.SO2+H2O H2SO3 2.H2SO3+L L.H2SO3 3.L.H2SO3+O2 L+H2SO4 4.H2SO4+NH3 (NH4)2SO4 *11POLERIS HOLDINGS 有机催化烟气脱硫工艺流程图 *12 有机催化系统的对外排放分析 1.对外排放点一： 经脱硫、脱重金属和二次除尘后符合排放标准的烟气； 2.对外排放点二： 过滤后排出的烟尘滤渣饼，在脱硫过程中没有参与 化学反应，不产生二次污染； . 对外排放点三： 硫酸铵化肥盐液经干燥结晶后，可用于销售；盐液中的 水分以蒸气方式排出。 结论：有机催化脱硫系统不产生二次污染！ 产品优势 1. 脱硫效果显著，脱硫效率达 99%以上可将烟气出口的SO2平均 含量控制在20mg/Nm3以下） 2. 同时具有多效减排效果，适应国家日益严格的环保要求： 脱氮效率 60% 脱汞效率 95%，二次除尘率达60%以上； 3. 系统无二次污染，整个工艺过程中无二氧化碳排放，符合国家的 低碳政策； 4. 对燃料含硫量无限制，允许并鼓励用户使用高硫燃料以降低生产 成本； 5. “变废为宝”，将二氧化硫等污染物转变为有销售价值的硫铵化肥 。 6. 催化剂循环使用，降低运行成本，符合国家节能政策。 *14 有机催化工艺系统特点 采用成熟的石灰石石膏喷淋塔系统，国内已有很多大型成功应用 项目（电厂应用规模达1200WM机组）,积累了丰富设计、施工和安装 调测经验； 湿法脱硫塔成熟工艺与催化剂的完美结合，克服了传统湿法工艺中 脱硫效率不高、运行不稳定、容易堵塞结垢、副产品没有利用价值等 问题； 整个工艺系统流程非常简单，没有涉及任何温度变化；运行可靠， 维护简便； 催化剂在整个流程中不发生化学形状的变化，可长期循环使用； 工艺流程中无二次污染，真正做到以环保方式解决环保问题。 *15 1. 脱硫效果显著，脱硫效率达 99%以上 （可将烟气出口的SO2平 均含量控制在20mg/Nm3以下） 2. 同时具有多效减排效果，适应国家日益严格的环保要求： 脱氮效率 60% 脱汞效率 95%，二次除尘率达60%以上； 3. 系统无二次污染，整个工艺过程中无二氧化碳排放，符合国家的低碳 政策； 4. 对燃料含硫量无限制，允许并鼓励用户使用高硫燃料以降低生产成本 ； 5. “变废为宝”，将二氧化硫等污染物转变为有销售价值的硫铵化肥。 6. 催化剂循环使用，降低运行成本，符合国家节能政策。 有机催化法烟气综合清洁利用技术优势 催化剂循环使用 催化剂（比重小于1）在塔内工作，在塔外与混 合液（比重大于1.2）进行物理式分离 使用了一种称为“DECANTER”的物理液相分离器技 术，由于催化剂比重低于盐液，当混合液在分离罐中的 流速接近0时，乳化相的催化剂与水相的盐液很快分离； 分离后的催化剂被送回脱硫塔，循环使用。乳化相催化剂 的年耗损量不超过5%，有效降低了运行成本； *16 有机催化烟气综合清洁技术工艺特点 生产有价值的副产品，无废物排放 利用氨水作为中和剂制取硫酸铵（硝酸铵）化肥 将氨水加入脱硫塔里下部的混合液中，通过循环泵 使氨水尽可能和塔中的酸液充分混合，最终得到稳定的 硫酸铵（硝酸铵）混合盐液； 配备蒸发结晶系统，可以制成 干粉直接销售，水则回用（无废水排放）。 允许使用稀氨水，提高废物利用效益 系统可以有效抑制氨的逃逸发生。 可以从多种碱性材料中选用用户适意的原料对酸液进行中和， 并制取有价值的副产品。例如：可以使用KaOH等碱性材料做中 和剂，产生硫酸钾化肥。 残余的粉尘在整个过程中没有参与化学反应，可以 和原炉渣一并进行处理。 *17 有机催化烟气综合清洁技术工艺特点 催化剂的循环使用写真 *18 *19 与石灰石/石膏湿法(FGD)的比较 石灰石/石膏法： 1. SO2+H2O H2SO3 2. H2SO3+CaCO3 CaSO3+H2O+CO2 3. CaSO3 +O2 CaSO4 有机催化法： 1. SO2+H2O H2SO3 2. H2SO3+LPC LPC.H2SO3 3. LPC.H2SO3+O2 LPC+H2SO4 4. H2SO4+NH3 (NH4)2SO4 反应原理： 有机催化法的工艺反应塔来源于石灰石/石膏法，塔型与其基本一致 空塔。但有机催化法克服了结垢、堵塞、磨损、CO2减排等弊端，副产品拥 有更高的品质和附加值。 *20 石灰石/石膏湿法有机催化法 占用场地较大较小 吸收剂预处理系统需要不需要 耗电量较高较低 磨损、结垢及腐蚀严重较轻 系统配置比较复杂相对简单 排放CO2脱硫同时排放CO2无 脱硫副产品 石膏(不易销售, 造成二次污染) 复合化肥 (易销售，农用化肥) 是否同时脱硝脱汞不能可以，同一系统中完成 与石灰石/石膏湿法(FGD)的比较 *21 氨/化肥法(FGD)工艺原理介绍 原烟气 氨水储罐 防止氨 逃逸系统 净烟气 氧化系统 SO2 H2O H2SO3 NH3 NH4HSO3 O2 NH4HSO4 NH3 (NH4)2 SO4 塔型氨法专用脱硫塔 SO2+H2O H2SO3 H2SO3+NH3 NH4HSO3 NH4HSO3+O2 NH4HSO4 NH4HSO4+NH3 (NH4)2SO4 NH4HSO3 SO2NH3 NH4HSO3 NH4HSO4 *22 氨/化肥法(FGD)工艺原理介绍 反应原理： SO2+H2O H2SO3 H2SO3+NH3 NH4HSO3 NH4HSO3+O2 NH4HSO4 NH4HSO4+NH3 (NH4)2SO4 NH4HSO4含氮量约为12%，(NH4)2SO4含氮量约为21%氨法 的化肥普遍含有1/3的NH4HSO4，导致其含氮量一般在18%左右， 能达到DL/T808-2002火电厂氨法烟气脱硫副产物化肥的标准。 其生产化肥的工艺与工业生产化肥不同，因此达不到GB535- 1995硫酸铵标准，容易造成土壤板结。 *23 与氨/化肥法(FGD)的比较 1. 氨供给位置不同，氨法的氨逃逸现象严重； 2. 氨法容易产生气溶胶，由于NH4HSO3分解并且逃逸； 3. 氨法的硫酸氨化肥品质不高，由于化肥中含大量的NH4HSO4 容易引起土壤板结； 4. 塔型不一样：氨法需要更长的反应时间，其吸收塔塔型更高； 有机催化法反应时间和成熟工艺的石灰石/