尿素/三乙醇胺濕法煙氣脫硫脫硝
摘要：尿素溶液與NOx 反應生成N2 和CO2 氣體，可實現煙氣同時脫硫脫硝，該文進行了尿素/三乙醇胺濕法脫硫脫硝的試驗研究。
關鍵詞：尿素,三乙醇胺,脫硝,脫硫
引言
中國是燃煤大國，燃煤機組發電在我國一直占主導地位，煤燃燒產生大量污染物，如NOx、SO2，對人體、環境和生態系統危害極大。近年來世界各國，尤其是工業發達國家都相繼開展了同時脫硫脫硝技術的研究開發，并進行了一定的工業應用，主要有：等離子體法，如電子束照射法[1]，電暈法[2]；固體吸附與再生技術，如固體吸附法[3-5]，NOxSO 工藝，CuO 吸收還原法[6]，Pahlman 煙氣脫硫脫硝工藝等；氧化法，如臭氧氧化法[7]；溶液吸收法，如NaClO2 法[8]，亞鐵螯合劑法，鈷氨溶液法[9-11]等。
關于尿素濕法煙氣凈化工藝研究最早起源于俄羅斯門捷列夫化學工藝學院。后來，國內賈瑛[12] 等對酸性尿素水溶液處理導彈氧化劑廢水中NOx 進行了研究，在實驗條件下對NO 的去除率可達 99.5%。王樹江[13]等研究了尿素水溶液對二氧化碳氣體中氮氧化物的去除。曹忠宇[14]和王軍[15]等對酸性尿素溶液作吸收液還原吸收處理間歇性、高濃度氮氧化物廢氣做了研究。Alain Lasalle 等人[16]研究了在酸性條件下尿素溶液脫硝反應動力學。岑超平等[17-19]利用模擬煙氣通過固定液柱的實驗方法對尿素/高錳酸鉀脫除NOx，以及尿素/添加劑吸收脫除NOx 和同時脫硫脫硝的動力學、吸收特性等方面做了一定的研究。
本文以前人的理論研究為基礎，以一套雙級串連的填料塔為主體反應器[20]，從工業應用的角度進行了尿素/三乙醇胺法脫硫脫硝的試驗，研究各種因素對尿素溶液吸收NOx 和SO2 反應的影響。
1 反應機理
尿素溶液吸收去除煙氣中NOx 的反應可表示為
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尿素溶液吸收去除煙氣中SO2 的反應為
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所以，尿素溶液吸收同時脫硫脫硝的總反應為
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由以上反應可見，用尿素作為吸收液凈化煙氣中的SO2 和NOx，生成N2 和CO2，可直接排放，副產物為硫銨。
2 試驗方法
試驗在一套雙級串連的填料塔反應器(如圖1 所示)中進行，填料塔塔徑(內徑)為39 mm，采用 16 mm×16 mm×0.4 mm 的金屬鮑爾環以亂堆方式填充，單級填料層高度為1.8m。
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模擬煙氣經過氣體加熱器加熱后，從底部進入填料塔，與洗滌液逆流混合反應，再由頂部流出，用德國Rosemount 公司的NGA 2000 型煙氣分析儀分析后排空。洗滌液自填料塔頂部流入，與氣體接觸反應后從底部流出，進入配液槽循環利用。
試驗結果中的脫硫/脫硝總效率為一級脫硫/脫硝效率加上一級脫硫/脫硝效率與二級脫硫/脫硝效率的乘積。
本文以一套雙級串連的填料塔為主體反應器，試驗研究了尿素/三乙醇胺溶液同時脫硫脫硝效率的影響因素，得到以下試驗結果：
（1）隨著氣速增大，脫硫效率減小。
（2）隨著液氣比的增大，脫硫效率增大，當液氣比大于16 L/m3 時，脫硫效率增至92%，基本不再變化。
（3）吸收液尿素含量大于7%以上，脫硫效率基本不隨尿素濃度的變化而變化，尿素濃度對脫硫效率的影響相對較小。
（4）添加劑(三乙醇胺)和SO2 體積分數對尿素溶液吸收SO2 的效率影響不大。
（5）尿素溶液吸收同時脫硫脫硝的最佳反應溫度應控制在40~70 ℃之間。
（6）在尿素/添加劑溶液煙氣同時脫硫脫硝過程中，SO2 和NOx 具有相互協同促進作用，其凈化效率在試驗條件下可分別提高1%~3%和5%~6%，總脫硫效率可達95%以上，脫硝效率在63%以上。
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