[发明专利]沿面放电活性物质注入氧化亚硫酸铵或亚硝酸铵的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种沿面放电活性物质注入氧化亚硫酸铵或亚硝酸铵的方法，属于燃煤烟气污染物控制和化肥化工生产领域。

背景技术

化石燃料(如煤和油)燃烧过程中产生二氧化硫(SO₂)和氮氧化物(NOx)等酸性气态污染物，引发大气环境污染，因此，燃煤烟气脱硫脱硝技术研发受到普遍关注。目前，工业上燃煤烟气脱硫脱硝技术主要是湿法，即利用碱性物质，如氧化钙、氢氧化钙、氧化镁、氢氧化镁、氨(包括氨水)或氢氧化钠等，配制成碱液吸收液，在吸收塔中吸收液与烟气充分接触，吸收液中的碱性物质与SO₂和NOx反应，生成亚硫酸盐和亚硝酸盐溶解于吸收液中，再通过曝气加氧，将亚硫酸盐和亚硝酸盐转变为硫酸盐和硝酸盐，达到烟气脱硫脱硝的目的。

另外，在化肥原料生产工艺中，将亚硫酸(或亚硫酸盐)和亚硝酸(或亚硝酸盐)氧化制备硫酸(或硫酸盐)和硝酸(或硝酸盐)是很重要的化工原料生产过程。

然而，现有湿法脱硫脱硝和化肥化工生产工艺中，基本是利用氧气与亚硫酸(或亚硫酸盐)和亚硝酸(或亚硝酸盐)反应生成硫酸(或硫酸盐)和硝酸(或硝酸盐)，技术手段是采用风机将含氧气体(如空气)鼓入亚硫酸(或亚硫酸盐)和亚硝酸(或亚硝酸盐)的氧化池，存在氧气利用效率低和风机电能消耗较大的问题，进而导致运行成本较高。为此，开展了相关技术研究，提高亚硫酸(或亚硫酸盐)和亚硝酸(或亚硝酸盐)的氧化效率的研究工作。

对比文件1[徐光等，CN1182035C]的利用致电离辐射氧化亚硫酸铵的设备和对比文件2[徐光等，CN1199860C]的利用致电离辐射氧化亚硫酸铵的方法，是气体和液体混合后形成亚硫酸铵盐溶液的雾滴进入辐照室，溶液中的亚硫酸铵被氧化转变成为硫酸铵。其中，致电离辐射发生装置是加速器或者放射源，还可以是X光发生装置，或者是紫外线发生装置，用于氧化高浓度的亚硫酸铵溶液得到硫酸铵溶液的化工技术领域。其核心方法是利用辐照束源实现亚硫酸铵的氧化，存在辐射束源发生技术复杂的问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种沿面放电活性物质注入氧化亚硫酸铵或亚硝酸铵的方法。

本发明的技术方案如下：

在燃煤或燃油烟气湿法脱硫脱硝工艺中，烟气中SO₂或NOx经过碱溶液吸收生成的亚硫酸盐或亚硝酸盐被反应池，气相沿面放电系统直接放置于亚硫酸铵或亚硝酸铵的反应池中；而含氧气体进入沿面放电系统入口，在沿面放电等离子体的作用下转变成为含有臭氧和原子氧等活性物质的活性气体，通过沿面放电系统出口的喷头注入到反应池的溶液中，活性物质将溶液中的亚硫酸铵或亚硝酸铵氧化生成硫酸铵或硝酸铵，用于化肥生产原料。

与传统曝气方法相比，本发明的有益效果是亚硫酸盐或亚硝酸盐氧化速率快、氧化效率高、气体利用效率高和节省能量。

附图说明

图1是气相沿面放电活性物质注入氧化亚硫酸铵或亚硝酸铵方法的示意图。

图2是0.2mol/L亚硫酸铵自氧化处理与放电处理效果对比图。

图中：1反应池；2沿面放电系统；3含氧气体；4气泵；5入口；6喷头；7给沿面放电系统供电的交流高压电源；8导线；9气路管道。

具体实施方式

本发明的一种沿面放电活性物质注入氧化亚硫酸铵或亚硝酸铵的方法，是沿面放电系统放置于亚硫酸铵或亚硝酸铵的反应池中，含氧气体进入沿面放电系统的入口，在沿面放电等离子体作用下，含氧气体转变为含有臭氧和原子氧的活性气体，从沿面放电系统出口的喷头进入反应池的溶液中，在反应池中活性物质与溶液中的亚硫酸铵或亚硝酸铵反应，转化生成硫酸铵或硝酸铵。

下面结合附图和具体实施例进一步详细描述本发明，采用的亚盐浓度是0.1mol/L-0.3mol/L。

实验中采用的沿面放电系统是内径为13mm，外径为16mm的石英玻璃管；喷头为石英砂头；空气作为含氧气体，气流量为2000mL/min；反应池是高44mm，内径为50mm，壁厚2.9mm的有机玻璃管。

图2是放电管处理与传统曝气法处理亚硫酸铵的对比曲线。其中，亚硫酸铵溶液浓度为0.2mol/L、体积为400mL、处理时间为25分钟。与传统曝气法相比，沿面放电使亚硫酸铵氧化生成硫酸铵速率提高1.74倍。

此外，在下限浓度0.1mol/L及上限浓度0.3mol/L时，放电处理亚硫酸铵的转化率均可在传统曝气法的基础上提高1.3倍。