氯酸氧化工艺( TriNOx- NOxSorb)
1 工艺流程
TriNOx- NOxSorb 工艺采用氧化吸收塔和碱式吸收塔两段工艺。氧化吸收塔是采用氧化剂HClO3 来氧化NO 和SO2 及有毒金属, 碱式吸收塔则作为后续工艺, 采用Na2S 及NaOH 作为吸收剂, 吸收残余的碱性气体。
2 化学反应机理
2.1 氯酸氧化NOx 的反应机理
理论上讲, NO 与HClO3 反应先产生ClO2 和 NO2, NO 与HClO3 摩尔比为1∶2。反应式为:
NO+2HClO3→NO2+2ClO2+H2O (1)
ClO2 进一步与气液两相中的NO 与NO2 反应:
5NO+2ClO2+H2O→2HCl+5NO2 (2) 5NO2+ClO2+3H2O→HCl+5HNO3 (3)
净反应为:
5NO2+ClO2+4H2O→3HCl+5HNO3 (4)
对(1) 、(4) 2 个反应方程式进行整理得:
3NO+6HClO+5H2O→6HCl+3NO2+10HNO3 (5)
2.2 氯酸氧化SO2 的反应机理
SO2与HC1O3 的反应式为:
SO2+2HClO3→SO3+2ClO2+H2O SO3+H2O→H2SO4 (6)
净反应为:
SO2+HClO3→H2SO4+2ClO2 (7)
产生的副产品ClO2 与多余的SO2在气相中反应:
SO2+ClO2→4SO3+Cl2 (8)
产生的Cl2 进一步与H2O 和SO3 在气相、液相中反应, 生成HCl 和SO3。
Cl2+H2O→HCl+HClO (9) SO2+HClO→SO3+HCl (10)
对式(7) ~(10) 进行整理:
6SO2+2HClO3+6H2O→6H2SO4+2HCl (11)
2.3 工艺的优越性及存在的问题
(1) 与高氧化态的氮的氧化物气体, 如NO2、N2O3 相比, NO 在液相中的溶解度极低, 因此很难在液相烟气治理工艺中被同时脱除, 而采用氯酸则能很好地吸收NO。
(2)HClO3 与NO, SO2 反应生成ClO2, 作为反应中间体, ClO2 在提高脱除效率方面发挥了重要作用。
(3) 操作温度低, 该工艺可在常温下运行。
(4) 该工艺不存在催化剂中毒、失活或随反应时间的增长催化能力下降等问题。而且由于采用湿式洗涤系统, 可以处理含有较大颗粒的烟气, 对NOx、 SO2 及有毒金属有较高的脱除率。有关学者采用 NaClO2/NaOH、KMnO4/NaOH 等强氧化剂进行了同时脱除SO2 和NOx 的研究, 并取得了较好的效果。
(5) 产生酸性废液, 经过浓缩处理, 可作为制酸原料使用, 但存在运输及贮存安全等问题。
(6) 氯酸对设备腐蚀性较强, 需加防腐内衬, 增加了投资费用。同时阻碍此类工艺的广泛应用。
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