尿素-三乙醇胺吸收液同步脱硫脱硝试验

烟气中的二氧化硫和氮氧化物通常需要两套装置分别处理，设备投资和运行成本较高。尿素湿法可以在一套吸收系统里同时脱除SO₂和NOₓ，加入三乙醇胺后能缓冲吸收液pH、改善气液接触，对脱硝有一定帮助。以下是该技术路线的主要机理、试验情况和存在的问题。
一、反应机理
尿素水溶液能够吸收烟气中的SO₂和氧化态氮氧化物。三乙醇胺不参与主反应，主要起缓冲pH、减少酸性介质腐蚀的作用。
SO₂进入液相后先溶解生成亚硫酸，再与尿素水解产生的氨类物质反应，转化为硫酸铵盐，完成固定脱除。
NO本身水溶性差，需要先被烟气中的氧氧化成NO₂。NO₂溶于水生成亚硝酸和硝酸，再被尿素还原，主要生成氮气和二氧化碳，不会产生二次气态污染物。
SO₂与NOₓ共存时有一定协同作用。液相中生成的亚硫酸盐对NOₓ具有还原促进作用，因此两者同时存在时脱除效率会有所提高。
需要明确的是，该体系对NO的直接脱除能力很弱，烟气中NO的氧化比例直接决定整体脱硝效果。
二、试验装置与流程
试验采用双级串联填料吸收塔，配模拟烟气发生系统、流量控制、吸收液循环、温控和烟气检测单元。模拟烟气由N₂、SO₂、NO、O₂按比例配制。吸收液以工业尿素为主剂，三乙醇胺为添加剂，用去离子水配制。
操作流程：配制复合吸收液并控温；通入模拟烟气并稳定浓度；循环泵喷淋吸收液，与上行烟气逆流接触；记录进出口数据；改变空塔气速、液气比、尿素浓度、三乙醇胺添加量和反应温度进行对比试验；计算SO₂和NOₓ脱除效率，同时取样分析吸收液组分变化。

三、影响因素
空塔气速：气速增大，烟气停留时间缩短，气液接触变差，脱硫效率下降。气速过低则处理能力不足，需要兼顾负荷和效率。
液气比：液气比提高，气液接触面积增加，脱硫效率上升。本试验中液气比超过16 L/m³后提升趋缓，继续增加只会加大泵耗和药剂消耗。
尿素浓度：对脱硫影响相对有限，对脱硝影响明显。尿素质量分数低时还原组分不足，脱硝差；达到7%以后，再提高浓度对脱硫提升不大，反而增加药剂成本和盐类富集。
三乙醇胺添加量：少量即可发挥缓冲和传质作用。不足时缓冲效果不明显；过量会增加成本，还容易引起液相起泡，干扰气液接触。本试验常用质量分数为0.01%～0.05%。
反应温度：温度低，反应速率不足；温度高，气体溶解度下降。本试验条件下综合效果较好的温度区间为40～70℃。
SO₂与NOₓ协同：两者共存时，脱硫效率可提高1%～3%，脱硝效率可提高5%～6%，亚硫酸盐是产生协同作用的主要物质。
四、试验结果
在实验室优化工况下，脱硫效率可达95%以上，脱硝效率可达63%以上。脱硫相对稳定，受参数波动影响小；脱硝受NO氧化比例、温度、尿素浓度和pH等多重因素约束，波动更明显。
液相主要副产物为硫酸铵盐，后续有资源化回收潜力。运行中需定期外排部分循环液，控制盐类累积，防止盐析和结垢。
五、优点与局限
优点：单套装置可同步脱硫脱硝，流程相对简单，可在现有湿法脱硫设备上改造增加脱硝功能。尿素性质稳定，储运安全；反应气态产物为N₂和CO₂，无二次气态污染。三乙醇胺缓冲体系可减轻pH波动，降低设备腐蚀和结垢堵塞风险。
局限：对NO直接脱除能力弱，依赖NO₂比例。烟气以NO为主时脱硝效果有限，部分工况需要前置氧化。脱硝效率对工况变化敏感，与成熟高温脱硝工艺相比还有差距。循环液会持续富集盐类，需要配套处理，控制盐浓度。目前多为实验室小试，进入工业应用前还需中试验证，优化药剂消耗和废液处置。
六、运行注意事项
控制吸收塔操作温度，避免过高导致酸性气体溶解度下降。监测循环液pH和盐浓度，定期置换部分循环液，防止填料和喷嘴结垢。关注烟气中NO的氧化比例，NO占比过高时应评估增设预氧化单元。药剂配制和储存注意通风，外排废液按环保规范处理，不得直接排放。文中的效率数据来自实验室模拟烟气试验。实际工业烟气成分复杂，不能直接套用，应结合现场条件开展小试和中试验证。