專利名稱：一種資源回收鐵法煙氣脫硫工藝及其一體化裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于煙氣凈化技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種資源回收鐵法煙氣脫硫工藝及其 一體化裝置。
技術(shù)背景我國(guó)是貧硫國(guó)家，現(xiàn)有硫酸資源不能滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)快速增長(zhǎng)的需要，每年都需要進(jìn)口硫磺生產(chǎn)硫酸600余萬(wàn)噸。在治理煙氣S02污染的同時(shí)充分回收利 用硫資源，大力開(kāi)展煙氣中硫的資源化工作，發(fā)展硫資源化技術(shù)，有著重要的 意義。目前我國(guó)應(yīng)用的煙氣脫硫技術(shù)以石灰石/石灰濕法脫硫?yàn)橹?，可副產(chǎn)石膏。 但根據(jù)現(xiàn)有國(guó)情，我國(guó)天然石膏資源豐富，而且石膏制品消費(fèi)水平低，致使副 產(chǎn)石膏銷售市場(chǎng)受限，目前尚很難做到脫硫石膏的資源化。理想的煙氣脫硫技 術(shù)是脫硫劑可再生循環(huán)利用，無(wú)二次污染，能回收高質(zhì)量、有廣闊市場(chǎng)應(yīng)用前 景的脫硫副產(chǎn) 品o中國(guó)專利(申請(qǐng)?zhí)?2111928.3)公開(kāi)了鐵屑加水在催化劑存在下吸收煙氣 中S02，使之生成硫酸亞鐵的工藝路線，并設(shè)計(jì)了多功能吸收裝置脫硫，該專利 將鐵屑放置在脫硫吸收塔中的篩板上，會(huì)使脫硫系統(tǒng)阻力較大，易發(fā)生堵塞， 而且鐵屑和吸收液接觸時(shí)間短，脫硫產(chǎn)生的稀硫酸可能來(lái)不及與鐵屑完全反應(yīng)， 長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行會(huì)造成稀硫酸的積累，使脫硫率下降，所以長(zhǎng)期運(yùn)行會(huì)顯現(xiàn)出可操 作性差的問(wèn)題。中國(guó)專利(專利號(hào)00101556.7)也是利用鐵屑作為脫硫劑，脫硫過(guò)程中首
先得到硫酸亞鐵晶體，再將硫酸亞鐵晶體在高溫的氧化塔中氧化為固體聚合硫 酸鐵，使用這種亞鐵氧化工藝和一步法制取固體聚合硫酸鐵的工藝相似，不需 要添加其他氧化劑，但是可能存在亞鐵離子氧化不完全的問(wèn)題。根據(jù)我國(guó)目前的脫硫政策，我國(guó)一些電廠已建成機(jī)組和冶金企業(yè)已建成燒 結(jié)系統(tǒng)都需要增設(shè)脫硫裝置，但是這些企業(yè)在建廠時(shí)沒(méi)有預(yù)留脫硫用地，因此 在考慮脫硫方法時(shí)遇到了場(chǎng)地方面的困難。以鐵屑為脫硫劑，通過(guò)鐵離子液相 催化氧化煙氣脫硫并且副產(chǎn)聚合硫酸鐵工藝具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益，但是整套脫 硫系統(tǒng)包括脫硫過(guò)程、聚合硫酸鐵合成和干燥過(guò)程，如果各單元設(shè)備獨(dú)立設(shè)置， 占地面積較大，可能在實(shí)際中因?yàn)閳?chǎng)地問(wèn)題限制該方法的應(yīng)用，如果將脫硫、 產(chǎn)品合成甚至產(chǎn)品干燥過(guò)程在一個(gè)裝置中實(shí)現(xiàn)無(wú)疑會(huì)減少應(yīng)用中場(chǎng)地方面的障 礙。而且，在聚合硫酸鐵合成過(guò)程中，需要以硫酸亞鐵和硫酸為原料，按照一 定比例進(jìn)行氧化、水解和聚合反應(yīng)最終得到聚合硫酸鐵，如果以鐵屑為脫硫劑， 整個(gè)系統(tǒng)不額外添加硫酸，合成聚合硫酸鐵所需要的硫酸亞鐵和硫酸中的硫酸 根都要來(lái)源于煙氣中二氧化硫，所以需要在兩個(gè)反應(yīng)階段實(shí)現(xiàn)， 一個(gè)階段脫硫 產(chǎn)生硫酸后和鐵屑反應(yīng)生成硫酸亞鐵，另一個(gè)階段脫硫后產(chǎn)生硫酸，因?yàn)槊摿?在兩個(gè)反應(yīng)階段實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)90%的總脫硫效率，每個(gè)階段脫硫效率都相對(duì)比較低，大約在70%左右，這樣每個(gè)反應(yīng)階段設(shè)備體積都比較小而且液氣比也較小，可以減少設(shè)備投資和運(yùn)行費(fèi)用。不額外添加硫酸即可在脫硫過(guò)程中副產(chǎn)聚合硫酸鐵，裝置實(shí)現(xiàn)一體化，可 使以鐵屑為脫硫原料的回收法脫硫工藝更有應(yīng)用前景。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種資源回收鐵法煙氣脫硫工藝及其一體化裝置，可
以使整個(gè)脫硫并副產(chǎn)聚合硫酸鐵工藝過(guò)程更加合理，減小了占地面積，減少了 設(shè)備投資和運(yùn)行費(fèi)用，非常具有可操作性。 本發(fā)明的技術(shù)方案如下資源回收鐵法煙氣脫硫工藝中煙氣二氧化硫在連續(xù)的兩個(gè)反應(yīng)階段被脫 除，第一個(gè)反應(yīng)階段以機(jī)械加工鐵屑為脫硫劑，初始脫硫吸收液為清水，脫除 煙氣中部分二氧化硫產(chǎn)生硫酸，硫酸和鐵屑反應(yīng)生成硫酸亞鐵。第二個(gè)反應(yīng)階 段以第一個(gè)反應(yīng)階段脫硫后生成的硫酸亞鐵溶液為脫硫劑，脫除煙氣中剩余的 二氧化硫，在氧化劑存在條件下，脫硫產(chǎn)生的亞硫酸根和亞鐵離子同時(shí)被氧化， 氧化后產(chǎn)生的硫酸鐵和硫酸進(jìn)行水解和聚合反應(yīng)得到液體聚合硫酸鐵。當(dāng)煙氣 初始溫度大于16(TC時(shí)，利用煙氣本身的熱量將脫硫副產(chǎn)的液體聚合硫酸鐵干燥，得到固體聚合硫酸鐵產(chǎn)品，當(dāng)煙氣初始溫度小于16(TC時(shí)，得到的液體聚合硫酸鐵通過(guò)其他熱源干燥得到固體產(chǎn)品。脫硫的第一個(gè)反應(yīng)階段稱為脫硫-硫酸亞鐵生成段，脫硫的第二個(gè)反應(yīng)階段 稱為脫硫-聚合硫酸鐵合成段。整個(gè)工藝的脫硫率達(dá)到90% 98%，脫硫-硫酸亞鐵生成段和脫硫-聚合硫酸 鐵合成段脫除的二氧化硫的比例為1:0.2 1:0.45 。脫硫-硫酸亞鐵生成段吸收液溫度為30 60°C， Fe"農(nóng)度為0.1 1.5mol/L， 吸收液pH在2.5 5.5之間，液氣比1 20L/Nm3。脫硫-聚合硫酸鐵合成段吸收液溫度為30 60°C，總鐵濃度為1.0 3.0mol/L，液氣比1 20L/Nm3。脫硫-硫酸亞鐵生成段和脫硫-聚合硫酸鐵合成段吸收塔類型是填料塔、噴淋 塔或篩板塔的一種。脫硫-硫酸亞鐵生成段對(duì)應(yīng)獨(dú)立的鐵屑反應(yīng)池中加設(shè)有鐵屑，脫硫吸收液在
池中的停留時(shí)間為5 30min，在此脫硫產(chǎn)生的亞硫酸通過(guò)空氣氧化為硫酸，硫 酸和鐵屑反應(yīng)生成硫酸亞鐵。脫硫-聚合硫酸鐵合成段設(shè)置獨(dú)立的循環(huán)反應(yīng)池，脫硫吸收液在池中的停留 時(shí)間為5 20min，在此添加氧化劑，添加的氧化劑為氯酸鈉、氯酸鉀、雙氧水 的一種或多種組合，氧化劑的加入量需要考慮本反應(yīng)段脫除煙氣中so2的量及 本反應(yīng)段加入的硫酸亞鐵的量，當(dāng)使用氯酸鈉或氯酸鉀做氧化劑，氧化劑和脫 除S02量的摩爾比為1:3，氧化劑和本反應(yīng)段加入的硫酸亞鐵量的摩爾比為1:6， 當(dāng)使用雙氧水做氧化劑，氧化劑和脫除S02的量摩爾比為1:1，氧化劑和本反應(yīng) 段加入的硫酸亞鐵量的摩爾比為1:2。當(dāng)煙氣初始溫度大于160°C，利用煙氣干燥液體聚合硫酸鐵產(chǎn)品時(shí)，干燥部 分獨(dú)立設(shè)置或者和脫硫裝置呈一體化結(jié)構(gòu)，干燥后煙氣溫度降低到100 120°C 后進(jìn)入脫硫過(guò)程。資源回收鐵法煙氣脫硫一體化裝置，其特征在于當(dāng)煙氣溫度小于16(TC時(shí)， 裝置分為兩段，第一段為脫硫-硫酸亞鐵生成段，第二段為脫硫-聚合硫酸鐵合成 段，兩者連為一體，中間通過(guò)設(shè)置的分布板隔開(kāi)，兩段有各自獨(dú)立的反應(yīng)池， 裝置稱為脫硫合成塔。當(dāng)煙氣溫度大于160。C時(shí)，裝置分為三段，第一段為噴霧 干燥段，第二段為脫硫-硫酸亞鐵生成段，第三段為脫硫-聚合硫酸鐵合成段，三 段之間都通過(guò)分布板隔開(kāi)，裝置稱為脫硫合成干燥塔。一體化裝置分布板結(jié)構(gòu)如下沿塔徑方向分布板完全覆蓋塔徑，分布板周 邊焊接在塔壁上，分布板上均勻開(kāi)有多個(gè)圓孔做為氣體通道，每個(gè)圓孔上方焊 接有和圓孔直徑相同的等高度鋼管，鋼管高度由分布板上吸收液存量設(shè)定值決 定，分布板上的液體由分布板上方塔體上的液體出口管道流出。每個(gè)鋼管上部 側(cè)面都開(kāi)有孔道，用于作為氣體出口通道，每個(gè)鋼管上部各有一個(gè)耐腐蝕材料
做成的蓋帽，并且蓋帽將鋼管上側(cè)面所開(kāi)孔道包覆，防止吸收液從所開(kāi)設(shè)的孔 道進(jìn)入鋼管內(nèi)部而流入下一個(gè)反應(yīng)段。當(dāng)煙氣溫度大于16(TC時(shí)，脫硫合成干燥塔的噴霧干燥段上部為圓柱形結(jié) 構(gòu)，下部為圓錐形結(jié)構(gòu)，煙氣從圓柱形結(jié)構(gòu)下部進(jìn)入，從圓柱形頂部的分布板 排出，在圓錐下部設(shè)有卸料口，用來(lái)將干燥后的固體副產(chǎn)物聚合硫酸鐵從系統(tǒng) 中排出。本發(fā)明的效果和益處是煙氣中二氧化硫在兩個(gè)反應(yīng)階段被脫除，雖然總脫硫效率大于90%，但是 每個(gè)反應(yīng)階段要求的脫硫效率都較低，因此液氣比、吸收塔體積都會(huì)減小，減 少了設(shè)備投資和運(yùn)行費(fèi)用。而且當(dāng)煙氣溫度較高時(shí)，可以利用煙氣中熱量進(jìn)行 產(chǎn)品干燥，節(jié)約能量消耗，降低了運(yùn)行成本。另外，將脫硫的兩個(gè)反應(yīng)階段甚至液體副產(chǎn)品干燥過(guò)程都在一個(gè)一體化裝 置中完成，工藝流程緊湊，減少了占地面積，非常適合場(chǎng)地狹小的老機(jī)組脫硫 改造工程。


圖1是本發(fā)明使用脫硫合成塔一體化裝置時(shí)的工藝流程圖。 圖中l(wèi)脫硫風(fēng)機(jī)；2氣體分布版；3脫硫-硫酸亞鐵生成段；4分布板； 5脫硫-聚合硫酸鐵合成段；6除霧器；7出口煙道；8鐵屑反應(yīng)池；9硫酸亞鐵 液循環(huán)泵；IO鐵屑投加系統(tǒng)；11氧化風(fēng)機(jī)；12循環(huán)反應(yīng)池；13聚合硫酸鐵液 循環(huán)泵；14氧化劑儲(chǔ)槽；15氧化劑輸送泵；16過(guò)濾泵；17壓濾機(jī)；18成品液 儲(chǔ)池；19成品液計(jì)量泵；20噴霧干燥器；21包裝機(jī)。圖2是本發(fā)明使用脫硫合成干燥塔一體化裝置時(shí)的工藝流程圖。圖中l(wèi)脫硫風(fēng)機(jī)；2氣體分布板；3脫硫-硫酸亞鐵生成段；4第一層分布 板；5脫硫-聚合硫酸鐵合成段；6除霧器；7出口煙道；8鐵屑反應(yīng)池；9硫酸 亞鐵液循環(huán)泵；IO鐵屑投加系統(tǒng)；ll氧化風(fēng)機(jī)；12循環(huán)反應(yīng)池；13聚合硫酸 鐵液循環(huán)泵；14氧化劑儲(chǔ)槽；15氧化劑輸送泵；16過(guò)濾泵；17壓濾機(jī)；18成品液儲(chǔ)池；19成品液計(jì)量泵；20噴霧干燥段；21包裝機(jī)；22第二層分布板。 圖3是本發(fā)明的一體化裝置中分布板俯視圖。 圖中l(wèi)多孔板；2氣體出口管；3管帽。 圖4是本發(fā)明的一體化裝置中分布板側(cè)視圖。圖中l(wèi)多孔板；2氣體出口管；3管帽；4氣體出口管上的孔道。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合技術(shù)方案和附圖詳細(xì)敘述本發(fā)明的具體實(shí)施方式
。以圖1為例，通過(guò)工藝中設(shè)置的脫硫風(fēng)機(jī)1將煙氣送入一體化裝置，經(jīng)過(guò)氣體分布板2煙氣均勻進(jìn)入進(jìn)入脫硫-硫酸亞鐵生成段3，在此初始脫硫吸收液 為清水，在塔內(nèi)煙氣中二氧化硫被吸收溶解產(chǎn)生酸，在鐵屑反應(yīng)池8中，鐵屑和脫硫產(chǎn)生的酸作用產(chǎn)生硫酸亞鐵，隨后通過(guò)鐵離子對(duì)亞硫酸根的催化氧化作 用，二氧化硫溶解產(chǎn)生的亞硫酸根被氧化為硫酸根，從而煙氣中的部分二氧化硫被脫除。本反應(yīng)段的吸收液通過(guò)硫酸亞鐵液循環(huán)泵9在脫硫-硫酸亞鐵生成段和鐵屑反應(yīng)池之間不斷循環(huán)，當(dāng)吸收液中硫酸亞鐵濃度達(dá)到一定值時(shí)，將吸收液排放到循環(huán)反應(yīng)池12進(jìn)行脫硫和聚合硫酸鐵合成等一系列過(guò)程。本反應(yīng)階段 需要鐵屑投加系統(tǒng)10不斷向鐵屑反應(yīng)池中補(bǔ)充鐵屑，需要氧化風(fēng)機(jī)11不斷向鐵屑反應(yīng)池中曝氣以促進(jìn)鐵離子催化氧化亞硫酸根反應(yīng)進(jìn)行。煙氣脫除部分二氧化硫后經(jīng)過(guò)分布板4進(jìn)入脫硫-聚合硫酸鐵合成段5，在此利用脫硫-硫酸亞鐵生成段產(chǎn)生的硫酸亞鐵為脫硫吸收劑，通過(guò)氧化劑輸送泵15將氧化劑儲(chǔ)槽14中的氧化劑定量加入循環(huán)反應(yīng)池12，煙氣與由塔上部流下
的吸收液逆流接觸，脫除煙氣中另一部分二氧化硫，吸收液通過(guò)聚合硫酸鐵液 循環(huán)泵13在脫硫-聚合硫酸鐵合成段和循環(huán)反應(yīng)池不斷循環(huán)，而硫酸亞鐵和脫硫 產(chǎn)生的硫酸會(huì)發(fā)生一系列氧化、水解和聚合反應(yīng)，得到液體聚合硫酸鐵初級(jí)產(chǎn)品，初級(jí)產(chǎn)品通過(guò)過(guò)濾泵16壓濾機(jī)17過(guò)濾去除粉塵和雜質(zhì)，隨后進(jìn)入成品液 儲(chǔ)池18,通過(guò)成品液計(jì)量泵19將達(dá)到國(guó)家質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的液體聚合硫酸鐵副產(chǎn)品送 入噴霧干燥器20干燥，粉末狀的干燥產(chǎn)品從噴霧干燥段下部出口排出，經(jīng)包裝 機(jī)21包裝后固體副產(chǎn)品可以入庫(kù)或銷售。凈化后的煙氣經(jīng)過(guò)除霧器6除去煙氣 中所帶水分后進(jìn)入煙氣排放通道7后排放，控制一定的煙氣在一體化裝置內(nèi)的 停留時(shí)間，可以獲得90%以上的脫硫率。通過(guò)上述的工藝過(guò)程，煙氣中的二氧化硫被脫除，并得到脫硫副產(chǎn)物固體 聚合硫酸鐵。以圖2為例，通過(guò)工藝中設(shè)置的脫硫風(fēng)機(jī)1將煙氣送入一體化裝置，經(jīng)過(guò) 氣體分布板2煙氣均勻進(jìn)入噴霧干燥段20，在此利用煙氣熱量將液體聚合硫酸 鐵副產(chǎn)品干燥，粉末狀的干燥產(chǎn)品從噴霧干燥段下部出口排出，經(jīng)包裝機(jī)21包 裝后固體副產(chǎn)品可以入庫(kù)或銷售。煙氣在噴霧干燥段降溫后經(jīng)過(guò)第一層分布板4進(jìn)入脫硫-硫酸亞鐵生成段3， 在此初始脫硫吸收液為清水，在塔內(nèi)煙氣中二氧化硫被吸收溶解產(chǎn)生酸，在鐵 屑反應(yīng)池8中，鐵屑和脫硫產(chǎn)生的酸作用產(chǎn)生鐵離子，隨后通過(guò)鐵離子對(duì)亞硫 酸根的催化氧化作用，二氧化硫溶解產(chǎn)生的亞硫酸根被氧化為硫酸根，從而煙 氣中的部分二氧化硫被脫除。本反應(yīng)段的吸收液通過(guò)硫酸亞鐵液循環(huán)泵9在脫 硫-硫酸亞鐵生成段和鐵屑反應(yīng)池之間不斷循環(huán)，當(dāng)吸收液中硫酸亞鐵濃度達(dá)到 一定值時(shí)，將吸收液排放到循環(huán)反應(yīng)池12進(jìn)行脫硫和聚合硫酸鐵合成等一系列 過(guò)程。本反應(yīng)階段需要鐵屑投加系統(tǒng)10不斷向鐵屑反應(yīng)池中補(bǔ)充鐵屑，需要氧 化風(fēng)機(jī)11不斷向鐵屑反應(yīng)池中曝氣以促進(jìn)鐵離子催化氧化亞硫酸根反應(yīng)進(jìn)行。 煙氣脫除部分二氧化硫后通過(guò)第二層分布板22進(jìn)入脫硫-聚合硫酸鐵合成段5，在此利用脫硫-硫酸亞鐵生成段產(chǎn)生的硫酸亞鐵為脫硫吸收劑，通過(guò)氧化 劑輸送泵15將氧化劑儲(chǔ)槽14中的氧化劑定量加入循環(huán)反應(yīng)池12，煙氣與由塔 上部流下的吸收液逆流接觸，脫除煙氣中另一部分二氧化硫，吸收液通過(guò)聚合 硫酸鐵液循環(huán)泵13在脫硫-聚合硫酸鐵合成段和循環(huán)反應(yīng)池不斷循環(huán)，而硫酸亞 鐵和脫硫產(chǎn)生的硫酸會(huì)發(fā)生一系列氧化、水解和聚合反應(yīng)，得到液體聚合硫酸 鐵初級(jí)產(chǎn)品，初級(jí)產(chǎn)品通過(guò)過(guò)濾泵16經(jīng)壓濾機(jī)17過(guò)濾去除粉塵和雜質(zhì)，隨后 進(jìn)入成品液儲(chǔ)池18，通過(guò)成品液計(jì)量泵19將達(dá)到國(guó)家質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的液體聚合硫酸 鐵副產(chǎn)品送入噴霧干燥段干燥。凈化后的煙氣經(jīng)過(guò)除霧器6除去煙氣中所帶水 分后進(jìn)入煙氣排放通道7后排放，控制一定的煙氣在一體化裝置內(nèi)的停留時(shí)間， 可以獲得90%以上的脫硫率。通過(guò)上述的工藝過(guò)程，煙氣中的二氧化硫被脫除，煙氣中的余熱得到合理 利用，并得到脫硫副產(chǎn)物固體聚合硫酸鐵。實(shí)施例l一個(gè)75t/h的燃煤熱電鍋爐，煙氣流量為10萬(wàn)NmVh， S02含量為 1500mg/Nm3，煙氣溫度為130°C，按照本發(fā)明的工藝，離開(kāi)脫硫塔時(shí)，脫硫尾 氣中S02含量150mg/Nm3，煙氣溫度為5(TC，脫硫效率90%。一體化裝置直徑為6m，總高為30m，兩個(gè)反應(yīng)階段均為填料結(jié)構(gòu)，填料為 階梯環(huán)，增強(qiáng)聚丙烯材質(zhì)，公稱直徑50mm脫硫塔氣體總有效停留時(shí)間為lis脫硫塔液氣比兩個(gè)反應(yīng)階段均為5L/NmS，每個(gè)階段吸收液流量均為500m3/h 脫硫塔兩個(gè)反應(yīng)階段、循環(huán)反應(yīng)池和鐵屑反應(yīng)池的反應(yīng)壓力為常壓，反應(yīng)
溫度為50°C氧化劑為氯酸鈉，溶液初始濃度為20%，補(bǔ)充量為180L/h 循環(huán)反應(yīng)池吸收液停留時(shí)間為6min 鐵屑反應(yīng)池吸收液停留時(shí)間為15min脫硫-硫酸亞鐵合成段和脫硫-聚合硫酸鐵合成段的脫硫量摩爾比為1:0.3 脫除煙氣中二氧化硫量和鐵屑加入量的摩爾比為1.3:1 脫除煙氣中二氧化硫量972噸/年 鐵屑消耗量654.3噸/年氧化劑98%純度的工業(yè)氯酸鈉需求量338.50噸/年 聚合硫酸鐵生產(chǎn)量液體產(chǎn)品5947.9噸/年或固體產(chǎn)品3443.5噸/年實(shí)施例2一個(gè)220t/h的燃煤熱電鍋爐，煙氣流量為25萬(wàn)NmVh， S02含量為 1500mg/Nm3，煙氣溫度為130°C，按照本發(fā)明的工藝，離開(kāi)脫硫塔時(shí)，脫硫尾 氣中S02含量150mg/Nm3，煙氣溫度為5(TC，脫硫效率90%。一體化裝置直徑為8.5m，總高為34m，兩個(gè)反應(yīng)階段均為填料結(jié)構(gòu)，填料 為階梯環(huán)，增強(qiáng)聚丙烯材質(zhì)，公稱直徑50mm脫硫塔氣體總有效停留時(shí)間為lis脫硫塔液氣比兩個(gè)反應(yīng)階段均為5L/Nm3，每個(gè)階段吸收液流量均為 1250m3/h脫硫塔兩個(gè)反應(yīng)階段、循環(huán)反應(yīng)池和鐵屑反應(yīng)池的反應(yīng)壓力為常壓，反應(yīng) 溫度為50°C氧化劑為氯酸鈉，溶液初始濃度為20%，補(bǔ)充量為450L/h 循環(huán)反應(yīng)池吸收液停留時(shí)間為6min
鐵屑反應(yīng)池吸收液停留時(shí)間為15min脫硫-硫酸亞鐵合成段和脫硫-聚合硫酸鐵合成段的脫硫量摩爾比為1:0.3 脫除煙氣中二氧化硫量和鐵屑加入量的摩爾比為1.3:1 脫除煙氣中二氧化硫量2430噸/年 鐵屑消耗量1635.6噸/年氧化劑98%純度的工業(yè)氯酸鈉需求量846.40噸/年 聚合硫酸鐵生產(chǎn)量液體產(chǎn)品14869.2噸/年或固體產(chǎn)品8608.5噸/年。
權(quán)利要求
1、一種資源回收鐵法煙氣脫硫工藝，其特征在于煙氣中二氧化硫在連續(xù)的兩個(gè)反應(yīng)階段被脫除，第一個(gè)反應(yīng)階段以機(jī)械加工鐵屑為脫硫劑，初始脫硫吸收液為清水，脫除煙氣中部分二氧化硫產(chǎn)生硫酸，硫酸和鐵屑反應(yīng)生成硫酸亞鐵；第二個(gè)反應(yīng)階段以第一個(gè)反應(yīng)階段脫硫后生成的硫酸亞鐵溶液為脫硫劑，脫除煙氣中剩余的二氧化硫，在氧化劑存在條件下，脫硫產(chǎn)生的亞硫酸根和亞鐵離子同時(shí)被氧化，氧化后產(chǎn)生的硫酸鐵和硫酸進(jìn)行水解和聚合反應(yīng)得到液體聚合硫酸鐵；當(dāng)煙氣初始溫度大于160℃時(shí)，利用煙氣本身的熱量將脫硫副產(chǎn)的液體聚合硫酸鐵干燥，得到固體聚合硫酸鐵產(chǎn)品，當(dāng)煙氣初始溫度小于160℃時(shí)，得到的液體聚合硫酸鐵通過(guò)其他熱源干燥得到固體產(chǎn)品。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種資源回收鐵法煙氣脫硫工藝，其特征是脫硫 的第一個(gè)反應(yīng)階段稱為脫硫-硫酸亞鐵生成段，脫硫的第二個(gè)反應(yīng)階段稱為脫硫-聚合硫酸鐵合成段。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種資源回收鐵法煙氣脫硫工藝，其特征是整個(gè) 工藝的脫硫率達(dá)到90% 98%，脫硫-硫酸亞鐵生成段和脫硫-聚合硫酸鐵合成段 脫除的二氧化硫的比例為1:0.2 1:0.45。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種資源回收鐵法煙氣脫硫工藝，其特征是脫硫 -硫酸亞鐵生成段吸收液溫度為30 60"C， Fe^濃度為0.1 1.5mol/L，吸收液pH 在2.5 5.5之間，液氣比1 20L/Nm3。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種資源回收鐵法煙氣脫硫工藝，其特征是脫硫 -聚合硫酸鐵合成段吸收液溫度為30 6(TC，總鐵濃度為1.0 3.Omol/L，液氣比 1 20L/Nm3。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種資源回收鐵法煙氣脫硫工藝，其特征是脫硫 -硫酸亞鐵生成段和脫硫-聚合硫酸鐵合成段吸收塔類型是填料塔、噴淋塔或篩板 塔的一種。
7、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種資源回收鐵法煙氣脫硫工藝，其特征是脫硫 -硫酸亞鐵生成段對(duì)應(yīng)獨(dú)立的鐵屑反應(yīng)池中加設(shè)有鐵屑，脫硫吸收液在池中的停留時(shí)間為5 30min，在此脫硫產(chǎn)生的亞硫酸通過(guò)空氣氧化為硫酸，硫酸和鐵屑 反應(yīng)生成硫酸亞鐵。
8、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種資源回收鐵法煙氣脫硫工藝，其特征是脫硫 -聚合硫酸鐵合成段設(shè)置獨(dú)立的循環(huán)反應(yīng)池，脫硫吸收液在池中的停留時(shí)間為 5 20min，在此添加氧化劑，添加的氧化劑為氯酸鈉、氯酸鉀、雙氧水的一種 或多種組合，氧化劑的加入量需要考慮本反應(yīng)段脫除煙氣中S02的量及本反應(yīng) 段加入的硫酸亞鐵的量，當(dāng)使用氯酸鈉或氯酸鉀做氧化劑，氧化劑和脫除S02 量的摩爾比為1:3，氧化劑和本反應(yīng)段加入的硫酸亞鐵量的摩爾比為1:6，當(dāng)使 用雙氧水做氧化劑，氧化劑和脫除S02的量摩爾比為1:1，氧化劑和本反應(yīng)段加 入的硫酸亞鐵量的摩爾比為1:2。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種資源回收鐵法煙氣脫硫工藝，其特征是當(dāng)煙 氣初始溫度大于16(TC，利用煙氣干燥液體聚合硫酸鐵產(chǎn)品時(shí)，干燥部分獨(dú)立設(shè) 置或者和脫硫裝置呈一體化結(jié)構(gòu)，干燥后煙氣溫度降低到100 12(TC后進(jìn)入脫 硫過(guò)程。
10、 一種資源回收鐵法煙氣脫硫一體化裝置，其特征在于當(dāng)煙氣溫度小 于16(TC時(shí)，裝置分為兩段，第一段為脫硫-硫酸亞鐵生成段，第二段為脫硫-聚 合硫酸鐵合成段，兩者連為一體，中間通過(guò)設(shè)置的分布板隔開(kāi)，兩段有各自獨(dú) 立的反應(yīng)池，裝置稱為脫硫合成塔；當(dāng)煙氣溫度大于160。C時(shí)，裝置分為三段， 第一段為噴霧干燥段，第二段為脫硫-硫酸亞鐵生成段，第三段為脫硫-聚合硫酸 鐵合成段，三段之間都通過(guò)分布板隔開(kāi)，裝置稱為脫硫合成干燥塔。
11、 根據(jù)權(quán)利要求10所述的一種資源回收鐵法煙氣脫硫一體化裝置，分布 板結(jié)構(gòu)特征在于沿塔徑方向分布板完全覆蓋塔徑，分布板周邊焊接在塔壁上， 分布板上均勻開(kāi)有多個(gè)圓孔做為氣體通道，每個(gè)圓孔上方焊接有和圓孔直徑相 同的等高度鋼管，鋼管高度由分布板上吸收液存量設(shè)定值決定，分布板上的液 體由分布板上方塔體上的液體出口管道流出；每個(gè)鋼管上部側(cè)面都開(kāi)有孔道， 用于作為氣體出口通道，每個(gè)鋼管上部各有一個(gè)耐腐蝕材料做成的蓋帽，并且 蓋帽將鋼管上側(cè)面所開(kāi)孔道包覆，防止吸收液從所開(kāi)設(shè)的孔道進(jìn)入鋼管內(nèi)部而 流入下一個(gè)反應(yīng)段。
12、 根據(jù)權(quán)利要求10所述的一種資源回收鐵法煙氣脫硫一體化裝置，其特征是當(dāng)煙氣溫度大于160'C時(shí)，脫硫合成干燥塔的噴霧干燥段上部為圓柱形結(jié)構(gòu)，下部為圓錐形結(jié)構(gòu)，煙氣從圓柱形結(jié)構(gòu)下部進(jìn)入，從圓柱形頂部的分布板 排出，在圓錐下部設(shè)有卸料口，用來(lái)將干燥后的固體副產(chǎn)物聚合硫酸鐵從系統(tǒng) 中排出。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種資源回收鐵法煙氣脫硫工藝及其一體化裝置，脫硫工藝中煙氣二氧化硫在連續(xù)的兩個(gè)反應(yīng)階段被脫除，第一個(gè)反應(yīng)階段以機(jī)械加工鐵屑為脫硫劑，初始脫硫吸收液為清水，脫除煙氣中部分二氧化硫生成硫酸亞鐵，第二個(gè)反應(yīng)階段以第一個(gè)反應(yīng)階段脫硫后生成的硫酸亞鐵為脫硫劑，脫除煙氣中剩余的二氧化硫，在氧化劑存在條件下，生成脫硫副產(chǎn)物聚合硫酸鐵。當(dāng)煙氣溫度小于160℃時(shí)，一體化裝置分為兩段，可完成脫硫和聚合硫酸鐵合成過(guò)程，當(dāng)煙氣溫度大于160℃時(shí)，一體化裝置分為三段，可完成脫硫、聚合硫酸鐵合成和干燥過(guò)程。本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)煙氣中硫資源的回收，占地面積小，并且可以合理利用煙氣余熱，節(jié)約能量消耗。
文檔編號(hào)C01G49/14GK101116791SQ200710012850
公開(kāi)日2008年2月6日 申請(qǐng)日期2007年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月13日
發(fā)明者周集體, 玉 張, 李承宇, 王國(guó)棟, 郭士元 申請(qǐng)人:大連理工大學(xué)