專利名稱：脫硫劑可再生的脫硫方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種脫除廢氣二氧化硫的脫硫方法及裝置，特別涉及一種脫硫劑可再生的脫硫方法及裝置。
電力、化工、冶金等行業(yè)普遍使用的鍋爐、窯爐中中所排出的排煙廢氣中含有大量的二氧化硫，它對(duì)大氣造成嚴(yán)重的污染，是酸雨形成的主要污染源。目前，國(guó)內(nèi)外積極的展開(kāi)了煙氣脫硫的研究，取得了一定的進(jìn)展，并在實(shí)際工程中應(yīng)用推廣了一些脫硫技術(shù)和工藝。例如，最普遍采用的石灰/石灰石-石膏法，它利用石灰或石灰石可以和二氧化硫反應(yīng)的特點(diǎn)，對(duì)煙道氣體進(jìn)行濕法脫硫洗滌，達(dá)到凈化煙氣的目的；還有其他一些方法如噴霧干燥法、電子束法、氨法等等。但這些方法都有其不足之處，如石灰/石灰石-石膏法的最終脫硫副產(chǎn)物是石膏，這些石膏受到工藝和市場(chǎng)的制約，往往不能商品化，只能占用土地進(jìn)行拋棄堆放，形成二次污染；在國(guó)外一些文獻(xiàn)中提到的硫酸鈉電解再生脫硫劑的方法中，存在大量副產(chǎn)品稀硫酸難以處理、提純至商品化濃硫酸的成本高昂的缺點(diǎn)。其他的脫硫工藝方法中，有的初投資高昂，有的運(yùn)行費(fèi)高昂，有的形成二次污染，有的脫硫效率不高。這些缺點(diǎn)很大程度上制約了脫硫環(huán)保行業(yè)的發(fā)展。
本發(fā)明的目的在于提供一種低投資、低運(yùn)行費(fèi)用、脫硫效率高、無(wú)二次污染的脫硫劑可再生的脫硫方法，它尤其適合電價(jià)低廉(如火電站脫硫等)的場(chǎng)合。
為了達(dá)到上述的目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下本發(fā)明的脫硫劑可再生的脫硫方法包括如下步驟(A)用NaOH、Na2SO3和Nacl為主要成分的混合溶液作為脫硫劑，對(duì)廢氣進(jìn)行洗滌脫硫；(B)脫硫后的廢水與氣態(tài)HCl混合，SO2被置換出來(lái)；(C)置換后的廢水進(jìn)行電解再生NaOH，生成的NaOH和Nacl混合液作為脫硫劑導(dǎo)回步驟(A)循環(huán)使用，電解過(guò)程同時(shí)生成的氫氣和氯氣則導(dǎo)入HCl合成室合成氣體HCl，氣態(tài)HCl導(dǎo)回步驟(B)循環(huán)使用。
在本發(fā)明的優(yōu)選方案中，所述的步驟(A)完成后，將脫硫后的廢水沉淀或過(guò)濾，再進(jìn)行步驟(B)。
用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的方法的裝置包括至少一個(gè)脫硫洗滌塔1；至少一個(gè)SO2置換室4，該SO2置換室4通過(guò)一個(gè)裝有截流閥18的第一導(dǎo)管10與脫硫洗滌塔1相連；至少一個(gè)隔膜電解槽5，電解槽5的陽(yáng)極室通過(guò)一個(gè)第二導(dǎo)管11與SO2置換室4相連，電解槽5的陰極室通過(guò)一個(gè)第三導(dǎo)管12將溶液引回脫硫洗滌塔1；至少一個(gè)HCL合成室6，分別通過(guò)一個(gè)第四導(dǎo)管13將電解槽5的陽(yáng)極室中的氯氣，通過(guò)一個(gè)第五導(dǎo)管14將電解槽5的陰極室中的氫氣，引入該HCL合成室6中，HCL合成室6通過(guò)一個(gè)第六導(dǎo)管15將HCL合成室6中的HCL引入SO2置換室4。
在本發(fā)明的優(yōu)選方案中，所述的裝置還包括至少一個(gè)廢水收集箱2，通過(guò)一個(gè)第七導(dǎo)管7與脫硫洗滌塔1的底端相連；至少一個(gè)過(guò)濾器3，通過(guò)一個(gè)裝有泵17的第八導(dǎo)管9將廢水收集箱2中的廢水引入該過(guò)濾器3，過(guò)濾器3通過(guò)一個(gè)裝有截流閥18的第一導(dǎo)管10與SO2置換室4相連。
至少一個(gè)中間儲(chǔ)罐8，通過(guò)一個(gè)第三導(dǎo)管12將電解槽5陰極室的溶液引到該中間儲(chǔ)罐8，中間儲(chǔ)罐8再通過(guò)一個(gè)裝有泵19的第九導(dǎo)管16與脫硫洗滌塔1相連；所述的脫硫洗滌塔的頂端裝有至少一個(gè)氣體導(dǎo)出管20，底部裝有至少一個(gè)待處理氣管道21。
所述的中間儲(chǔ)罐8設(shè)有至少一個(gè)補(bǔ)充管道23。
所述的SO2置換室4設(shè)有至少一個(gè)氣體SO2導(dǎo)出管22。
由于采用上述的方法及裝置，整個(gè)脫硫和脫硫劑電解再生過(guò)程不產(chǎn)生固體廢棄物，沒(méi)有二次污染，副產(chǎn)品為高純的SO2氣體，可以加工成多種下游產(chǎn)品，市場(chǎng)需求量大，商業(yè)價(jià)值高；采用高濃度的NaOH溶液作為脫硫劑進(jìn)行脫硫，脫硫效率遠(yuǎn)比其他常用的脫硫劑高；另外，采用隔膜電解槽，費(fèi)用低；整個(gè)脫硫及脫硫劑電解再生系統(tǒng)的初投資相對(duì)較低；在電價(jià)低廉的場(chǎng)合如電站脫硫的場(chǎng)合，特別是占地較廣的情況下，其脫硫運(yùn)行費(fèi)在扣除副產(chǎn)品的銷售收入后，將大大低于現(xiàn)有常用的脫硫工藝和方法；另外，它避免了常規(guī)硫酸鈉電解再生法中產(chǎn)生大量難以處理的稀硫酸的缺點(diǎn)。


圖1為本發(fā)明所述的裝置的流程圖。
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明本發(fā)明所述的脫硫劑可再生的脫硫方法如下采用氫氧化鈉(NaOH)和亞硫酸鈉(Na2SO3)和氯化鈉(Nacl)混合溶液作為脫硫劑(其中Nacl不參與脫硫反應(yīng))，對(duì)待處理的煙氣進(jìn)行濕法洗滌脫硫，凈化后的煙氣排放至大氣。脫硫洗滌設(shè)備可以是任何一種能使用NaOH脫硫劑的脫硫塔。煙氣中的二氧化硫和脫硫劑發(fā)生以下反應(yīng)
當(dāng)煙氣中存在CO2時(shí)，發(fā)生以下反應(yīng)
當(dāng)NaOH消耗完畢后，Na2SO3可以和SO2進(jìn)一步發(fā)生反應(yīng)
可見(jiàn)，脫硫后的廢水是以Na2SO3、NaHSO3和Nacl為主要成分的溶液，當(dāng)然，視煙氣中成分的不同，脫硫廢水中可能還有一些固體懸浮物和少量的其他雜質(zhì)離子如SO42-等。
為了確保較好的脫硫劑電解再生效率，減少電解能耗，脫硫劑NaOH的濃度應(yīng)盡可能高，最好大于10％，提供的高濃度NaOH可以在脫硫洗滌塔多次自循環(huán)使用或多級(jí)洗滌，以確保NaOH全部消耗變成Na2SO3和NaHSO3；但NaOH最好不要兌稀使用，這樣會(huì)造成脫硫廢水中Na2SO3和NaHSO3的濃度較低，從而增加電解的能耗。
脫硫廢水進(jìn)入電解槽前應(yīng)采用過(guò)濾等方法將廢水中的固體懸浮物盡可能的分離出來(lái)。過(guò)濾后的脫硫廢水被導(dǎo)入置換室中，在置換室內(nèi)，HCl被導(dǎo)入，與Na2SO3和NaHSO3發(fā)生反應(yīng)
置換劑HCl來(lái)自于HCl合成室。置換室生成的SO2氣體需要導(dǎo)出。為了減少SO2溶解于溶液中，可對(duì)溶液適當(dāng)加熱升溫或減壓處理等，但盡量避免加熱至接近沸騰，否則SO2氣體中大量帶水，增加后處理的難度。
副產(chǎn)品高濃度的SO2導(dǎo)入SO2后處理工序，可以制成液體二氧化硫或高純發(fā)煙硫酸。SO2后處理工序不屬于本發(fā)明的范圍。
被置換出SO2后的脫硫廢水中此時(shí)以含有氯化鈉(NaCl)為主。
該NaCl溶液導(dǎo)入隔膜電解槽的陽(yáng)極室進(jìn)行電解再生脫硫劑。隔膜電解槽費(fèi)用低，但占地較廣。
電解槽的陽(yáng)極室溶液入口導(dǎo)入脫硫廢水；陰極室的出口則導(dǎo)出濃NaOH和Na2SO3的混合溶液。在電解槽內(nèi)發(fā)生以下電解反應(yīng)
電解產(chǎn)生的濃NaOH和Na2SO3的混合溶液作為脫硫劑導(dǎo)入脫硫洗滌塔內(nèi)，完成循環(huán)過(guò)程。
電解槽陽(yáng)極室和陰極室產(chǎn)生的氯氣和氫氣，導(dǎo)入HCl合成室內(nèi)合成HCl。其中的化學(xué)反應(yīng)為
生成的HCl導(dǎo)入置換室內(nèi)，作為置換SO2用途，完成循環(huán)過(guò)程。
由于脫硫洗滌和過(guò)濾等過(guò)程中會(huì)有溶液流失，造成鈉離子和水的減少，因此，整個(gè)脫硫及脫硫劑再生系統(tǒng)中，需補(bǔ)充NaOH和水。
如圖1所示，待處理煙氣經(jīng)過(guò)待處理煙氣管道21導(dǎo)入氣體脫硫洗滌塔1內(nèi)，以NaOH和Na2SO3混合溶液為主要成分的脫硫劑經(jīng)過(guò)裝有泵19的第九導(dǎo)管16導(dǎo)入脫硫洗滌塔1內(nèi)，脫硫劑和煙氣中的二氧化硫發(fā)生反應(yīng)，達(dá)到脫硫洗滌的目的。洗滌凈化后的氣體經(jīng)氣體導(dǎo)出管20導(dǎo)出；脫硫后的含Na2SO3和NaHSO3廢水經(jīng)第七導(dǎo)管7流入廢水收集箱2中收集，經(jīng)過(guò)裝有泵17的第八導(dǎo)管9輸?shù)竭^(guò)濾器3中，過(guò)濾后的廢水，經(jīng)過(guò)裝有截流閥18的第一導(dǎo)管10導(dǎo)至SO2置換室4中。
在SO2置換室4內(nèi)，來(lái)自過(guò)濾器3的脫硫廢水和來(lái)自HCl合成室6的HCl混合，SO2被置換出來(lái)，形成氣體，從SO2導(dǎo)出管22輸出。
置換后含稀NaCl為主的脫硫廢水，經(jīng)過(guò)第二導(dǎo)管11被導(dǎo)入電解槽5的陽(yáng)極室。在電流的作用下，發(fā)生電解反應(yīng)，陽(yáng)極室生成氯氣，同時(shí)NaCl被部分消耗，形成稀NaCl溶液，稀NaCl溶液被導(dǎo)出；陰極室生成氫氣，并同時(shí)生成NaOH和Na2SO3的混合溶液。氫氣經(jīng)過(guò)第五導(dǎo)管14、氯氣經(jīng)過(guò)第四導(dǎo)管13被引至HCl合成室6中，陰極室導(dǎo)出液則作為脫硫劑通過(guò)第三導(dǎo)管12送至中間儲(chǔ)罐8中，再經(jīng)泵19增壓后送至脫硫洗滌塔1循環(huán)使用。
小部分陽(yáng)極室導(dǎo)出液由管道導(dǎo)出，送至做硫酸根分離工序。
在HCl合成室6內(nèi)合成的濃HCl，導(dǎo)至SO2置換室4作置換SO2用途，循環(huán)使用。
補(bǔ)充用的水和NaOH或Nacl由管道23補(bǔ)充至中間儲(chǔ)罐8中，以補(bǔ)充因溶液流失等原因造成的水和NaOH的減少。
權(quán)利要求
1.一種脫硫劑可再生的脫硫方法，包括如下步驟(A)用NaOH、Na2SO3和Nacl為主要成分的混合溶液作為脫硫劑，對(duì)廢氣進(jìn)行洗滌脫硫；(B)脫硫后的廢水與氣態(tài)HCl混合，SO2被置換出來(lái)；(C)置換后的廢水進(jìn)行電解再生NaOH，生成的NaOH和Nacl混合溶液作為脫硫劑導(dǎo)回步驟(A)循環(huán)使用，電解過(guò)程同時(shí)生成的氫氣和氯氣則合成氣態(tài)HCl，氣態(tài)HCl導(dǎo)回步驟(B)循環(huán)使用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脫硫劑可再生的脫硫方法，其特征是所述的步驟(A)完成后，將脫硫后的廢水沉淀或過(guò)濾，再進(jìn)行步驟(B)。
3.一種用于實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1的方法的裝置，該裝置包括至少一個(gè)脫硫洗滌塔(1)；至少一個(gè)SO2置換室(4)，該SO2置換室(4)通過(guò)一個(gè)裝有截流閥(18)的第一導(dǎo)管(10)與脫硫洗滌塔(1)相連；至少一個(gè)隔膜電解槽(5)，電解槽(5)的陽(yáng)極室通過(guò)一個(gè)第二導(dǎo)管(11)與SO2置換室(2)相連，電解槽(5)的陰極室通過(guò)一個(gè)第三導(dǎo)管(12)將溶液引回脫硫洗滌塔(1)；至少一個(gè)HCL合成室(6)，分別通過(guò)一個(gè)第四導(dǎo)管(13)將電解槽(5)的陽(yáng)極室中的氯氣，通過(guò)一個(gè)第五導(dǎo)管(14)將電解槽(5)的陰極室中的氫氣，引入該HCL合成室(6)中，HCL合成室(6)通過(guò)一個(gè)第六導(dǎo)管(15)將HCL合成室(6)中的HCL引入SO2置換室(4)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于所述的裝置還包括至少一個(gè)廢水收集箱(2)，通過(guò)一個(gè)第七導(dǎo)管(7)與脫硫洗滌塔(1)的底端相連；至少一個(gè)過(guò)濾器(3)，通過(guò)一個(gè)裝有泵(17)的第八導(dǎo)管(9)將廢水收集箱(2)中的廢水引入該過(guò)濾器(3)，過(guò)濾器(3)通過(guò)一個(gè)裝有截流閥(18)的第一導(dǎo)管(10)與SO2置換室(4)相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于所述的裝置還包括至少一個(gè)中間儲(chǔ)罐(8)，通過(guò)一個(gè)第三導(dǎo)管(12)將電解槽(5)陰極室的溶液引到該中間儲(chǔ)罐(8)，中間儲(chǔ)罐(8)再通過(guò)一個(gè)裝有泵(19)的第九導(dǎo)管(16)與脫硫洗滌塔(1)相連；
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于所述的脫硫洗滌塔的頂端裝有至少一個(gè)氣體導(dǎo)出管(20)，底部裝有至少一個(gè)待處理氣管道(21)。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于所述的中間儲(chǔ)罐(8)設(shè)有至少一個(gè)補(bǔ)充管道(23)。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于所述的SO2置換室(4)設(shè)有至少一個(gè)氣體SO2導(dǎo)出管(22)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種低投資、低運(yùn)行費(fèi)用、脫硫效率高、無(wú)二次污染的脫硫劑可再生的脫硫方法,以及這種方法所使用的脫硫裝置。尤其適合電價(jià)低廉、占地面積廣的場(chǎng)合。
文檔編號(hào)B01D53/79GK1382518SQ0111541
公開(kāi)日2002年12月4日 申請(qǐng)日期2001年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月24日
發(fā)明者鄭智慧, 覃征遠(yuǎn), 慎義勇 申請(qǐng)人:深圳市柯雷恩環(huán)境科技有限公司