專利名稱：脫除與回收廢氣中二氧化硫的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用催化劑脫除廢氣中二氧化硫，并以硫酸的形式加以回收利用的方法。
工業(yè)生產(chǎn)中，如化工廠、鋼鐵廠、冶煉廠、電廠的生產(chǎn)過程及鍋爐燃燒過程中排放的含SO2廢氣是造成全球性酸雨危害的主要原因，而硫又是一種寶貴資源。從廢氣中脫除回收SO2，既可保護(hù)人類賴以生存的環(huán)境，又可利用有限的寶貴硫資源。因此，如何有效地脫除與回收廢氣中的SO2，凈化改善人類的生存環(huán)境是各國政府的一個重要工作目標(biāo)，也是科技界面臨的一個十分重要的技術(shù)課題。各國的科技界已在這方面做了大量的研究工作。取得了一系列的成果。
采用炭素材料脫除與回收廢氣中SO2最初的已有技術(shù)。作為脫硫劑的活性炭、活性焦是以吸附劑的形態(tài)出現(xiàn)的。由于活性炭、活性焦吸附容量低(一般≤10％)，以及處理能力低(一般＜103Nm3/h·t脫硫劑)。因此，脫硫劑需要量大，在脫硫過程中需要頻繁再生。針對該技術(shù)的不足，又相繼公開了一些改進(jìn)的技術(shù)。如專利號為BP10903306英國專利，專利號為昭49-27744日本專利，專利申請?zhí)枮?9105113.9中國專利等。這些已有技術(shù)都試圖通過添加碘或含氮化合物，使活性炭成為催化劑進(jìn)行脫硫。但這些改進(jìn)的技術(shù)都存在碘流失問題，或含氮化合物催化劑壽命短的問題，并且活性炭的脫硫容量，單位脫硫劑處理廢氣的能力等也未出現(xiàn)明顯的改進(jìn)。采用現(xiàn)有的炭素材料脫硫技術(shù)，工藝過程都要包括交替進(jìn)行的脫硫與再生及碘的補(bǔ)充。其中碘的補(bǔ)充是一個十分麻煩的問題。這些已有技術(shù)在工程上則表現(xiàn)為多塔操作，一些塔脫硫，一些塔再生，另外再進(jìn)行加碘。炭素材料脫硫劑的再生，或采用高溫加熱再生，或采用多級洗滌再生。上述問題的存在，導(dǎo)致了現(xiàn)有技術(shù)的脫除與回收廢氣中SO2的工藝流程長，生產(chǎn)設(shè)備多，投資與操作費(fèi)用高，影響了炭素材料脫硫技術(shù)在消除SO2污染和回收硫資源方面的應(yīng)用。
本發(fā)明的目的在于避免已有技術(shù)的不足之處，而提供一種脫除與再生同時連續(xù)進(jìn)行，工藝流程短，生產(chǎn)設(shè)備少，生產(chǎn)效率高的脫除與回收廢氣中SO2的方法。
本發(fā)明的目的是這樣來實(shí)現(xiàn)的含有二氧化硫溫度為20-200℃的廢氣連續(xù)地通過活性炭纖維(Activated CarbonFiber，簡稱ACF)脫硫催化劑床層，廢氣中的SO2與O2在活性炭纖維脫硫催化劑的作用下迅速反應(yīng)，生成SO3,SO3又與水反應(yīng)生成硫酸。在廢氣連續(xù)地通過活性炭纖維催化劑床層的同時，將活性炭纖維催化劑的再生洗滌劑也連續(xù)地通入活性炭纖維脫硫催化劑床層，以保持催化劑表面活性。再生洗滌劑可以是稀硫酸、水和水蒸氣三者中的至少一種。當(dāng)廢氣中的含塵量較高時，廢氣在進(jìn)入活性炭纖維脫硫催化劑床層之前，要先進(jìn)行除塵預(yù)處理，使廢氣中的含塵量不大于0.1g/m3。當(dāng)廢氣中的含O2量不足時，在廢氣進(jìn)入ACF脫硫催化劑床層之前要先進(jìn)行加氧預(yù)處理。加氧的方法可采取直接加入空氣的方法。本發(fā)明的工藝方法對于溫度為20-200℃的廢氣都適用，都可取得較好的效果。當(dāng)廢氣的溫度為80～150℃時效果則更好。從ACF脫硫催化劑床層出來的ACF脫硫催化劑再生洗滌液成為稀硫酸，再進(jìn)入噴霧流化床濃縮，即制得濃度為65-98％的產(chǎn)品硫酸。
本發(fā)明與已有技術(shù)相比具有以下比較突出的優(yōu)點(diǎn)1．本發(fā)明對廢氣溫度適用范圍寬，省掉了廢氣冷卻降溫過程及相應(yīng)的設(shè)備。已有技術(shù)對廢氣脫硫要求的溫度范圍為55-75℃，工業(yè)生產(chǎn)中排放出的廢氣或從廢熱鍋爐排放出的廢氣溫度都遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于該溫度，因此已有技術(shù)對廢氣進(jìn)行脫硫處理之前，先要對廢氣進(jìn)行冷卻降溫處理使之達(dá)到脫硫所要求的溫度范圍。本發(fā)明對溫度在20～200℃的廢氣都能適用，溫度適用范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)寬于已有技術(shù)。另外，工業(yè)生產(chǎn)中排放出的廢氣溫度和從廢熱鍋爐排放出的廢氣溫度一般都在200℃以下，因而本發(fā)明可以直接將工業(yè)生產(chǎn)中或從廢熱鍋爐中排放出的廢氣進(jìn)行脫硫處理，省掉了冷卻降溫過程及相應(yīng)的設(shè)備。
2．本發(fā)明的工藝流程非常簡單，生產(chǎn)設(shè)備的種類與數(shù)量少。已有技術(shù)的活性炭脫硫劑在脫硫過程中其表面不能更新，脫硫容量又有限，當(dāng)脫硫容量達(dá)到10％左右時，脫硫能力喪失，因而必須對脫硫劑進(jìn)行再生處理。這就是說，已有技術(shù)的脫硫過程與再生過程是分別進(jìn)行的兩個過程，在工業(yè)生產(chǎn)中則體現(xiàn)為至少要由兩個塔進(jìn)行操作，當(dāng)一個塔脫硫運(yùn)行時，另一個塔再生運(yùn)行，兩個塔交替進(jìn)行兩個運(yùn)行過程。另外，由于現(xiàn)有技術(shù)的脫硫劑活性炭含有作為催化劑的碘，碘在脫硫過程中都有不同程度的損失。為了保持活性炭脫硫催化氧化性，需要對活性炭脫硫劑適時補(bǔ)碘。因而現(xiàn)有的脫硫技術(shù)一般都含有補(bǔ)碘工藝過程和相應(yīng)的設(shè)備。而本發(fā)明是以獨(dú)特的活性炭纖維(ACF)脫硫催化劑為脫硫劑，廢氣連續(xù)通過ACF脫硫催化劑床層的同時，ACF脫硫催化劑的再生洗滌劑連續(xù)通入ACF脫硫催化劑床層，使ACF脫硫催化劑的活性表面更新。即本發(fā)明的SO2脫除與ACF脫硫催化劑表面的更新再生是同時完成的，在工業(yè)生產(chǎn)中則體現(xiàn)為用一個脫硫塔即可完成SO2的脫除與回收。另外又由于本發(fā)明所采用的活性炭纖維脫硫催化劑不含有碘，不存在碘的流失與補(bǔ)充，因而本發(fā)明的工藝流程非常短，且十分簡單，生產(chǎn)設(shè)備的種類與數(shù)量都比較少。
3．對于同樣規(guī)模的設(shè)備條件，本發(fā)明的生產(chǎn)能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于已有技術(shù)。由于本發(fā)明的脫硫與再生是同時完成的，而已有技術(shù)則是間斷交替進(jìn)行的兩個過程，因而在同樣規(guī)模的生產(chǎn)設(shè)備條件下，本發(fā)明的生產(chǎn)能力是已有技術(shù)的兩倍。另外更由于本發(fā)明采用的活性炭纖維脫硫催化劑的氣體處理能力在104Nm3/h·t脫硫劑以上，而已有技術(shù)采用的活性炭脫硫劑的氣體處理能力僅有103Nnm3/h·t脫硫劑，即本發(fā)明的廢氣處理是已有技術(shù)的10倍以上。這就是說，本發(fā)明由于采取了獨(dú)特的工藝方式和特有的脫硫劑，其生產(chǎn)能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于已有技術(shù)。換一句話來說，在同樣的生產(chǎn)能力下，本發(fā)明的設(shè)備規(guī)模與占地面積，遠(yuǎn)小于已有技術(shù)，基本投資的費(fèi)用也低得多。
4．采用本發(fā)明的工藝方法，設(shè)備運(yùn)行可靠，操作費(fèi)用低。由于已有技術(shù)的脫硫與再生是間斷交替進(jìn)行的，廢氣的進(jìn)出與再生洗滌劑的進(jìn)出要頻繁切換，廢氣與再生洗滌劑的進(jìn)出控制裝置因頻繁切換磨損失效，需要設(shè)置專門的維修人員，經(jīng)常檢查維修和更換，導(dǎo)致了生產(chǎn)設(shè)備不正常的停機(jī)與啟動，操作不穩(wěn)定。而本發(fā)明則沒有這種情況，運(yùn)行可靠，操作費(fèi)用低。
本發(fā)明除了上述優(yōu)點(diǎn)外還具有其他方面的一些優(yōu)點(diǎn)。
下面給出本發(fā)明的一個實(shí)施例，并結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
燃煤電廠煙道氣，SO2含量為0.15-0.25％，含塵量為1-3g/m3O2含量為7～10％，水氣含量為8～9％，溫度為140℃-150℃。煙道廢氣先進(jìn)入預(yù)處理塔進(jìn)行除塵處理，經(jīng)除塵處理，塵含量＜0.1g/m3的煙道氣進(jìn)入脫硫回收塔。煙道氣從脫硫回收塔的活性炭纖維脫硫催化劑床層的下方連續(xù)不斷進(jìn)入催化劑床層，同時作為再生洗滌劑的水從ACF脫硫催化劑床層的上方連續(xù)不斷地噴入，煙道氣經(jīng)氧化反應(yīng)，其SO2的去除率為95％以上，凈化后的氣體由煙囪排放。噴入的水經(jīng)過ACF脫硫催化劑床層，與SO3反應(yīng)生成濃度為20～40％的稀硫酸。該稀硫酸可以直接作為化工過程原料，也可再經(jīng)噴霧濃縮塔濃縮凈化制成65-98％硫酸產(chǎn)品。
本發(fā)明由于生產(chǎn)能力、工藝流程、生產(chǎn)設(shè)備的種類與數(shù)量都遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于已有技術(shù)，在相同的廢氣處理量條件下，基建投資費(fèi)用，設(shè)備投資費(fèi)用及運(yùn)行費(fèi)用都遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于已有技術(shù)，廢氣中的SO2去除率可達(dá)95％以上，因此有廣泛的應(yīng)用前景。
本發(fā)明是在國家科技攻關(guān)項(xiàng)目基礎(chǔ)上，經(jīng)國家自然科學(xué)基金兩次資助下完成的。
權(quán)利要求
1．一種脫除與回收廢氣中二氧化硫的方法，其特征是含有二氧化硫的溫度為20～200℃的廢氣連續(xù)地通過活性炭纖維脫硫催化劑床層，廢氣中的二氧化硫與氧在催化劑的作用下氧化反應(yīng)生成三氧化硫，同時將活性炭纖維脫硫催化劑的洗滌再生劑連續(xù)地通入活性炭纖維脫硫催化劑床層。
2．根據(jù)權(quán)利求1所述的脫除與回收廢氣中二氧化硫的方法，其特征是廢氣進(jìn)入活性炭纖維脫硫催化劑床之前，先進(jìn)行除塵處理，使廢氣中的含塵量不大于0.1g/m3。
3．根據(jù)權(quán)利要求1所述的脫除與回收廢氣中二氧化硫的方法，其特征是廢氣進(jìn)入活性碳纖維脫硫催化劑床層之前，先進(jìn)行加氧處理，使廢氣中氧的體積含量達(dá)5～18％。
4．根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的脫除與回收廢氣中二氧化硫的方法，其特征是進(jìn)入活性碳纖維脫硫催化劑床層的廢氣溫度為80～150℃。
5．根據(jù)權(quán)利要求4所述的脫除與回收廢氣中二氧化硫的方法，其特征是活性炭纖維脫硫催化劑的洗滌劑至少為稀硫酸、水、水蒸汽三者中的一種。
6．根據(jù)權(quán)利要求5所述的脫除與回收廢氣中二氧化硫的方法，其特征是從活性碳纖維脫硫催化劑床層排出的洗滌再生劑為稀硫酸，再經(jīng)噴霧流化床濃縮制得濃度為65～98％的產(chǎn)品硫酸。
全文摘要
本發(fā)明是一種脫除與回收廢氣中SO
文檔編號B01D53/50GK1215628SQ9710774
公開日1999年5月5日 申請日期1997年10月28日 優(yōu)先權(quán)日1997年10月28日
發(fā)明者尹華強(qiáng), 羅德明, 劉中正, 串亞權(quán), 胡玉英 申請人:四川聯(lián)合大學(xué)