[發明專利]一種催化氧化法煙氣脫硫并氧化法副產聚合硫酸鐵的工藝

無效

• 申請號: 200710012852.2
• 申請日: 2007-09-13
• 公開（公告）號: CN101134154A
• 公開（公告）日: 2008-03-05
• 發明（設計）人: 張玉;周集體;李承宇;王國棟;郭士元
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: B01D53/50
• 分類號: B01D53/50;C01G49/16
• 代理公司: 大連理工大學專利中心
• 代理人: 侯明遠

技術領域

本發明屬于煙氣凈化技術領域，涉及一種催化氧化法煙氣脫硫并氧化法副產聚合硫酸鐵的工藝。

背景技術

我國是貧硫國家，現有硫酸資源不能滿足國民經濟快速增長的需要，每年都需要進口硫磺生產硫酸600余萬噸。在治理煙氣SO₂污染的同時充分回收利用硫資源，發展硫資源化技術，有著重要的意義。

2002年1月發布的《燃煤二氧化硫排放污染防治技術政策》中，鼓勵研究開發適合當地資源條件、并能回收硫資源的技術；鼓勵研究開發脫硫副產品處理、處置及資源化技術和裝備。而且要求建設煙氣脫硫裝置時，應同時考慮副產品的回收和綜合利用，減少廢棄物的產生量和排放量。采用回收法脫硫，一方面提高了硫資源的利用率，另一方面又減少了硫污染。

目前，我國應用的煙氣脫硫技術以石灰石/石灰濕法脫硫為主，可副產石膏。但根據現有國情，目前尚很難做到脫硫石膏的資源化，一是我國天然石膏資源豐富，而且石膏制品消費水平低，致使副產石膏銷售市場受限；二是由于我國煤質不穩定，加上設備維護，運行水平等原因，往往很難得到優質石膏；另外，該法投資和運行費用相對較高，目前作為硫資源化方法，在我國還不宜大規模應用。而且，隨著脫硫設備運行數量的不斷增加和規模的不斷擴大，脫硫副產品產量劇增，其處理問題也變得日益突出。目前脫硫副產品大多閑置堆放，形成大量的固體和液體廢棄物，既占用寶貴的土地資源又造成二次污染。

鐵和錳等過渡金屬離子液相催化氧化煙氣脫硫可以得到以稀硫酸為主的副產物，是回收法脫硫技術的一個重要研究方向。日本千代田公司開發的稀硫酸法脫硫工藝，是以含鐵離子的稀硫酸為吸收液，在氧的參與下，通過鐵離子的氧化還原循環實現了二氧化硫的催化氧化吸收，該工藝分為兩個工序，一是用稀硫酸吸收煙氣中二氧化硫，借助鐵離子的催化氧化作用，將二氧化硫氧化為硫酸的吸收-氧化工序，另一個是生成的硫酸同石灰石反應，副產石膏的工序。稀硫酸法解決了石灰法脫硫過程中的堵塞和結垢問題，但是副產物仍舊為石膏，附加值較低。

中國專利(專利號00101556.7)公開了利用鐵屑作為脫硫劑的工藝，脫硫過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，使用這種氧化工藝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題。

中國專利(申請號96106432.3)是以硫酸亞鐵為吸收劑，以過氧化氫、二氧化氮或氯酸鉀(鈉)為氧化劑，以鐵或氮氧化物為催化劑，以氫氧化鈉為調節劑，在一定的條件下，與燃煤煙氣的硫氧化合物反應生成高效水處理藥劑聚合硫酸鐵。該發明脫硫產生的亞硫酸根和亞鐵離子氧化均需要氧化劑完成，所以脫硫成本較高。

借助于鐵離子液相催化氧化煙氣脫硫，通過低成本的工藝路線副產高質量的聚合硫酸鐵產品應當是發展的方向。

發明內容

本發明的目的是提供一種催化氧化法煙氣脫硫并氧化法副產聚合硫酸鐵的工藝，用來降低脫硫運行費用，得到高質量的脫硫副產品，使脫硫過程獲得更明顯的經濟效益。

本發明的技術方案如下：

以硫酸亞鐵溶液為脫硫吸收劑，通過脫硫塔將煙氣中二氧化硫吸收并溶解在吸收液中，在O₂存在條件下，利用鐵離子在酸性條件下對亞硫酸根的催化氧化作用，脫除煙氣中的二氧化硫并轉化為硫酸，通過工藝中加入的氧化劑將亞鐵離子氧化，控制脫硫產生硫酸的量和硫酸亞鐵加入量的摩爾比在0.2∶1～0.45∶1之間，在脫硫的同時副產液體聚合硫酸鐵，在工藝中設置干燥工序，得到固體聚合硫酸鐵產品。

脫硫工藝中設置氧化塔，通過向塔內鼓入空氣，將吸收液每次在脫硫塔內循環時溶解在吸收液中未被氧化的亞硫酸根氧化為硫酸根，即煙氣中二氧化硫的脫除完全通過含鐵離子吸收液的吸收、溶解、催化氧化過程實現。

脫硫工藝中設置設置吸收液循環反應池，硫酸亞鐵溶液和氧化劑從此處加入，氧化劑在循環反應池和二價鐵離子完全反應，即二價鐵離子被氧化劑氧化的過程只在循環反應池中進行，離開循環反應池的吸收液不再含有氧化劑成分。

脫硫產生的硫酸和硫酸亞鐵氧化產生的硫酸鐵之間的水解和聚合反應過程在循環反應池、脫硫塔和氧化塔內進行。

工藝中的脫硫塔和氧化塔是填料塔、噴淋塔、鼓泡塔或篩板塔的一種。

脫硫塔、氧化塔和循環反應池控制的反應壓力為常壓，反應溫度為30～60℃，脫硫塔和氧化塔控制的液氣比范圍在1～20L/Nm³之間。

氧化塔內液體停留時間為5～60min，脫硫塔內氣體停留時間為3～15s，循環反應池內吸收液停留時間為3～20min。