[發明專利]一種硫化鈉處理二氧化硫煙氣工藝中高效回收單質硫的方法

無效

• 申請號: 201310193862.6
• 申請日: 2013-05-23
• 公開（公告）號: CN103274366A
• 公開（公告）日: 2013-09-04
• 發明（設計）人: 何漢兵
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: C01B17/04
• 分類號: C01B17/04;C01D5/04
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所 43114
• 代理人: 袁靖

技術領域

本發明屬于環境保護科學領域，涉及一種硫化鈉處理二氧化硫煙氣工藝中高效回收單質硫的方法，尤其是催化硫代硫酸鈉和亞硫酸氫鈉自氧化還原的方法。

背景技術

二氧化硫煙氣治理目前是環境保護最重要的內容之一，國家“十二五”規劃中預期二氧化硫排放減少8%，因此煙氣脫硫成為環保領域急需解決的問題。

現在脫硫技術可分為三類：(1)濕法：石灰石/石灰—石膏法、海水脫硫法、金屬氧化物—氧化鎂法、雙堿法、鈉堿法、氨吸收法、生物脫硫法和膜基氣體吸收法等。(2)干法：活性炭吸附法，電子束法，脈沖電暈放電煙氣脫硫技術和接觸氧化法等。(3)半干法：噴霧干燥法、NID(New?Integrated?Desulfurization)循環半干法脫硫法、回流式循環硫化床脫硫技術等。以上的方法均存在脫硫設備投資較大，高額的環保運行費用使生產企業不堪重負等問題。而且這些方法脫硫后的產物往往難以處理，形成了新的廢物污染問題。而硫化鈉吸收法可以將SO₂煙氣制取S單質，固體廢料小，脫硫率高，整個流程是一個閉路循環作業，試劑投入量較小，再加上產品是具有經濟價值的S單質，總的投資成本較小。但該工藝過程中制取S單質的關鍵步驟為硫代硫酸鈉和亞硫酸氫鈉在高溫高壓的高壓釜內發生自氧化還原反應，耗能較大。因此，需要考慮自氧化還原催化劑的應用以節能降耗。

本發明提出一種硫化鈉處理二氧化硫煙氣工藝中高效回收單質硫的方法，特別針對硫化鈉溶液吸收電廠和冶金工廠所排放的二氧化硫煙氣后進行自氧化還原反應制備單質硫，在低溫下在硫代硫酸鈉和亞硫酸氫鈉混合溶液中，加入自氧化還原催化劑，然后攪拌加熱至60-100℃，溶液呈現淡黃色后過濾自氧化還原催化劑，繼續攪拌反應1-4小時，過濾分離得到元素硫，濾液蒸發冷凍結晶得到芒硝，其催化反應式如（1）（2）所示。該催化劑的應用優點是可避免專利CN100413565C回收單質硫的過程中的高溫高壓（溫度120-240℃和高壓釜）以及亞硫酸氫鈉物質的量與硫代硫酸鈉物質的量比必須為2:1，難于控制，否則影響其單質硫的回收率。自氧化還原催化劑可重復利用且回收率為99.5%以上，硫的回收率可達到99%以上，芒硝回收率60%以上，尾氣SO₂濃度低于50ppm。可以達到低溫常壓脫硫并回收高附加值產品的目的，尾氣也能達到現行SO₂排放標準。

Na₂S₂O₃+2NaHSO₃=2S+2Na₂SO₄+H₂O????（1）

Na⁺+3NaHSO₃=S+2Na₂SO₄+H⁺+H₂O???????（2）

3Na₂S₂O₃+2H⁺=4S+2Na₂SO₄+2Na⁺+H₂O???（3）

發明內容

本發明的目的是提供一種硫化鈉處理二氧化硫煙氣工藝中高效回收單質硫的方法。利用催化劑可以催化硫代硫酸鈉和亞硫酸氫鈉發生自氧化還原反應以制備高附加值產品單質硫，還可保證單質元素硫的回收率和達到尾氣現行SO₂排放標準，可避免專利CN100413565C中的高溫高壓（溫度120-240℃和高壓釜），以利于節能降耗。

一種硫化鈉處理二氧化硫煙氣工藝中高效回收單質硫的方法，利用硫化鈉溶液吸收二氧化硫煙氣，加入自氧化還原催化劑0.5g/L-5g/L，然后攪拌加熱至60-100℃，溶液呈現淡黃色后過濾自氧化還原催化劑，繼續攪拌反應1-4小時，過濾分離得到元素硫，濾液蒸發冷凍結晶得到芒硝。

所述的二氧化硫煙氣包括電廠或冶金工廠所排放的含有二氧化硫的煙氣。

加入自氧化還原催化劑之前溶液的溫度為15-30℃。

所述的自氧化還原催化劑包括硫粉、硒粉和碲粉中的一種或幾種，粒徑為10nm-200μm。