[發明專利]空氣自凈法治理煙氣二氧化硫裝置及方法

有效

• 申請號: 201410100128.5
• 申請日: 2014-03-18
• 公開（公告）號: CN103861449A
• 公開（公告）日: 2014-06-18
• 發明（設計）人: 李大塘;湯建庭;封朝霞;范超;袁芳芳;李靜
• 申請（專利權）人: 湖南科技大學
• 主分類號: B01D53/86
• 分類號: B01D53/86;B01D53/50
• 代理公司: 湘潭市匯智專利事務所(普通合伙) 43108
• 代理人: 宋向紅

技術領域

本發明屬于化學化工及環保工程技術領域，具體涉及一種空氣自凈煙氣催化脫硫裝置及方法。

背景技術

目前，在化工廠、冶煉廠、煤換油廠、煤化工廠及大型鋼鐵廠的有毒有害尾氣的治理方面，尤其是大型硫酸廠、大型鋼鐵廠的毒害氣體的處理方面，現有技術主要是采用濕法即化學吸收法來進行處理，這種方法需要利用大量的鹽（純堿、石灰石、石膏）、酸（濃硫酸）、堿（氨水或液氨、燒堿、石灰）中和反應來消除SO₂等氣體，該方法存在以下幾個主要問題：（1）酸堿鹽的耗量大，因此生產成本高；（2）占地大；（3）大量廢渣的二次污染（廢渣含硫酸鈣等）；（4）大量廢氣的二次污染（廢氣含氨氣）；（5）大量廢水的二次污染（廢水含硫酸銨、硫酸鈉等）；（6）運輸費用高；（7）對原料依賴性強。在煙道氣SO₂的處理方法上，盡管20世紀70年代發展起來的采用活性炭吸附法進行廢氣處理，然而該法的致命弱點是活性炭吸附量小。繼后雖開發了改性吸附和帶壓吸附技術提高了活性炭的吸附量，但都存在吸附平衡問題，無法達到毒害氣體零排放的高標準，另外改性吸附技術也需利用HNO₃、NH₃、HCN等酸堿。最近雖有報道硫酸廠尾氣低排放生產方法，但它僅適用以進口高純硫磺為原料的生產方法，其原料要求苛刻（純度極高），且依賴性強，不適應以普通的黃鐵礦為原料的生產工藝，缺乏普適性。

發明內容

本發明的目的之一在于針對現在技術中存在的上述缺陷，提供一種采用反應控制相轉移催化法，利用空氣自身來有效地消除煙氣中SO₂有害氣體的自凈法治理煙氣二氧化硫裝置。

本發明的上述目的是通過如下的技術方案來實現的：該空氣自凈法治理煙氣二氧化硫裝置，它包括規流填料塔，規流填料塔的底部側面設有煙氣進氣口、頂面設有凈化煙氣出氣口、中間設有流化球吸收層，塔頂內設有水和水溶性氧化態金屬鹽類催化劑及助劑的噴淋裝置，塔體內最頂部設有除霧器；水和水溶性氧化態金屬鹽類催化劑及助劑吸收液的出料口與固液分離裝置的進料口連接，固液分離裝置的出液口與減壓蒸餾裝置的進液口連接，固液分離裝置分離出的固態物送入低溫活化池；所述減壓蒸餾裝置的冷凝水出水管與所述低溫活化池連接，低溫活化池的出料口與除渣裝置連接，除渣裝置的出液口通過液體傳動裝置與規流填料塔塔頂內的噴淋裝置連接。

進一步，如果煙氣溫度高于40℃，則采用：規流填料塔內設有兩層以上的流化球吸收層，每層流化球吸收層之上設有水和水溶性氧化態金屬鹽類催化劑及助劑的噴淋裝置；最底層流化球吸收層的水和水溶性氧化態金屬鹽類催化劑及助劑的噴淋裝置通過液體傳動裝置與所述除渣裝置的出液口連接，最底層流化球吸收層的水和水溶性氧化態金屬鹽類催化劑及助劑吸收液的出料口設在規流填料塔的底部側面，并與冷卻池的進料口連接，冷卻池的出料口則通過液體傳動裝置與其上一層即第二底層流化球吸收層的水和水溶性氧化態金屬鹽類催化劑及助劑的噴淋裝置連接；第二底層流化球吸收層的水和水溶性氧化態金屬鹽類催化劑及助劑的吸收液出料口則又通過冷卻池和液體傳動裝置與其上一層即第三底層流化球吸收層的水和水溶性氧化態金屬鹽類催化劑及助劑的噴淋裝置連接；依次類推，最上層流化球吸收層的水和水溶性氧化態金屬鹽類催化劑及助劑吸收液的出料口則與所述固液分離裝置的進料口連接。

本發明的目的之二在于提供上述裝置的空氣自凈法治理煙氣二氧化硫方法，該方法包括如下順序的步驟：

（1）將煙氣送入規流填料塔的底部側面，從塔頂噴淋水和水溶性氧化態金屬鹽類催化劑及助劑；

（2）煙氣通過規流填料塔中的流化球吸收層，在煙氣溫度下，煙氣中的SO₂與煙氣中的殘留氧在噴淋液中活性催化劑及助劑的作用下，生成硫酸和無活性低價固態催化劑的固液混合物，同時吸收煙塵；

（3）將固液混合物送入固液分離裝置，分離出稀硫酸、無活性低價固態催化劑及塵渣；

（4）將步驟（3）分離出的稀硫酸送入減壓蒸餾裝置，濃縮得濃硫酸，所得冷凝水則送入低溫活化池；

（5）將步驟（3）分離出的無活性低價固態催化劑及塵渣放入低溫活化池，在40℃～100℃的溫度下，無活性低價固態催化劑與水、空氣，在一定酸度條件下活化，得耐酸、耐溫、耐水、水溶的活性高價催化劑；

（6）將上一步活化好的催化劑與塵渣從低溫活化池轉入除渣裝置除掉塵渣；

（7）將從除渣裝置分離出的活性高價催化劑溶液送入規流填料塔頂噴淋裝置，再度吸收煙氣SO₂，循環使用。