[發明專利]一種臥式液相催化歧化及脫穩析硫的系統及其處理方法

有效

• 申請號: 202110483288.2
• 申請日: 2021-04-30
• 公開（公告）號: CN113173632B
• 公開（公告）日: 2022-05-03
• 發明（設計）人: 戴波;魏進超;楊本濤;劉克儉
• 申請（專利權）人: 中冶長天國際工程有限責任公司
• 主分類號: C02F1/70
• 分類號: C02F1/70;C02F1/72;C02F103/18;C02F101/10
• 代理公司: 北京卓恒知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11394
• 代理人: 徐樓;卜婷

本發明公開了一種臥式液相催化歧化及脫穩析硫的系統其處理方法，該系統包括臥式催化歧化反應倉、脫穩析硫反應裝置以及載硫活性炭催化裝置。臥式催化歧化反應倉上置有歧化進液管、熱介質輸出管、歧化排液管和熱介質輸入管。載硫活性炭催化裝置整體呈螺旋式結構設置在臥式催化歧化反應倉內。歧化排液管與脫穩析硫反應裝置相連通。本發明的系統結構簡單，易操作，成本低，易推廣，具備大規模應用的前景，可在50℃左右的條件下實現亞硫酸氫根離子的催化歧化反應并回收獲得硫資源。一方面降低了富硫氣體洗滌廢水中鹽分含量，另一方面實現了硫資源化的目的。極大的降低了液堿消耗，并且無二次污染產生，具有廣闊的市場前景和經濟效益。

技術領域

本發明涉及廢水處理技術，具體涉及一種臥式液相催化歧化及脫穩析硫的系統及其處理方法，屬于含亞硫酸氫鹽廢水處理和硫資源回收技術領域。

背景技術

二氧化硫是我國主要的大氣污染物之一，年排放量近2000萬噸，造成嚴重的硫資源浪費及酸雨、霧霾等大氣環境污染。隨著國家環境法律法規與標準日趨嚴格，實現二氧化硫的減排與回收已成為環保領域急需突破的重大課題。硫磺為氧族單質非金屬固體，是一種重要的化工原料，廣泛用于生產各種化工產品、火藥、火柴、顏料以及藥用品，粉末狀的硫在農業上可用作殺蟲劑和殺菌劑。而我國硫資源相對短缺，硫磺長期供不應求。將二氧化硫中的硫資源變為硫磺進行后，不僅能有效緩解我國硫資源短缺的情況，還能減少二氧化硫對環境的污染，同時為企業帶來一定的收益。該氣體經凈化、干燥、轉化、吸收等工序可以制得符合國家標準的硫資源，資源回收價值高。但是在生產硫資源過程中的凈化工序會將煙氣中的雜質及有害元素同時洗滌進入到酸性洗滌廢水中，同時煙氣中部分的二氧化硫氣體也會被水汽吸收帶入到廢水中。

一般的，由于富硫氣體中酸性物質大于堿性物質量，因此，富硫氣體洗滌廢水往往呈酸性。而當前端煙氣中存在氰化物及其衍生物時，會進入富硫氣體中并最終溶解于酸性洗滌廢水，從而增加廢水的堿度(如氰酸發生水解生成氨氮)，使酸性洗滌廢水呈中性。由于酸性洗滌廢水呈中性，會導致富硫氣體中大量的SO₂酸性氣體溶解，引起廢水中亞硫酸氫根急劇增加。檢測結果表明，無氰富硫氣體洗滌產生的酸性洗滌廢水中亞硫酸氫根濃度為2～5g/L，而含氰富硫氣體洗滌產生的酸性洗滌廢水中亞硫酸氫根濃度為240～300g/L。如此高濃度的含亞硫酸氫根的酸性洗滌廢水，若進入后續廢水處理系統，其處理難度巨大。一方面會使耗堿量急劇增大，造成液堿浪費及增大廢水排出量；此外，還會在加堿過程中，形成亞硫酸鈉鹽結晶析出，造成系統堵塞、癱瘓。

液相歧化制硫法是指利用亞硫酸氫鹽中硫元素為中間價態的特點，在高溫和催化劑的條件下發生歧化，實現單質硫的回收。針對廢水中亞硫酸氫根濃度較高，直接加堿會引起廢水系統結晶，造成堵塞的不足。早前已報道了采用“酸化吹脫法”和“沉淀法”，但這些方法都有或多或少的不足。主要為：

酸化吹脫法：利用亞硫酸氫根在酸性條件下，會變為二氧化硫逃逸，從而實現亞硫酸氫根濃度的降低。涉及到的反應為：HSO₃^-+H⁺→H₂SO₃；H₂SO₃+空氣→H₂O+SO₂↑。但該方法需外加酸溶液，會增加其總水量，且酸溶液的加入量較大。此外，該方法利用強酸制弱酸，其總鹽分最多僅能降低50％。

沉淀法：利用亞硫酸氫根與金屬陽離子形成硫酸鹽的性質，實現硫酸鹽的去除，如加入氧化鈣、氧化鎂、硫酸亞鐵、硫酸鐵、氯化鐵、氯化亞鐵、硝酸鐵、硝酸亞鐵。涉及到的反應為：SO₃^2-+沉淀劑M→MSO₃↓。該方法會產生大量的固體渣，且金屬鹽一般價格較高。