[發(fā)明專(zhuān)利]強(qiáng)化亞硫酸銨氧化的方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110496540.3
• 申請(qǐng)日: 2021-05-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113198311A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-08-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 邵磊;方夕宏;韓榕
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京化工大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B01D53/78
• 分類(lèi)號(hào): B01D53/78;B01D53/50;B01D53/86;B01D53/34;B01F9/00
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明提供了一種強(qiáng)化亞硫酸銨氧化的方法，包括：含氧化性成分的氣體從氣體進(jìn)口進(jìn)入超重力機(jī)，亞硫酸銨溶液從液體入口進(jìn)入超重力機(jī)；在超重力機(jī)的內(nèi)部，亞硫酸銨溶液與含氧化性成分的氣相接觸，氣相中的氧化性物質(zhì)進(jìn)入亞硫酸銨溶液，與亞硫酸銨發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)后液相從液體出口離開(kāi)超重力機(jī)，氣相則從氣體出口離開(kāi)超重力機(jī)。本方法利用超重力機(jī)強(qiáng)化氣液傳質(zhì)的特征，顯著提高亞硫酸銨溶液對(duì)氣相中氧化性成分的吸收效果，提升亞硫酸銨的氧化效率，具有設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、能耗低等優(yōu)勢(shì)，是一種強(qiáng)化亞硫酸銨氧化的新技術(shù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及強(qiáng)化亞硫酸銨氧化的方法，特別是采用超重力機(jī)強(qiáng)化亞硫酸銨氧化的方法。

背景技術(shù)

目前，煤炭在我國(guó)能源結(jié)構(gòu)中占主要地位，然而煤炭中含有一定硫份，為防止在利用煤炭資源過(guò)程中釋放SO₂污染環(huán)境，需采用脫硫技術(shù)進(jìn)行硫份的捕集。目前，世界上對(duì)于燃煤中硫的排放的主要應(yīng)對(duì)手段大體可分為3種：前端控制技術(shù)(燃燒前脫硫)、中端脫硫技術(shù)(燃燒中脫硫)和末端處理技術(shù)(燃燒后脫硫)，其中應(yīng)用最多的是在末端對(duì)煙氣中SO₂進(jìn)行脫除。根據(jù)脫硫產(chǎn)物形態(tài)的不同，煙氣脫硫技術(shù)大致可分為三類(lèi)：干法脫硫，半干法脫硫以及濕法脫硫。而在這三種技術(shù)中，濕法脫硫技術(shù)最為成熟。

濕法脫硫技術(shù)主要依靠堿性吸收劑與SO₂進(jìn)行反應(yīng)形成鹽。吸收劑主要包括CaCO₃，Ca(OH)₂，碳酸鈉，氨水，海水等。在濕法脫硫技術(shù)中，以CaCO₃為吸收劑的石灰石-石膏法煙氣脫硫在我國(guó)工業(yè)應(yīng)用最多，張全斌等在《中國(guó)燃煤煙氣脫硫技術(shù)回顧與展望》(科技創(chuàng)新與生產(chǎn)力，2020(05)，27-32)中指出由于石灰石價(jià)格上漲，石灰石開(kāi)采過(guò)程中污染環(huán)境，脫硫副產(chǎn)品不能得到有效利用等諸多問(wèn)題，尋找一種技術(shù)成熟、具備大型化技術(shù)替換能力的脫硫技術(shù)勢(shì)在必行。縱觀煙氣脫硫技術(shù)市場(chǎng)，氨法煙氣脫硫技術(shù)具有與石灰石-石膏濕法煙氣脫硫技術(shù)相當(dāng)?shù)拿摿蛐剩壹夹g(shù)成熟、無(wú)二次污染，滿(mǎn)足循環(huán)經(jīng)濟(jì)要求。

氨法煙氣脫硫技術(shù)以氨水為吸收劑，通過(guò)氨水與煙氣在吸收塔中逆流接觸的方式吸收煙氣中的SO₂。氨法煙氣脫硫技術(shù)主要產(chǎn)物為亞硫酸銨。由于亞硫酸銨化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定，需將其氧化成化學(xué)性質(zhì)較為穩(wěn)定的硫酸銨。硫酸銨俗稱(chēng)肥田粉，其化學(xué)式為(NH₄)₂SO₄，是一種優(yōu)良的氮肥，尤其適用于堿性土壤和缺硫土壤，作為副產(chǎn)品具有較高的價(jià)值。然而亞硫酸銨氧化速度緩慢且高濃度亞硫酸銨難以完全氧化，這一情況大大制約了氨法脫硫的進(jìn)一步發(fā)展。

超重力技術(shù)是一種用離心力場(chǎng)模擬超重力環(huán)境(≥100-1000g)的技術(shù)，其核心思路在于通過(guò)模擬超重力環(huán)境強(qiáng)化多相混合與相際傳質(zhì)。旋轉(zhuǎn)填充床是一種典型的超重力設(shè)備。在旋轉(zhuǎn)填充床中，液體被填料破碎成極大的、不斷更新的表面，曲折的流道更加劇了表面的更新。液體在高分散、高湍動(dòng)、強(qiáng)混和以及界面急速更新的情況下與氣體以極大的相對(duì)速度在彎曲孔道中接觸，極大地強(qiáng)化了傳質(zhì)過(guò)程。

多相環(huán)境在化學(xué)工程的很多單元操作中存在，如：混合，萃取，吸收，化學(xué)反應(yīng)等。其中氣-液-固體系和氣-液-液體系最為常見(jiàn)。一般來(lái)說(shuō)向氣-液兩相體系中加入第三相的主要目的可以分為以下兩種：1.第三相為催化劑相，通過(guò)引入第三相加入催化劑，或通過(guò)加入第三相完成催化劑的分離再利用；2.通過(guò)加入第三相強(qiáng)化氣-液傳質(zhì)過(guò)程。氣液傳質(zhì)過(guò)程在傳統(tǒng)化工以及生物化工中十分常見(jiàn)。在諸如精餾，吸收，生物好氧發(fā)酵等過(guò)程中，氣液傳質(zhì)都是十分重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。氣液傳質(zhì)的強(qiáng)化對(duì)于提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)和投資成本都具有重大意義，因此諸多學(xué)者嘗試用各種方法來(lái)強(qiáng)化氣液傳質(zhì)過(guò)程，如超重力技術(shù)，曝氣技術(shù)，超聲霧化技術(shù)等等。在諸多強(qiáng)化氣液傳質(zhì)的方法中，加入第三相的方法由于其能耗小，可回收等優(yōu)勢(shì)得到了眾多學(xué)者的重視。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供強(qiáng)化亞硫酸銨氧化的方法，所述亞硫酸銨溶液與含氧化性成分的氣相在超重力機(jī)內(nèi)部接觸進(jìn)行反應(yīng)，完成亞硫酸銨的氧化。