CN103007718B - 一种烟气湿式氧化还原脱硫及资源化利用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种烟气湿式氧化还原脱硫及资源化利用方法,包括将含有SO2的烟气通入酸性三价铁吸收液中,在0-100℃的温度条件下,吸收二氧化硫生成硫酸盐溶液,最终实现烟气脱硫目的。二氧化硫溶于水后,被三价铁氧化生成硫酸亚铁水溶液。将该溶液通入氧化剂进行氧化,使二价铁转化为三价铁,循环用于吸收烟气中二氧化硫。经多次循环后,烟气脱硫的吸收液中硫酸根的浓度会明显增高,可适时进行分离、纯化、结晶,制得硫酸铁或氯化铁,实现资源化利用。

Description

一种烟气湿式氧化还原脱硫及资源化利用方法
技术领域
本发明涉及烟气的净化方法,特别涉及一种烟气湿式氧化还原脱硫及资源化利用方法。
背景技术
燃料燃烧生成的气体中含有有害成分硫氧化物,其中主要是二氧化硫及微量的三氧化硫。消除二氧化硫,使排放气体净化的工艺过程叫脱硫。
国内外应用脱硫技术途径有三种:燃烧前脱硫、燃烧中脱硫和燃烧后脱硫。燃烧前脱硫的主要是采用物理、化学或生物方式对锅炉使用的原煤进行清洗,将煤中的硫部分除掉,使煤得以净化;燃烧中脱硫技术是在煤燃烧过程中进行脱硫处理,即在煤中掺烧固硫剂固硫,固硫物质随炉渣排出;燃烧后脱硫技术是在煤燃烧后进行脱硫处理,即对尾部烟气进行脱硫处理,净化烟气,降低烟气中的SO2排放量,即烟气脱硫。
烟气脱硫(FGD)是在烟道处加装脱硫设备对烟气进行脱硫的方法。是目前世界上大规模商业化应用的脱硫技术,是控制SO2最行之有效的途径。
烟气脱硫可分为湿法和干法(包括半干法)两种。其中典型的技术有石灰石/石膏法,喷雾干燥法,电子束法、氨法,镁法等。
干法脱硫工艺利用粉状或颗粒状吸收剂,通过吸附、催化反应或高能电子电解等作用除去烟气中的SO2。反应在无液相介入的完全干燥状态下进行,反应物亦为干粉状,不存在腐蚀和结垢等问题。相对于湿法脱硫技术,干法脱硫技术具有耗水量少、不造成二次污染、硫便于回收等优点,但由于气固反应速率较低,致使脱硫过程空速低、设备庞大,脱硫率不及湿法。
湿法石灰石-石膏烟气脱硫以其技术成熟、脱硫效率高和对机组的适应性较强而成为应用最多的技术,特别是大型燃烧装置的烟气脱硫。而湿法FGD工艺的缺点是设备庞大,占地面积大,投资和运行费用高,耗水量大,且存在二次污染。
烟气脱硫要形成环保产业,必须走资源化利用的道路,开发无二次污染,耗水少的脱硫技术。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种烟气湿式氧化还原脱硫及资源化利用方法。
本发明提供一种烟气湿式氧化还原脱硫及资源化利用方法,包括:将含有SO2的烟气通入酸性三价铁溶液中,在0-100℃的温度条件下进行吸收,而后将硫酸盐溶液进行氧化处理,使待处理烟气达到清洁化的同时实现资源化利用。
进一步地,将含有SO2的烟气通入酸性三价铁溶液中,在0-100℃的温度条件下进行吸收,吸收二氧化硫生成硫酸盐溶液,而后将硫酸盐溶液进行氧化处理,使待处理烟气达到清洁化的同时实现资源化利用。
进一步地,将含有SO2的烟气通入酸性三价铁溶液中,在1个大气压、0-100℃的温度条件下进行吸收,反应0-1.5h,二氧化硫先溶于水生成亚硫酸根离子,接着被三价铁氧化生成硫酸根离子,同时三价铁变成二价铁,生成硫酸盐溶液,而后将硫酸盐溶液进行氧化处理,使待处理烟气达到清洁化的同时实现资源化利用。
进一步地,将含有SO2的烟气通入酸性三价铁溶液中,在0-100℃的温度条件下进行吸收,反应0-1.5h,二氧化硫先溶于水生成亚硫酸根离子,接着被三价铁氧化生成硫酸根离子,同时三价铁变成二价铁,生成硫酸盐溶液,而后将硫酸盐溶液进行氧化处理,使待处理烟气达到清洁化的同时实现资源化利用。
进一步地,所述烟气包括:所有燃料高温燃烧产生的含SO2气体。
进一步地,所述酸性三价铁溶液包括:氯化铁或硫酸铁,其溶液中三价铁溶液的浓度应控制在1-3mol/L。
进一步地,所述酸性三价铁溶液中初始氢离子浓度为0.6-1mol/L。
进一步地,所述酸性三价铁溶液中氢离子浓度为0.3-2mol/L。
进一步地,向上述吸收二氧化硫后生成的硫酸盐溶液中通入氧化剂进行氧化处理,使硫酸盐溶液中二价铁转化为三价铁,所得三价铁溶液循环用于吸收待处理烟气。
进一步地,将所述多次循环利用后的高浓度硫酸盐溶液进行分离、纯化、结晶,得到硫酸铁或氯化铁,实现烟气脱硫液的资源化利用。
进一步地,所述氧化剂包括氧气或臭氧。
本发明提供一种烟气湿式氧化还原脱硫及资源化利用方法,不仅可以实现烟气净化的目的,而且还可以将烟气中的二氧化硫最终作为硫资源回收,真正实现节能减排,循环经济,变废为宝,潜在经济效益巨大。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种烟气湿式氧化还原脱硫及资源化利用方法的流程示意图。
具体实施方式
参见图1,本发明采用三价铁酸性溶液做含二氧化硫烟气的吸收液,三价铁浓度控制在1-3mol/L,酸性介质中氢离子浓度为0.6-1mol/L,在0-100℃的温度条件下,吸收二氧化硫,经后处理达到烟气净化的目的。其中三价铁溶液包括氯化铁和/或硫酸铁等;酸介质中的酸的种类包括:盐酸和/或硫酸。
二氧化硫易溶于水,之后被三价铁所氧化生成硫酸盐溶液。该溶液通入氧化剂进行氧化处理,使二价铁转化为三价铁,再做二氧化硫的吸收液,循环利用。
经多次循环后,烟气脱硫的吸收液中硫酸根的浓度会明显增高,可适时进行分离、纯化、结晶,制得硫酸铁或氯化铁,实现烟气脱硫液的资源化。
实施例1
取氢离子浓度为1mol/L,三价铁浓度为2.0mol/L的三氯化铁溶液125mL,于30℃,1个大气压下下通入二氧化硫,通入量为0.125mol,反应时间为0-1.5h,吸收液变浅。检测结果是:氢离子浓度=1.56mol/L,Fe2+=1.47mol/L,硫酸根浓度为0.81mol/L。
将上述吸收二氧化硫后生成溶液中通入过量的氧气,使溶液中的二价铁变成三价铁,所得三价铁溶液循环用于吸收二氧化硫。
重复前述操作,经三次循环后,将所得高浓度硫酸根溶液浓缩,分离、结晶,得含结晶水的硫酸铁产品63.5g。结晶后的母液为硫酸,盐酸混合液,加入铁的氧化物或氢氧化物,可制的三价铁溶液,做二氧化硫烟气的吸收液。
实施例2
取氢离子浓度为0.64mol/L,三价铁浓度为1.0mol/L的三氯化铁溶液250mL,于30℃,1个大气压下下通入二氧化硫,通入量为0.125mol,反应时间为0-1.5h,吸收液变浅。检测结果是:氢离子浓度=1.07mol/L,Fe2+=0.86mol/L,硫酸根浓度为0.45mol/L。
将上述吸收二氧化硫后生成的溶液中通入过量的氧气,使溶液中的二价铁变成三价铁,所得三价铁溶液循环用于吸收二氧化硫。
重复前述操作,经三次循环后,将所得高浓度硫酸根溶液浓缩,分离、结晶,得含结晶水的硫酸铁产品59.2g。结晶后的母液为硫酸,盐酸混合液,加入铁的氧化物或氢氧化物,可制的三价铁溶液,做二氧化硫烟气的吸收液。
本发明具有以下有益效果:
1、改变现有处理工艺,实现二氧化硫脱除的同时,减少了投资成本和装置规模,降低了运行费用,是对烟气脱硫技术的一次重大突破,真正实现了社会效益,经济效益和环境效益的有机统一。
2、开启了脱硫行业的一次技术性革命,具有良好的工程应用前景。技术领先,属国内首创,并将填补国际空白。其转化应用将具有深远的社会价值。
3、该工艺技术用于脱硫过程中的铁系吸收液,能够再生,可实现循环利用,从而降低系统的运行成本。烟气中的二氧化硫最终作为硫资源回收,真正实现节能减排,循环经济,变废为宝,潜在经济效益巨大。
4、该工艺技术运行的处理过程和资源化利用过程中,无二次污染,实现烟气的无害化和清洁化排放,环境效益明显。
5、与现有脱硫技术相比,具有设备精简,占地少,投资省,运行费用低,脱硫效率稳定,操作简单可靠,管理方便的特点。
最后所应说明的是,以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制,尽管参照实例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的精神和范围,其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.一种烟气湿式氧化还原脱硫及资源化利用方法,其特征在于:
将燃料高温燃烧产生的含SO2的烟气通入酸性三价铁溶液中,1个大气压下,在30℃的温度条件下进行吸收,反应0-1.5h,二氧化硫先溶于水生成亚硫酸根离子,接着被三价铁氧化生成硫酸根离子,同时三价铁变成二价铁,生成硫酸盐溶液,吸收二氧化硫生成硫酸盐溶液,而后将硫酸盐溶液进行氧化处理,使待处理烟气达到清洁化的同时实现资源化利用;所述酸性三价铁溶液包括:氯化铁或硫酸铁,其溶液中三价铁溶液的浓度应控制在2-3mol/L;将所述多次循环利用后的高浓度硫酸盐溶液进行分离、纯化、结晶,得到硫酸铁或氯化铁,实现烟气脱硫液的资源化利用;
向上述吸收二氧化硫后生成的硫酸盐溶液中通入氧化剂进行氧化处理,使硫酸盐溶液中二价铁转化为三价铁,所得三价铁溶液循环用于吸收待处理烟气。
2.根据权利要求1所述烟气湿式氧化还原脱硫及资源化利用方法,其特征在于:
所述酸性三价铁溶液中初始氢离子浓度为0.6-1mol/L。
3.根据权利要求1所述烟气湿式氧化还原脱硫及资源化利用方法,其特征在于:
所述酸性三价铁溶液中氢离子浓度为0.3-2mol/L。
4.根据权利要求1所述烟气湿式氧化还原脱硫及资源化利用方法,其特征在于:
所述氧化剂包括氧气或臭氧。
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