CN104923072A - 一种基于光催化喷淋的硫化氢脱除方法 - Google Patents

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CN104923072A
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唐爱坤
王燕
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Abstract

本发明涉及一种基于光催化喷淋的硫化氢脱除方法,所述的方法是采用紫外光协同催化剂分解过氧化物产生强氧化性的羟基或硫酸根自由基作为氧化剂,在撞击床中氧化脱除烟气中的硫化氢。来自排放源的烟气与催化剂颗粒混合后分别由同轴对向布置的高速喷嘴喷入撞击床。与此同时,过氧化物溶液通过雾化器喷入撞击床内,三股气液固混合物在撞击床内发生充分混合,传质速率大大提高。紫外光协同催化剂分解过氧化物产生强氧化性的羟基或硫酸根自由基氧化脱除硫化氢,反应产生的硫酸溶液进入后处理系统生成硫酸铵肥料;该系统能够实现100%的硫化氢脱除率,且产物可回收利用,具有广阔的开发前景。

Description

一种基于光催化喷淋的硫化氢脱除方法
技术领域
[0001] 本发明涉及燃烧烟气污染控制领域,具体涉及一种基于光催化喷淋的硫化氢脱除 方法及。
背景技术
[0002] 硫化氢是一种高刺激性的剧毒气体,是大气污染物之一。在有氧和湿热条件下,硫 化氢不仅会引起设备腐蚀和催化剂中毒,还会严重威胁人身安全。随着经济的快速发展和 人们环保意识的提高,工业废气中硫化氢脱除问题越来越受到人们的关注。同时国家也制 定了相应的法律法规对硫化氢的排放作了严格的限制。研宄开发硫化氢的高效脱除技术已 成为世界各国关注的热点问题。在过去的几十年中,国内外研宄人员对废气中硫化氢脱除 问题作了大量的研宄并开发了许多硫化氢脱除方法。按照脱除过程的干湿形态,废气硫化 氢脱除方法大体可分为干法和湿法两大类。干法是利用硫化氢的还原性和可燃性,以固定 氧化剂或吸收剂来脱硫或直接燃烧。该方法包括克劳斯法、不可再生的固定床吸附法、膜分 离法、分子筛法、变压吸附(PSA)法、低温分离法等。所用脱硫剂、催化剂主要有活性炭、氧 化铁、氧化锌、二氧化锰及铝矾土等,一般可回收硫磺、二氧化硫、硫酸和硫酸盐等资源。干 法脱除工艺效率较高、但存在设备投资大、脱硫剂需间歇再生和硫容量低等不足,一般适于 气体的精细脱硫。克劳斯法虽然可以用于高浓度硫化氢的脱除,但存在脱除效率差等不足。
[0003] 湿法脱除技术按照脱除机理可以分为化学吸收法、物理吸收法、物理化学吸收法 和湿式氧化法。化学吸收法是利用硫化氢与化学溶剂之间发生的可逆反应来脱除硫化氢。 常用方法包括胺法、热碳酸盐法和氨法等。物理吸收法是利用不同组分在特定溶剂中溶解 度差异而脱除硫化氢,然后通过降压闪蒸等措施析出硫化氢而再生吸收剂。常用的物理溶 剂法包括低温甲醇法、聚乙二醇二甲醚法、N-甲基吡咯烷酮法等。物理化学吸收法是将物 理溶剂和化学溶剂混合,使其兼有两种溶剂的特性,其典型代表为砜胺法。湿式氧化法是指 采用氧化剂将硫化氢氧化为单质硫或硫酸溶液进行回收。根据氧化机理的不同,湿式氧化 法主要可分为以铁基、钒基等为代表的催化氧化法和以双氧水、高锰酸钾等为代表的直接 氧化法。目前,硫化氢湿法脱除工艺也存在很多问题,例如新合成的各种有机吸收剂或氧 化剂价格高、性能不稳定、甚至还具有毒性。高锰酸钾等氧化剂反应过程会产生复杂的副 产物,导致产物利用困难。双氧水等氧化剂虽然洁净环保,但氧化效率很低,导致脱除过程 无法满足日益严格的环保要求。综上所述,目前还没有一种稳定可靠、经济有效,且适合于 中低浓度废气硫化氢脱除的工艺。因此,在完善现有脱除技术的同时,积极开发经济高效的 新型废气硫化氢脱除技术具有重要理论和现实意义。
发明内容
[0004] 本发明涉及一种基于光催化喷淋的硫化氢脱除方法,所述的方法是采用紫外光协 同催化剂分解过氧化物产生强氧化性的羟基或硫酸根自由基作为硫化氢的氧化剂,在撞击 床中氧化脱除烟气中的硫化氢。
[0005] 本发明的反应过程及原理:
[0006] 1、由图1所示,采用电子自旋共振光普仪可测定到紫外光协同金属氧化物催化剂 催化分解过氧化物过程中产生了羟基和硫酸根自由基。因此,紫外光协同金属氧化物催化 剂催化分解过氧化物首先是释放了具有强氧化性的羟基和硫酸根自由基,具体过程可用如 下的化学反应(1)-(3)表示:
[0007]H202+UV+催化剂一2 •OH (1)
[0008]
Figure CN104923072AD00041
[0010] 2、产生的强氧化性的硫酸根和羟基自由基可将烟气中的硫化氢氧化脱除,具体过 程可用如下的化学反应(4)-(5)表示:
[0011] 2 •OH+H2S-H2S04+H20 (4)
[0012] 2SO], -+H,S 2H,S04+ other products (5)
[0013]
[0014]
[0015]
[0016]
[0017]
[0018] 3、反应产生的硫酸溶液可作为工业原料回收利用。例如,可通过添加氨中和硫
[0019] 酸产生硫酸铵溶液,利用锅炉烟气余热蒸发结晶后获得可用于农业肥料的固
[0020] 态硫酸铵,整个脱汞过程无二次污染。
[0021] 为实现以上目的,根据上述原理,本发明采用的实施方案如下:
[0022] 一种基于光催化喷淋的硫化氢脱除方法,来自排放源的烟气通过风机引入调温 器,经过调温器降温后的烟气进入混合器;所述的混合器是由电驱动的机械搅拌釜构成,烟 气和催化剂进入混合器后由电动机带动搅拌桨搅拌均匀,在混合器内烟气与催化剂气固混 合,混合后通过高速喷嘴进入撞击床;所述烟气与催化剂的气固混合物在混合器的出口分 别进入两个管道,由撞击床的入口c和撞击床的入口d,经同轴对向布置的高速喷嘴喷入撞 击床。发明人的检测分析发现,当所述的两股气固混合物的撞击平衡点位于撞击床的垂直 中心线上时,反应器内气固混合物可达到最佳的撞击强度(此时传质速率最高)和最佳的 混合效果,污染物的脱除效率最高。相反,当所述的两股气固混合物撞击发生偏斜时(即不 在垂直中心线上时),反应器内气固混合物无法实现均匀的混合,传质速率大大降低,污染 物脱除效率明显下降,无法满足环保指标,故所述的两股气固混合物的撞击平衡点需保持 在撞击床的中心线上;此外,过氧化物溶液通过喷雾泵喷入撞击床内,三股气液固混合物在 撞击床内发生充分的混合,传质反应速率大大提高。紫外光协同催化剂分解过氧化物产生 强氧化性的羟基或硫酸根自由基氧化脱除硫化氢,反应产生的硫酸溶液进入后处理系统生 成硫酸铵肥料,失活后的催化剂进入再生塔再生活化。
[0023] 发明人采用电子自旋共振技术检测后发现,紫外光有效辐射强度设置的太低将无 法生成足够浓度的自由基氧化脱除污染物,但紫外光辐射强度太高将会导致系统的能耗大 幅度提高,降低系统的经济性。因此,经过综合分析和计算后发现,撞击床内的紫外光有效 福射强度为 20yW/cm2_500yW/cm2。
[0024] 发明人采用电子自旋共振技术检测后发现,紫外线有效波长如果选择太短,则紫 外光在反应器内的传播距离太短,单位功率下的污染物处理量大大降低,无法满足基本的 处理要求,但紫外光波长如果选择的太高,紫外光子的能量将明显降低,低能量的紫外光子 无法破坏过氧化物的分子键,从而无法产生足够浓度的自由基氧化脱除污染物。经过综合 的检测分析后发现,紫外线有效波长为180nm-365nm;
[0025] 由于撞击床的烟气入口温度过高会导致过氧化物发生提前自分解浪费昂贵的氧 化剂,但如果温度太低又将引起催化剂粘结并结块,导致催化剂和污染物之间的接触面积 大幅度减少,进而影响脱除效率。因此,排放源排出的烟气经过降温器降温后,撞击床的烟 气入口温度应当设定为70-160°C。
[0026] 液气比过低,污染物的脱除效率太低,无法满足环保要求,但液气比设置的太高, 循环泵的功率过大会导致系统的能耗大大增加。发明人经过系统的实验和理论研宄发现, 所述烟气与过氧化物的有效液气比为〇. 1-5.OL/m3。
[0027] 过氧化物浓度太低无法释放充足的自由基氧化脱除污染物,但一次投放太高浓度 的过氧化会导致额外的自分解和副反应,自分解会导致过氧化物氧化剂消耗严重,增加运 行成本,副反应会导致反应产物中产生有害成分,影响产物的循环利用。经过发明人的实验 和检测分析后发现,过氧化物的最佳浓度为0. 2mol/L-2.Omol/L之间。
[0028] 过氧化物溶液的pH太高会导致过氧化物加速自分解而消耗,增加应用成本,但pH 过低时会抑制化学吸收平衡,导致污染物脱除效率保持在低水平,无法满足环保指标。发明 人经过系统的实验研宄、理论研宄和检测分析后发现,溶液的pH位于1. 0-7. 0之间。
[0029] 溶液温度过高会导致过氧化物发生提前自分解浪费昂贵的氧化剂,但如果温度过 低则会降低化学反应速率,且催化剂在加湿后的结块率会增高,从而降低污染物与催化剂 之间的接触面积。因此70-95°C是发明人根据正交实验和综合分析后获得的最佳临界温度, 超过该临界温度后过氧化物分解速率大幅度增加,污染物的脱除效率大幅度下降。因此,最 佳的溶液温度为70-95°C。
[0030] 发明人通过实验和检测分析发现,烟气中硫化氢的含量太高将导致脱除效率大幅 度下降,尾部未被吸收的硫化氢逃逸量大幅度增加,容易造成严重的二次污染物,故经过研 宄后发现,烟气中硫化氢的含量不高于5000ppm。
[0031] 优选的技术方案,撞击床的烟气入口温度为100°C,液气比为0. 5L/m3,氧化铁投 加量为〇. 3kg/m3,双氧水浓度为0. 5mol/L,溶液pH为3. 4,溶液温度为70°C,烟气中硫化氢 含量为300ppm,紫外光有效辐射强度为25yW/cm2,紫外线有效波长为254nm。
[0032] 所述雾化器喷出的过氧化物溶液的雾化液滴粒径不大于10微米;高速喷嘴最佳 的出口流速为5-25m/s;催化剂的投加量按撞击床反应器体积的每立方米投加0.l-5kg。
[0033] 所述的排放源是燃煤锅炉、垃圾焚烧炉、石油化工设备、生物质燃烧锅炉和医 疗废弃物焚烧炉中的任一种。
[0034] 所述的过氧化物是双氧水、过硫酸铵、过硫酸钠和过硫酸钾中的一种或两种以 上的混合。
[0035] 所述的催化剂是二氧化钛、氧化铁、二氧化锰、氧化铜中的一种或两种以上混 合物,或者是所述催化剂的负载型,所用载体是活性炭、三氧化二铝、分子筛、硅胶和生 物质焦中的一种或多种的复合体。
[0036] 氧化产生的气相副产物由撞击床的i出口进入后处理系统生成硫酸铵肥料,经过 净化的烟气排入大气。
[0037] 催化剂颗粒由撞击床出口f•重新回到催化剂储存塔,然后再次进入混合器和撞击 床,如此循环进行;当催化剂运行一段时间失活后,失活的催化剂则由撞击床出口g进入再 生塔再生活化,再生后的催化剂进一步送入催化剂储存塔循环使用。
[0038] 基于光催化喷淋的硫化氢脱除方法的系统,设有排放源、风机、调温器、混合器 、阀门、撞击床、高速喷嘴、雾化器、紫外灯及石英套管、除雾器、除灰器、喷雾泵一 和喷雾泵二、储液箱、再生塔、催化剂储存塔和循环泵等。
[0039] 所述方法设有对称的两个撞击床即左撞击床和右撞击床,当一个撞击床再生时, 另外一个相同的撞击床用于脱除硫化氢,两者交替使用。
[0040] 两个撞击床之间的切换由阀门一至六控制,所述阀门一设于混合器与左撞击床的 烟气通道上,所述阀门二设于混合器与右撞击床的烟气通道上;所述阀门三设于左撞击床 底部的催化剂出口f•与催化剂储存塔的回收入口管道上;所述阀门五设于右撞击床底部的 催化剂出口与催化剂储存塔的回收入口管道上;所述阀门四设于左撞击床底部催化剂出口 g与再生塔的回收入口的管道上;所述阀门六设于右撞击床底部催化剂出口与再生塔的 回收入口的管道上。
[0041] 当左撞击床用于脱除硫化氢时,阀门一、三、四开启,而阀门二、五、六关闭,但 当左撞击床用于活化催化剂时,阀门一、三、四关闭,而阀门二、五、六则开启,此时右床 用于脱除硫化氢。
[0042] 阀门三(或五)和四(或六)用于控制催化剂的正常使用和再生活化之间的切 换,当催化剂无需再生时,阀门三(或五)开启,而阀门四(或六)关闭。当催化剂需要再 生时,阀门四(或六)开启,而阀门三(或五)则关闭。再生塔是一种利用水洗和烟气余热 活化的再生系统,即失活的催化剂先经过清水冲洗掉催化剂上的所有残留物,然后再由烟 气提供余热高温活化催化剂,再生后的催化剂重新送入催化剂储存塔循环使用。
[0043] 撞击床内的高速喷嘴、雾化器和紫外灯管均采用多级交叉布置。高速喷嘴、雾化 器和紫外灯管相间布置,且相邻的高速喷嘴、雾化器与紫外灯管采用同向布置。高速喷嘴 相邻两层之间的垂直间距H位于IOcm-IOOcm之间,达到最佳的撞击和雾化覆盖效果。且相 邻两级高速喷嘴采用90度错开的交叉布置,以达到最佳的光辐射效果。紫外灯管布置在相 邻两级高速喷嘴之间的中心点处,且相邻两级的紫外灯管同样采用90度错开的交叉布置。 雾化器布置在相邻两级高速喷嘴和紫外灯管之间的中心点处,且相邻两级的雾化器也采用 90度错开的交叉布置。
[0044]所述的后处理系统主要由氨中和塔、蒸发结晶塔和烟气余热利用系统构成。在撞 击床内产生的气态产物,例如气态硫酸和三氧化硫等由撞击床出口i首先进入氨中和塔反 应产生硫酸铵,产生的硫酸铵再进入尾部的蒸发结晶塔,利用烟气余热利用系统蒸发结晶 产生固态硫酸铵肥料回收利用。
[0045] 需要特别注意的是:以上选择的各种优化参数,均是发明人通过大量的综合实验 、理论计算和检测分析后才获得的。由于每个操作参数通常还会受到其它一个或多个参数 的综合影响或干扰,因此无法通过简单的现场单因素实验或文献对比获得。另外本发明提 供的优化参数是在小型设备和放大后的设备上综合对比后确定的,综合考虑了设备放大过 程可能产生的"放大效应",故现场技术人员不能通过对现有设备简单分析后推测获得安全 可靠的优化参数。
[0046] 本发明的优点及显著效果(与现有技术或专利对比):
[0047] 1•根据国际著名化工专家Danckwertsm和张成芳教授的研宄发现[2],对于快速 化学反应体系,整个污染物脱除的控制步骤主要集中在传质环节,即如果想大幅度提高污 染物的脱除效率必须优先强化系统的传质速率。由于传统的鼓泡塔和喷淋塔的传质速率较 低,无法满足自由基引发的高速化学反应体系。另外,我国著名学者伍沅教授的研宄表明
[2],相同条件下,撞击床的传质速率要比鼓泡床和喷淋床高一个数量级以上,具有极高的传 质速率,非常适合于自由基引发的快速化学反应体系。本系统实现了 100%的污染物脱除 效率即可证明撞击床是一种优越的气液反应器,适合于自由基诱导的快速反应体系。因此, 发明人首次提出将撞击床与自由基快速反应体系相结合用于脱除烟气中的硫化氢,有明显 的创新性和实用价值,也具有良好的发展潜力和市场前景。(参考文献:[l]Danckwerts,P. V.Gas-LiquidReactions.NewYork:McGraw_Hill,1970; [2]张成芳•气液反应和反应器 [M].北京:化学工业出版社,1985. ; [3]伍沅.撞击流-原理•性质•应用[M].北京:化 学工业出版社,2005。)
[0048] 2.中国专利(ZL201210075896.0)提出了双氧水氧化吸收和尾部膜分离的硫化氢 脱除方法和工艺,但该方法所用的双氧水吸收剂氧化能力差、脱除效率低,只能脱除低浓 度硫化氢,且尾部的膜容易被双氧水腐蚀,导致系统运行费用高、系统可靠性差。本发明利 用紫外光协同催化剂分解过氧化物产生的羟基或硫酸根自由基的氧化性比双氧水强得多, 且类似的光分解系统在水处理领域已有广泛的成功运行案例,故本系统的运行可靠性更 高,技术更加成熟可靠。
[0049] 3.中国专利(ZL201310490922. 0)提出了一种利用碳酸钠吸收硫化氢,并用氧气 再生的脱除方法和工艺,但该方法工艺复杂,且反应产生的含有杂质的碳酸氢钠副产物无 法回收再利用,而本发明提出的工艺相对简单,尤其是产生的反应产物硫酸铵是一种良好 的农业肥料,故整个脱除过程没有二次污染。
[0050] 4.中国专利(ZL201210410079. 6)提出了一种利用铁系脱除剂催化分解硫化氢的 方法及工艺,但该方法提出的脱除剂制备方法非常复杂,吸收剂稳定性不高,而本发明所述 的工艺运行可靠性更高,可实现系统的连续运行,具有更好的工业应用前景。
[0051] 5.中国专利(ZL201310648205.6)提出了一种利用离子液体捕获硫化氢的方法, 但该方法使用的离子液体合成方法非常复杂,应用成本高,吸收剂性能不稳定,且产物分 离困难。本发明采用的方法相对简单,脱除过程稳定可靠,应用成本较低。
附图说明
[0052]图1是基于光催化喷淋的硫化氢脱除过程中捕获的电子自旋共振光普图。
[0053] 图2是本发明系统的工艺流程和结构图。
[0054]图3是本发明撞击床内高速喷嘴、雾化器和紫外灯管相邻两组布置的结构示意 图。
[0055] 图4是后处理系统的示意图。
[0056] 图5是再生塔的结构示意图。
[0057] 图6是混合器的结构示意图。
[0058] 图7是雾化器的结构示意图。
具体实施方式
[0059] 下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。
[0060]如图2所示,基于光催化喷淋的硫化氢脱除方法的系统,设有排放源1、风机2、 调温器3、混合器4、阀门9、撞击床8、高速喷嘴16、雾化器12、紫外灯17及石英 套管、除雾器14、除灰器13、喷雾泵一 10和喷雾泵二11、储液箱15、再生塔7、催 化剂储存塔6和循环泵5,后处理系统16。
[0061] 如图3所示,撞击床内的高速喷嘴16、雾化器12和紫外灯管17均采用多级交叉 布置。高速喷嘴16、雾化器12和紫外灯管17相间布置,且相邻的高速喷嘴16、雾化器 12与紫外灯管17采用同向布置。
[0062] 高速喷嘴16相邻两层之间的垂直间距H位于IOcm-IOOcm之间,且相邻两级高速 喷嘴采用90度错开的交叉布置。紫外灯管17布置在相邻两级高速喷嘴16之间的中心点 处,且相邻两级的紫外灯管17同样采用90度错开的交叉布置。
[0063] 雾化器12布置在相邻两级高速喷嘴16和紫外灯管17之间的中心点处,且相邻两 级的雾化器也采用90度错开的交叉布置。
[0064]如图4所示,后处理系统18主要由氨中和塔19、蒸发结晶塔20和烟气余热利用 系统21构成。在撞击床8内产生的气态产物,气态硫酸和三氧化硫等由撞击床8的出口i 首先进入后处理系统18的入口m,经过溶液循环泵进入氨中和塔19,中和塔19设有氨的 通入口n,中和反应产生硫酸铵,产生的硫酸铵再进入尾部的蒸发结晶塔20,利用烟气余热 利用系统21蒸发结晶产生固态硫酸铵,固态硫酸铵由出口p回收利用,固态硫酸铵可以作 为肥料。
[0065] 如图5所示,再生塔7是一种利用水洗和烟气余热活化的再生系统,其设有储水箱 22、喷淋泵23、清洗喷嘴24,储水箱22内的清水经喷淋泵23引入再生塔7内的清洗喷嘴 24,失活的催化剂由入口ql进入再生塔,失活的催化剂先经过清水冲洗掉催化剂上的所有 残留物,然后再由烟气提供余热高温活化催化剂,再生后的催化剂由出口q2重新送入催化 剂储存塔循环使用,喷淋产生的水由排水口q3排出。
[0066] 如图6所示,混合器4是由电驱动的机械搅拌釜构成,烟气由混合器的烟气入口Ul 和催化剂u2进入混合器4后由电动机带动搅拌桨4-1搅拌均匀,然后由混合器出口u3再 送往高速喷嘴16喷入撞击床8。
[0067]如图7所示,雾化器12为圆柱状雾化器,雾化器上的孔为微米级小孔12-1,微米级 小孔用于雾化溶液,雾化器上设有过氧化物溶液入口 12-3。
[0068] 反应过程如下:
[0069]催化剂颗粒从催化剂储存塔6的出口a进入混合器4,烟气从排放源1的出口b由 风机2引入调温器3,烟气经调温器3调温后也进入混合器4,烟气和催化剂颗粒在混合器 4内混合后分为两股均等气流:一半气流由设置撞击床8在一边的高速喷嘴16经入口c喷 入撞击床8,另一半气流则由设置在撞击床8另一边的同轴对向布置的高速喷嘴16经入口 d喷入撞击床8。与此同时,来自储液箱15的过氧化物溶液由喷雾泵一 10提供动力,由雾 化器12从撞击床8的入口e喷入撞击床8内。
[0070] 三股气液固混合物在撞击床8内发生充分混合,传质速率大大提高。紫外光协同 催化剂分解过氧化物产生强氧化性的羟基或硫酸根自由基氧化脱除硫化氢。
[0071] 氧化产生的气相副产物由撞击床8的i出口进入后处理系统16生成硫酸铵肥料, 经过净化的烟气排入大气。
[0072] 催化剂颗粒由撞击床8出口f•重新回到催化剂储存塔6,然后再次进入混合器4和 撞击床8,如此循环进行。
[0073] 当催化剂运行一段时间失活后,失活的催化剂则由撞击床8出口g进入再生塔7 再生活化,再生后的催化剂进一步送入催化剂储存塔6循环使用。
[0074] 当一个撞击床8再生时(例如左撞击床8-1),另外一个相同的撞击床8 (例如右撞 击床8-2)用于脱除硫化氢,两者交替使用。
[0075] 该脱除系统设于两个撞击床8即左撞击床8-1和右撞击床8-2,当一个撞击床8再 生时,另外一个相同的撞击床8用于脱除硫化氢,两者交替使用。
[0076] 两个撞击床8之间的切换由阀门一至六(9-1至9-6)控制,所述阀门一 9-1设于 混合器4与左撞击床8-1的烟气通道上,所述阀门二9-2设于混合器4与右撞击床8-2的 烟气通道上;所述阀门三9-3设于左撞击床8-1底部的催化剂出口f•与催化剂储存塔6的 回收入口管道上;所述阀门五9-5设于右撞击床8-2底部的催化剂出口与催化剂储存塔6 的回收入口管道上;所述阀门四9-4设于左撞击床8-1底部催化剂出口g与再生塔7的回 收入口的管道上;所述阀门六9-6设于右撞击床8-2底部催化剂出口与再生塔7的回收入 口的管道上。
[0077] 撞击床的最佳烟气入口温度为70_160°C,有效液气比为0.1-5.OL/m3,过氧化物 的最佳浓度为〇• 2mol/L-2.Omol/L之间,溶液的pH位于L0-7. 0之间,最佳的溶液温度为 70-95°C,烟气中硫化氢的含量不高于5000ppm,紫外光有效辐射强度为20yW/cm2-500yW/ cm2,紫外线有效波长为180nm-365nm。雾化器喷出的过氧化物溶液的雾化液滴粒径不大于 10微米。高速喷嘴最佳的出口流速为5-25m/s。
[0078] 催化剂的最佳投加量可按撞击床反应器体积的每立方米投加0.l_5kg。所述的排 放源可以是燃煤锅炉、垃圾焚烧炉、石油化工设备、生物质燃烧锅炉和医疗废弃物焚烧 炉中的任一种。
[0079] 所述的过氧化物是双氧水、过硫酸铵、过硫酸钠和过硫酸钾中的一种或两种以 上的混合。所述催化剂是二氧化钛、氧化铁、二氧化锰、氧化铜中的一种或两种以上混合 物,也可以是所述催化剂的负载型,所用载体可以是活性炭、三氧化二铝、分子筛、硅胶 和生物质焦中的一种或多种的复合体。
[0080] 实施例1.撞击床的烟气入口温度为100°C,液气比为0. 5L/m3,二氧化钛投加量为 0.lkg/m3,双氧水浓度为0. 5mol/L,溶液pH为3. 4,溶液温度为70°C,烟气中硫化氢含量为 300ppm,紫外光有效福射强度为25yW/cm2,紫外线有效波长为254nm。小试结果为:硫化氢 脱除效率达到58. 2%。
[0081] 实施例2.撞击床的烟气入口温度为100°C,液气比为0. 5L/m3,二氧化钛投加量 为0.lkg/m3,过硫酸铵浓度为0. 5mol/L,溶液pH为3. 4,溶液温度为70°C,烟气中硫化氢含 量为300ppm,紫外光有效辐射强度为25yW/cm2,紫外线有效波长为254nm。小试结果为:硫 化氢脱除效率达到50. 8%。
[0082] 实施例3.撞击床的烟气入口温度为100°C,液气比为0. 5L/m3,二氧化钛投加量为 0. 3kg/m3,双氧水浓度为0. 5mol/L,溶液pH为3. 4,溶液温度为70°C,烟气中硫化氢含量为 300ppm,紫外光有效福射强度为25yW/cm2,紫外线有效波长为254nm。小试结果为:硫化氢 脱除效率达到67. 2%。
[0083] 实施例4.撞击床的烟气入口温度为100°C,液气比为0. 5L/m3,二氧化钛投加量为 0. 3kg/m3,过硫酸铵浓度为0. 5mol/L,溶液pH为3. 4,溶液温度为70°C,烟气中硫化氢含量 为300ppm,紫外光有效辐射强度为25yW/cm2,紫外线有效波长为254nm。小试结果为:硫化 氢脱除效率达到65. 1%。
[0084] 实施例5.撞击床的烟气入口温度为100°C,液气比为0. 5L/m3,二氧化钛投加量为 0. 5kg/m3,双氧水浓度为I.Omol/L,溶液pH为3. 4,溶液温度为70°C,烟气中硫化氢含量为 300ppm,紫外光有效辐射强度为78yW/cm2,紫外线有效波长为254nm。小试结果为:硫化氢 脱除效率达到92. 2%。
[0085] 实施例6.撞击床的烟气入口温度为100°C,液气比为0. 5L/m3,二氧化钛投加量为 0. 5kg/m3,过硫酸铵浓度为I.Omol/L,溶液pH为3. 4,溶液温度为70°C,烟气中硫化氢含量 为300ppm,紫外光有效辐射强度为78yW/cm2,紫外线有效波长为254nm。小试结果为:硫化 氢脱除效率达到87. 3%。
[0086] 实施例7.撞击床的烟气入口温度为100°C,液气比为I.OL/m3,二氧化钛投加量为 1. Okg/m3,双氧水浓度为I. 0m〇l/L,溶液pH为3. 4,溶液温度为70°C,烟气中硫化氢含量为 300ppm,紫外光有效辐射强度为108yW/cm2,紫外线有效波长为254nm。小试结果为:硫化 氢脱除效率达到100%。
[0087] 实施例8.撞击床的烟气入口温度为100°C,液气比为I.OL/m3,二氧化钛投加量为 I. 〇kg/m3,过硫酸铵浓度浓度为I. 0m〇l/L,溶液pH为3. 4,溶液温度为70°C,烟气中硫化氢 含量为300ppm,紫外光有效辐射强度为108yW/cm2,紫外线有效波长为254nm。小试结果为: 硫化氢脱除效率达到100%。
[0088] 实施例9.撞击床的烟气入口温度为100°C,液气比为I.OL/m3,氧化铁投加量为 I. 〇kg/m3,过硫酸铵浓度浓度为I. 0m〇l/L,溶液pH为3. 4,溶液温度为70°C,烟气中硫化氢 含量为300ppm,紫外光有效辐射强度为108yW/cm2,紫外线有效波长为254nm。小试结果为: 硫化氢脱除效率达到100%。
[0089] 实施例10.撞击床的烟气入口温度为100°C,液气比为0. 5L/m3,氧化铁投加量为 0. 3kg/m3,双氧水浓度为0. 5mol/L,溶液pH为3. 4,溶液温度为70°C,烟气中硫化氢含量为 300ppm,紫外光有效福射强度为25yW/cm2,紫外线有效波长为254nm。小试结果为:硫化氢 脱除效率达到100%。
[0090] 经过以上实施例的综合对比可知,实施例8-10具有相对较好的脱除效果,硫化氢 脱除效率均达到100%,可作为实施例参照使用。

Claims (10)

1. 一种基于光催化喷淋的硫化氢脱除方法,其特征在于:来自排放源的烟气通过风机 引入调温器,经过调温器降温后的烟气进入混合器;在混合器内烟气与催化剂气固混合, 混合后通过高速喷嘴进入撞击床;所述烟气与催化剂的气固混合物在混合器的出口分别 进入两个管道,经由同轴对向布置的高速喷嘴喷入撞击床,所述两股气固混合物的撞击平 衡点在撞击床的垂直中心线上;过氧化物溶液通过喷雾泵喷入撞击床内,三股气液固混合 物在撞击床内发生充分的混合;撞击床内的紫外灯发射出紫外光,紫外光有效辐射强度为 20yW/cm2-500yW/cm2,紫外线有效波长为180nm-365nm;紫外光协同催化剂分解过氧化物 产生强氧化性的羟基或硫酸根自由基氧化脱除硫化氢,反应产生的硫酸溶液进入后处理系 统生成硫酸铵肥料;失活后的催化剂进入再生塔再生活化;所述方法设有对称的两个撞击 床,当一个撞击床再生时,另外一个相同的撞击床用于脱除硫化氢,两者交替使用。
2. 根据权利要求1所述的一种基于光催化喷淋的硫化氢脱除方法,其特征在于:排放 源排出的烟气经过降温器降温后,撞击床的烟气入口温度为70-160°C。
3. 根据权利要求1所述的一种基于光催化喷淋的硫化氢脱除方法,其特征在于:所 述烟气与过氧化物的有效液气比为0. 1-5.OL/m3,过氧化物的浓度为0. 2mol/L-2.Omol/ L之间,溶液的pH位于1. 0-7. 0之间,溶液温度为70-95°C,烟气中硫化氢的含量不高于 5000ppm〇
4. 根据权利要求1所述的一种基于光催化喷淋的硫化氢脱除方法,其特征在于:撞击 床的烟气入口温度为l〇〇°C,液气比为0. 5L/m3,氧化铁投加量为0. 3kg/m3,双氧水浓度为 0. 5mol/L,溶液pH为3. 4,溶液温度为70°C,烟气中硫化氢含量为300ppm,紫外光有效辐射 强度为25yW/cm2,紫外线有效波长为254nm〇
5. 根据权利要求1所述的一种基于光催化喷淋的硫化氢脱除方法,其特征在于:所述 雾化器喷出的过氧化物溶液的雾化液滴粒径不大于10微米;高速喷嘴最佳的出口流速为 5-25m/s;催化剂的投加量按撞击床反应器体积的每立方米投加0.l-5kg。
6. 根据权利要求1至5任一项所述的一种基于光催化喷淋的硫化氢脱除方法及系统, 其特征在于:所述的排放源是燃煤锅炉、垃圾焚烧炉、石油化工设备、生物质燃烧锅炉和 医疗废弃物焚烧炉中的任一种。
7. 根据权利要求6所述的一种基于光催化喷淋的硫化氢脱除方法,其特征在于:所述 的过氧化物是双氧水、过硫酸铵、过硫酸钠和过硫酸钾中的一种或两种以上的混合。
8. 根据权利要求6所述的一种基于光催化喷淋的硫化氢脱除方法,其特征在于:所述 的催化剂是二氧化钛、氧化铁、二氧化锰、氧化铜中的一种或两种以上混合物,或者是所 述催化剂的负载型,所用载体是活性炭、三氧化二铝、分子筛、硅胶和生物质焦中的一种 或多种的复合体。
9. 根据权利要求1所述的一种基于光催化喷淋的硫化氢脱除方法,其特征在于:氧化 产生的气相副产物由撞击床的i出口进入后处理系统生成硫酸铵肥料,经过净化的烟气排 入大气。
10. 根据权利要求1所述的一种基于光催化喷淋的硫化氢脱除方法,其特征在于:催化 剂颗粒由撞击床出口f•重新回到催化剂储存塔,然后再次进入混合器和撞击床,如此循环 进行;当催化剂运行一段时间失活后,失活的催化剂则由撞击床出口g进入再生塔再生活 化,再生后的催化剂进一步送入催化剂储存塔循环使用。
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