CN105964127A - 一种so2吸收转化的工艺方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种SO2吸收转化的工艺方法,该方法以含Fe3+的硫酸水溶液为吸收剂,Fe3+为氧化剂,将SO2吸收溶解在硫酸水溶液中,吸收溶解的SO2与Fe3+反应转化为H2SO4,同时Fe3+被还原为Fe2+;得到的含Fe2+的硫酸水溶液可将Fe2+氧化再生为Fe3+后作为吸收剂循环使用,或者是脱除Fe2+制备硫酸产品。本发明采用Fe3+为氧化剂,SO2的吸收和转化同时进行,SO2的脱除效率高,转化彻底,操作条件温和,在实现湿法脱硫的同时可联产硫酸,并通过Fe3+/Fe2+电对实现Fe3+的循环使用;原子利用率高,过程安全可靠,有利于大规模工业化。是一种SO2脱除及资源化回收利用的有效方法。

Description

一种SO2吸收转化的工艺方法
技术领域
本发明涉及一种SO2吸收转化的工艺方法,特别是涉及脱除气相中的SO2,同时制备硫酸的工艺方法,属于三废处理及资源化利用技术领域,尤其是湿法脱除二氧化硫综合利用技术领域。
背景技术
二氧化硫(SO2),又称亚硫酸酐,是最常见的硫氧化物,室温下为无色、有毒、有强烈刺激性的酸性气体,密度比空气大,易液化,易溶于水。
煤和石油中通常都含有硫化物,燃烧时会生成SO2;硫磺、硫化氢、硫铁矿和闪锌矿等含硫化物燃烧时也会生成SO2。化学反应式如下:
SO2是生产硫酸的重要原料,也是大气主要污染物之一。在大气中,SO2会氧化而生成硫酸雾或硫酸盐气溶胶,是环境酸化的主要前驱物。
因此,研发高效的脱硫以及资源化利用的新工艺,在脱除SO2的同时实现SO2的资源化利用对于保护环境、提高资源利用率不仅具有广泛的应用前景和学术价值,也具有显著的社会效益和经济效益。
目前现有的脱硫工艺主要为吸收溶解脱除SO2工艺,简述如下。
1.碱性溶剂吸收溶解脱除SO2的工艺技术
目前脱除SO2最主要的工艺技术是采用碱性溶剂吸收气相中的SO2气体。主要有湿法、干法和半干法,其基本原理是以含碱性氧化物或者氢氧化物的水溶液为吸收剂,碱性氧化物或者氢氧化物与SO2发生反应生成亚硫酸盐,亚硫酸盐经过进一步氧化制得硫酸盐。
虽然该工艺可以有效脱除SO2,但是该工艺要消耗碱性氧化物或者氢氧化物,同时副产大量亚硫酸盐或者硫酸盐,亚硫酸盐或者硫酸盐的利用、提高过程的经济性是制约该过程工业化应用的主要因素。
2.基于S-I循环原理脱除SO2的工艺技术
为了解决传统吸收溶解脱除SO2工艺技术存在的问题,特别是为了在脱除SO2的同时能够进行综合利用,研发了依据S-I循环(Sulphur-Iodine Cycle)工艺原理的脱硫工艺技术。
(1)S-I循环的原理和本质
S-I循环(Sulphur-Iodine Cycle)是美国通用原子能公司(General Atomics)在上世纪70年代发明的,其目的是为了研发热分解水制氢技术,S-I循环的主要反应及目的如下:
①二氧化硫氧化转化反应
2H2O+SO2+I2→H2SO4+2HI
利用水溶液中的I2可以将SO2氧化生成硫酸,而I2自身被还原为HI的原理,将SO2转化为硫酸的同时,得到制备氢气的原料HI;
②硫酸热分解反应
H2SO4→H2O+SO2+0.5O2
硫酸经热分解反应得到SO2,可实现SO2的循环使用;
③氢碘酸热分解反应
2HI→H2+I2
HI经热分解反应得到I2和H2,制得目标产物H2的同时又得到I2,实现了I2的循环使用。
该过程的本质是水热裂解制H2,同时副产O2。理论上,SO2和I2只起催化剂的作用,在过程中不消耗。
S-I循环技术是利用原子能或太阳能等辐射能制备H2的工艺技术,本质上与脱硫等工艺无关。将该过程的二氧化硫氧化转化反应应用于脱硫过程,就是湿法脱硫技术的原理。
(2)基于S-I循环原理的脱硫和制氢工艺技术
如果只利用S-I循环过程中二氧化硫氧化转化反应,则该过程是典型的湿法脱硫技术,可以将气相中的SO2脱除,同时副产硫酸;过程中生成的HI通过热分解可得到H2和I2,其本质是碘循环(Iodine Cycle)工艺技术。该工艺存在以下问题:
①H2SO4和HI的分离问题:在二氧化硫氧化转化后,SO2被I2氧化生成硫酸,I2被还原为HI。要分别得到硫酸及制氢的原料HI,就必须解决H2SO4和HI的分离问题,采用常规的分离技术难以分离得到满足使用要求的H2SO4和HI。
②HI热分解过程操作困难:HI经热分解化反应可得到I2和H2,在制得目标产物H2的同时,得到的I2可以循环使用。但是,该反应过程中由于碘极易升华,过程中碘的损失量大,操作困难。
③反应系统腐蚀严重:氢碘酸水溶液腐蚀性强,特别是当与硫酸共存,且在高温条件下时,腐蚀性极强,很难找到合适的材料来满足过程的要求。
(3)碘循环-电化学氧化还原耦合工艺技术
为了解决上述工艺中存在的问题,将H2SO4和HI的分离与HI电化学制备I2和H2的过程耦合,采用电化学氧化和还原技术,使H2SO4和HI混合液中的I-在阳极电化学氧化再生得到I2,H+在阴极电化学还原得到H2,从而将HI从H2SO4和HI混合液中脱除,在实现脱硫的同时,制备得到H2和H2SO4
该工艺技术的优点是:
①可以有效脱除二氧化硫:用I2水溶液吸收SO2是化学吸收过程,具有吸收速率快、脱除率高等特点。
②分离-再生耦合:将H2SO4-HI混合液的分离与HI的电化学法制备H2和I2相耦合,不仅解决了H2SO4和HI混合液的分离问题,而且简化了工艺,提高了生产效率。
③脱硫与联产H2SO4和H2过程耦合:在实现脱硫的同时,联产得到H2SO4和H2
但是,该工艺仍然存在以下问题:
①HI制备I2过程存在电极失活及操作困难等问题:I2的熔点为119℃,常温下为固态,采用电化学技术将I-在阳极电化学氧化再生得到I2的过程中,操作温度通常在I2的熔点以下,因此I2在阳极表面沉积,导致电极失活,操作困难,难以实现连续操作。
②二氧化硫氧化转化反应过程存在的问题:因为I2在水溶液中的溶解度小,为了使SO2氧化转化反应生成硫酸的过程能顺利进行,通常采用提高吸收过程的操作温度或者采用有机溶剂的方法。
提高吸收过程的操作温度:为了使I2呈液态,操作温度需达到I2的熔点以上。但是,提高操作温度会导致SO2的溶解度下降。显然,必然存在SO2溶解度和I2溶解度之间的矛盾。
采用有机溶剂:为了提高I2的溶解度,可选用苯、甲苯等有机溶剂,但使用有机溶剂会导致SO2吸收溶解-氧化转化反应生成硫酸的过程变为液-液非均相反应过程,不仅存在反应过程的液-液分散混合问题,而且还存在反应后液-液非均相系统的分离问题,同时由于有机溶剂的引入,必然带来溶剂的回收、损失以及系统污染等问题,特别是有机溶剂的存在对后续电化学再生过程会带来有机物在电极上吸附等不利的影响,使再生过程难以顺利进行。
③氢碘酸腐蚀性强:氢碘酸水溶液腐蚀性强,特别是当与硫酸共存,且在高温条件下时,腐蚀性极强,很难找到合适的材料来满足过程的要求。
显然,以上这些技术都难以进行工业化实施。因此,研发工艺简单、生产成本低、经济环保、原子利用率高的工艺技术,具有十分重要的意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种SO2吸收转化的工艺方法,该方法能有效解决现有技术存在的问题。
实现上述目的技术方案是:
一种SO2吸收转化的工艺方法,以含Fe3+的硫酸水溶液为吸收剂,Fe3+为氧化剂,将SO2吸收溶解在硫酸水溶液中,吸收溶解的SO2与Fe3+反应转化为H2SO4,同时Fe3+被还原为Fe2+;得到的含Fe2+的硫酸水溶液可进一步将Fe2+氧化再生为Fe3+后作为吸收剂循环使用,或者是经过进一步脱除Fe2+以及提浓操作制备硫酸产品。
本发明方法的具体步骤如下:
(1)吸收剂配制:在吸收剂配制设备中,将硫酸和水混合制得硫酸水溶液,再将硫酸铁溶于该硫酸水溶液中,制得含Fe3+的硫酸水溶液,该溶液作为吸收剂使用。
(2)SO2吸收转化:在SO2吸收转化装置中,以上一步制得的含Fe3+的硫酸水溶液为吸收剂,Fe3+为氧化剂,将SO2吸收溶解在硫酸水溶液中,吸收溶解的SO2与Fe3+反应转化为H2SO4,同时Fe3+被还原为Fe2+
(3)固-液分离:在固-液分离设备中,将上一步得到的物料进行固-液分离除去固态杂质,得到含Fe2+的硫酸水溶液。
(4)吸收液后处理:上一步得到的含Fe2+的硫酸水溶液进一步将Fe2+氧化再生为Fe3+后作为吸收剂循环使用,也可以经过进一步脱除Fe2+以及提浓操作制备硫酸产品。
进一步,第(1)步所述的硫酸水溶液中硫酸的浓度为0.2mol/L-8.0mol/L、Fe3+的浓度为0.2mol/L-2.0mol/L、Fe2+的浓度≤0.2mol/L,操作温度为20℃-60℃。
进一步,第(2)步SO2吸收转化过程的操作温度为20℃-60℃。
进一步,第(2)步所述的SO2吸收转化装置为喷射塔、喷淋塔、填料塔、湍球塔、筛板塔和文丘里吸收器的任意一种。
进一步,第(3)步固-液分离设备为管道过滤器、板框压滤机、离心机、转筒过滤机、圆盘式过滤机、叶片式过滤机的任意一种。
进一步,第(4)步所述的Fe2+氧化再生为Fe3+的方法为电化学阳极氧化再生法。
进一步,第(4)步所述的脱除硫酸水溶液中Fe2+的方法为电化学阴极电沉积法。
进一步,第(4)步所述的硫酸提浓的方法为吸收SO3或者蒸发脱水技术的任意组合。
本发明采用的技术原理:
SO2易溶于水,能被溶液中的Fe3+氧化转化为H2SO4。SO2吸收转化过程的化学反应式如下:
SO2+2H2O+Fe3+→H2SO4+Fe2++2H+
该过程所涉及的原理如下:
(1)利用SO2易溶于水溶液的特性:SO2易溶于水,在水溶液中的溶解度随着温度的升高而下降,在硫酸水溶液中的溶解度随着硫酸浓度的升高而下降。在实验条件下,SO2具有较大的溶解度。
(2)利用SO2易被氧化的特性:吸收于水中的SO2具有还原性,容易被氧化剂氧化为硫酸。
(3)利用硫酸水溶液中Fe3+具有一定氧化能力的特性:硫酸水溶液中的Fe3+为具有中等氧化能力的氧化剂,可以将SO2氧化转化为硫酸,同时Fe3+被还原为Fe2+。在硫酸水溶液中,SO2具有较大的溶解度,Fe3+和Fe2+也都具有一定的溶解度,且性质稳定,因此可以实现SO2的化学吸收和氧化转化。
本发明采用的主要工艺技术:
(1)Fe3+氧化SO2制H2SO4技术:SO2在水溶液中的吸收为化学吸收过程,以Fe3+为氧化剂,将SO2氧化转化为硫酸,提高了吸收过程的速率和SO2在硫酸水溶液中的溶解量。同时,Fe3+还原得到的Fe2+可通过电化学技术再生为Fe3+循环使用,当硫酸水溶液中硫酸达到一定浓度后,可以经过进一步脱除Fe2+以及提浓操作制备硫酸产品。
(2)硫酸水溶液吸收SO2技术:虽然SO2在硫酸水溶液中的溶解度随着温度的升高及硫酸浓度升高而下降,但是为了满足Fe3+为氧化剂将吸收于硫酸水溶液中SO2氧化为硫酸的过程,以及Fe3+和Fe2+在硫酸水溶液中均具有一定的溶解度以及溶液性质稳定性等特点,采用硫酸水溶液为吸收剂。采用该工艺技术,不仅可以实现SO2的吸收,而且还可以在氧化剂Fe3+的氧化作用下,将SO2转化为硫酸。
(3)SO2吸收转化耦合技术:将SO2在硫酸水溶液的吸收溶解与转化生成硫酸的过程耦合。在硫酸水溶液中的Fe3+为具有中等氧化能力的氧化剂,可以氧化硫酸水溶液中的SO2得到硫酸,同时Fe3+被还原为Fe2+
本发明的创新点:
(1)Fe3+/Fe2+为循环系统:采用Fe3+作为氧化SO2的氧化剂,在生成硫酸的同时,Fe3+被还原为Fe2+。Fe2+可以采用电化学氧化等方法再生得到Fe3+,实现Fe3+/Fe2+在过程中的循环使用。
(2)硫酸水溶液吸收SO2:采用硫酸水溶液为吸收剂,吸收溶解SO2,经过氧化、除杂、提浓等操作可制得硫酸水溶液。从根本上改变了采用传统的以碱液吸收溶解SO2的弊端,解决了消耗碱及副产硫酸盐的致命缺陷。
(3)SO2吸收转化耦合:本工艺方法将SO2在硫酸水溶液的溶解吸收与SO2的氧化转化过程相耦合。硫酸水溶液中的Fe3+为具有中等氧化能力的氧化剂,可以氧化硫酸水溶液中的SO2得到硫酸,同时Fe3+被还原为Fe2+
(4)减少了硫酸盐副产物理:该工艺方法从根本上改变了采用传统的以碱液为吸收剂溶解SO2的弊端,解决了消耗碱及副产硫酸盐的致命缺陷。
本发明的优点体现在:
(1)湿法脱硫-氧化转化联产硫酸:SO2在水溶液中的溶解度随着温度的升高而下降,SO2在硫酸水溶液中的溶解度随着硫酸浓度的升高也下降。在实验条件下,SO2具有较大的溶解度,可以采用硫酸水溶液吸收SO2,吸收溶解的SO2与氧化剂Fe3+反应生成硫酸,使SO2吸收和转化同时进行。SO2的脱除效率高,转化彻底,条件温和,过程其它无副产物,实现SO2湿法脱除-氧化转化同时联产硫酸水溶液。
(2)将Fe3+/Fe2+作为循环系统应用于SO2湿法氧化转化:Fe3+及Fe2+在硫酸水溶液中都能够稳定存在,而且具有比较大的溶解度。硫酸水溶液中的Fe3+为具有中等氧化能力的氧化剂,Fe3+与吸收的SO2反应生成硫酸,Fe3+还原为Fe2+。在硫酸水溶液中,Fe3+和Fe2+均具有一定的溶解度,且性质稳定。Fe2+可以通过电化学氧化再生得到Fe3+,能够实现Fe3+/Fe2+电对的循环利用,物料和能量的利用效率高。
(3)SO2的吸收与转化耦合:本发明采用Fe3+为氧化剂,SO2的吸收和转化同时进行,SO2的脱除效率高,转化彻底,操作条件温和,在实现湿法脱硫的同时可联产硫酸,并通过Fe3+/Fe2+电对实现Fe3+的循环使用。本工艺技术的原子利用率高,过程安全可靠,有利于大规模工业化,是一种SO2脱除及资源化回收利用的有效方法。
附图说明
图1为本发明方法步骤工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图1和实施例对本发明作进一步详细的说明。
实施例一
如图1所示,一种SO2吸收转化的工艺方法,具体步骤如下:
(1)吸收剂配制:在吸收剂配制设备中,将硫酸和水混合制得硫酸水溶液,再将硫酸铁溶于该硫酸水溶液中,制得含0.2mol/L Fe3+和0.2mol/LH2SO4的吸收剂,温度为20℃。
(2)SO2吸收转化:在喷射塔SO2吸收装置中,操作温度为20℃,以上一步制得的含Fe3+的硫酸水溶液为吸收剂,Fe3+为氧化剂,以上一步制得的含Fe3+的硫酸水溶液为吸收剂,Fe3+为氧化剂,将SO2吸收溶解在硫酸水溶液中,吸收溶解的SO2与Fe3+反应转化为H2SO4,同时Fe3+被还原为Fe2+
(3)固-液分离:在管道过滤器固-液分离设备中,将上一步得到的物料进行固-液分离除去固态杂质,得到含Fe2+的硫酸水溶液。
(4)吸收剂后处理:上一步得到的含Fe2+的硫酸水溶液在电化学反应器中将Fe2+阳极氧化再生为Fe3+后作为吸收剂循环使用;当溶液中硫酸浓度达到6.0mol/L时,采用固定床电极电化学反应器阴极电沉积的方法脱除硫酸水溶液的Fe2+,当Fe2+浓度≤1.0×10-6mol/L时,硫酸水溶液蒸发脱水浓缩后,制得9.0mol/L H2SO4作为铅蓄电池电解液配制的原料使用。
实施例二
如图1所示,一种SO2吸收转化的工艺方法,具体步骤如下:
(1)吸收剂配制:在吸收剂配制设备中,将含Fe2+的硫酸水溶液与水混合,再溶入硫酸铁,制得含0.2mol H2SO4、2.0mol/L Fe3+和0.2mol/LFe2+的吸收剂,温度为60℃。
(2)SO2吸收转化:在喷淋塔SO2吸收装置中,操作温度为60℃,以上一步制得的含Fe3+的硫酸水溶液为吸收剂,Fe3+为氧化剂,将SO2吸收溶解在硫酸水溶液中,吸收溶解的SO2与Fe3+反应转化为H2SO4,同时Fe3+被还原为Fe2+
(3)固-液分离:在板框压滤机固-液分离设备中,将上一步得到的物料进行固-液分离除去固态杂质,得到含Fe2+的硫酸水溶液。
(4)吸收剂后处理:上一步得到的含Fe2+的硫酸水溶液在电化学反应器中将Fe2+阳极氧化再生为Fe3+后作为吸收剂循环使用;当溶液中的硫酸浓度达到6.0mol/L时,采用固定床电化学反应器阴极电沉积的方法脱除硫酸水溶液Fe2+,当Fe2+浓度≤1.0×10-6mol/L时,硫酸水溶液蒸发脱水浓缩后,制得9.0mol/LH2SO4作为铅蓄电池电解液配制的原料使用。
实施例三
如图1所示,具体步骤如下:
(1)吸收剂配制:在吸收剂配制设备中,将含Fe2+的硫酸水溶液与水混合,再溶入硫酸铁,制得含2.0mol/L H2SO4、0.6mol/L Fe3+和0.1mol/LFe2+的吸收剂,温度为30℃。
(2)SO2吸收转化:在填料塔SO2吸收装置中,操作温度为30℃,以上一步制得的含Fe3+的硫酸水溶液为吸收剂,Fe3+为氧化剂,将SO2吸收溶解在硫酸水溶液中,吸收溶解的SO2与Fe3+反应转化为H2SO4,同时Fe3+被还原为Fe2+
(3)固-液分离:在离心机固-液分离设备中,将上一步得到的物料进行固-液分离除去固态杂质,得到含Fe2+的硫酸水溶液。
(4)吸收剂后处理:上一步得到的含Fe2+的硫酸水溶液在电化学反应器中将Fe2+阳极氧化再生为Fe3+后作为吸收剂循环使用;当溶液中的硫酸浓度达到7.0mol/L H2SO4时,可以采用三维电极电化学反应器阴极电沉积的方法脱除硫酸水溶液Fe2+,当Fe2+浓度≤1.0×10-5mol/L时,硫酸水溶液蒸发脱水浓缩后,制得10mol/L H2SO4作为金属铝电化学腐蚀液配制等硫酸原料使用。
实施例四
如图1所示,一种SO2吸收转化的工艺方法,具体步骤如下:
(1)吸收剂配制:在吸收剂配制设备中,将硫酸和水混合制得硫酸水溶液,再将硫酸铁溶于该硫酸水溶液中,制得含4.0mol/L H2SO4及1.0mol/L Fe3+的吸收剂,温度为60℃。
(2)SO2吸收转化:在湍球塔SO2吸收装置中,操作温度为60℃,以上一步制得的含Fe3+的硫酸水溶液为吸收剂,Fe3+为氧化剂,将SO2吸收溶解在硫酸水溶液中,吸收溶解的SO2与Fe3+反应转化为H2SO4,同时Fe3+被还原为Fe2+
(3)固-液分离:在转筒过滤机固-液分离设备中,将上一步得到的物料进行固-液分离除去固态杂质,得到含Fe2+的硫酸水溶液。
(4)吸收剂后处理:上一步得到的含Fe2+的硫酸水溶液在电化学反应器中将Fe2+阳极氧化再生为Fe3+后作为吸收剂循环使用;当溶液硫酸浓度达到9.0mol/L时,制得H2SO4作为酸洗液配制的硫酸原料使用。
实施例五
如图1所示,一种SO2吸收转化的工艺方法,具体步骤如下:
(1)吸收剂配制:在吸收剂配制设备中,将含Fe2+的硫酸水溶液与水混合,再溶入硫酸铁,制得含2.0mol/L H2SO4、1.6mol/L Fe3+及0.2mol/LFe2+的吸收剂,温度为50℃。
(2)SO2吸收转化:在筛板塔SO2吸收装置中,操作温度为50℃,以上一步制得的含Fe3+的硫酸水溶液为吸收剂,Fe3+为氧化剂,将SO2吸收溶解在硫酸水溶液中,吸收溶解的SO2与Fe3+反应转化为H2SO4,同时Fe3+被还原为Fe2+
(3)固-液分离:在圆盘式过滤机固-液分离设备中,将上一步得到的物料进行固-液分离除去固态杂质,得到含Fe2+的硫酸水溶液。
(4)吸收剂后处理:上一步得到的含Fe2+的硫酸水溶液在电化学反应器中将Fe2+阳极氧化再生为Fe3+后作为吸收剂循环使用;当溶液中的硫酸浓度达到6.0mol/L时,经吸收SO3制得18.4mol/L H2SO4作为酸洗液配制的硫酸原料使用。
实施例六
如图1所示,一种SO2吸收转化的工艺方法,具体步骤如下:
(1)吸收剂配制:在吸收剂配制设备中,将含Fe2+的硫酸水溶液与水混合,再溶入硫酸铁,制得含6.0mol/L H2SO4、1.8mol/L Fe3+及0.2mol/LFe2+的吸收剂,温度为40℃。
(2)SO2吸收转化:在文丘里SO2吸收装置中,操作温度为60℃,以上一步制得的含Fe3+的硫酸水溶液为吸收剂,Fe3+为氧化剂,将SO2吸收溶解在硫酸水溶液中,吸收溶解的SO2与Fe3+反应转化为H2SO4,同时Fe3+被还原为Fe2+
(3)固-液分离:在叶片式过滤机固-液分离设备中,将上一步得到的物料进行固-液分离除去固态杂质,得到含Fe2+的硫酸水溶液。
(4)吸收剂后处理:上一步得到的含Fe2+的硫酸水溶液在电化学反应器中将Fe2+阳极氧化再生为Fe3+后作为吸收剂循环使用;当溶液的硫酸浓度达到9.0mol/L时,采用多孔电极电化学反应器阴极电沉积的方法脱除硫酸水溶液Fe2+,当Fe2+浓度≤1.0×10-5mol/L时,经吸收SO3制得18.4mol/L H2SO4作为金属铝电化学腐蚀液配制等硫酸原料使用。
本发明不限于上述实施例,凡采用等同替换或等效替换形成的技术方案均属于本发明要求保护的范围。除上述各实施例,本发明的实施方案还有很多,凡采用等同或等效替换的技术方案,均在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种SO2吸收转化的工艺方法,其特征在于:以含Fe3+的硫酸水溶液为吸收剂,Fe3+为氧化剂,将SO2吸收溶解在硫酸水溶液中,吸收溶解的SO2与Fe3+反应转化为H2SO4,同时Fe3+被还原为Fe2+;得到的含Fe2+的硫酸水溶液可进一步将Fe2+氧化再生为Fe3+后作为吸收剂循环使用,或者是经过进一步脱除Fe2+以及提浓操作制备硫酸产品。
2.根据权利要求1所述的SO2吸收转化的工艺方法,其特征在于,具体步骤如下:
(1)吸收剂配制:在吸收剂配制设备中,将硫酸和水混合制得硫酸水溶液,再将硫酸铁溶于该硫酸水溶液中,制得含Fe3+的硫酸水溶液,该溶液作为吸收剂使用;
(2)SO2吸收转化:在SO2吸收转化装置中,以上一步制得的含Fe3+的硫酸水溶液为吸收剂,Fe3+为氧化剂,将SO2吸收溶解在硫酸水溶液中,吸收溶解的SO2与Fe3+反应转化为H2SO4,同时Fe3+被还原为Fe2+
(3)固-液分离:在固-液分离设备中,将上一步得到的物料进行固-液分离除去固态杂质,得到含Fe2+的硫酸水溶液;
(4)吸收液后处理:上一步得到的含Fe2+的硫酸水溶液进一步将Fe2+氧化再生为Fe3+后作为吸收剂循环使用,或者是经过进一步脱除Fe2+以及提浓操作制备硫酸产品。
3.根据权利要求2所述的SO2吸收转化的工艺方法,其特征在于:第(1)步所述的硫酸水溶液中硫酸的浓度为0.2mol/L-8.0mol/L、Fe3+的浓度为0.2mol/L-2.0mol/L、Fe2+的浓度≤0.2mol/L,操作温度为20℃-60℃。
4.根据权利要求2所述的SO2吸收转化的工艺方法,其特征在于:第(2)步SO2吸收转化过程的操作温度为20℃-60℃。
5.根据权利要求2所述的SO2吸收转化的工艺方法,其特征在于:第(2)步所述的SO2吸收转化装置为喷射塔、喷淋塔、填料塔、湍球塔、筛板塔和文丘里吸收器的任意一种。
6.根据权利要求2所述的SO2吸收转化的工艺方法,其特征在于:第(3)步固-液分离设备为管道过滤器、板框压滤机、离心机、转筒过滤机、圆盘式过滤机、叶片式过滤机的任意一种。
7.根据权利要求2所述的SO2吸收转化的工艺方法,其特征在于:第(4)步所述的Fe2+氧化再生为Fe3+的方法为电化学阳极氧化再生法。
8.根据权利要求2所述的SO2吸收转化的工艺方法,其特征在于:第(4)步所述的脱除硫酸水溶液中Fe2+的方法为电化学阴极电沉积法。
9.根据权利要求2所述的SO2吸收转化的工艺方法,其特征在于:第(4)步所述的硫酸提浓的方法为吸收SO3或者蒸发脱水及它们的组合。
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