CN106039972A - 一种用磷矿浆净化工业尾气的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用磷矿浆净化工业尾气的方法，尾气中的H2S在磷矿浆中的铁、锰等高价金属离子氧化作用下转化为硫单质而得以回收，实现了尾气中硫的资源化；尾气中的HCN经磷矿浆湿式洗涤后转入液相，经水解、催化氧化过程转化为无毒无害的物质CO2与N2而得以脱除。本技术适用于工业尾气中H2S和HCN的协同净化，尤其适用于含中低浓度H2S和HCN（H2S浓度不高于1000mg/m3，HCN浓度不高于500mg/m3）的工业尾气净化处理和资源化利用。
Description
技术领域
本发明涉及一种采用磷矿浆净化工业尾气的方法，属于工业废气净化及资源化利用技术领域。
背景技术
H2S的净化方法总体上分为湿法和干法两大类。湿法脱硫工艺流程复杂、投资大，适合于气体处理量大、H2S含量高的场合；干法脱硫则常用于低含硫气体的处理。近些年来，随着硫化工产品消耗量的不断增加，采用克劳斯法、液相催化氧化法净化含硫化氢工业尾气并回收硫资源的工艺技术日益备受青睐。克劳斯法将尾气中部分H2S氧化为SO2，生成的SO2再与H2S反应以生成硫磺。克劳斯法回收硫磺的工艺经过数十年的发展，目前对于硫元素的回收率可达92～95%；但存在净化尾气中硫化物浓度高达0.8～2.8%这一不足之处，仍需进行后续H2S深度净化处理。液相催化氧化法是在吸收液中加入氧化剂和催化剂，使H2S在吸收液中经催化氧化最终转化为硫磺，该技术包括氨水液相催化法和ADA（蒽醌二磺酸钠）法。氨水液相催化法流程相对较为简单；受吸收过程副反应的影响，尾气中H2S组分部分转化为硫代硫酸铵，从而导致硫的回收率仅有75～80%。ADA法技术成熟，脱硫效率高，但也存在吸收压力要求高、硫容量较低、催化剂耗用量大、脱硫成本高这类不足之处。传统的脱硫技术无论是湿法还是干法均存在某些弊端。随着环保法规日趋严格，开发高效、低投入、资源化、无二次污染的工业尾气硫化氢净化技术正日益引起人们的重视。
发明内容
本发明提供一种采用磷矿浆净化工业尾气的方法，尾气中的H2S在磷矿浆中铁、锰等高价金属离子氧化作用下转化为硫单质而得以回收利用，高价金属离子被还原为低价态后在循环槽内经空气中的氧气氧化再成为高价态，恢复其氧化性能，从而维持稳定、连续的尾气净化效果；尾气中HCN经磷矿浆湿式洗涤后转入液相，经水解、催化氧化过程转化为无毒无害的物质CO2与N2而得以脱除，反应式为：。
本发明技术方案如下：
采用P2O5含量为15～30wt%的磷矿，磨细至-150目矿粉占80%，加水配制成固体物含量为8~40wt%的磷矿浆，其中铁质量分数不低于0.8wt%，并含有微量锰、铈等稀土元素。
如图1所示，净化设备主要由吸收塔1、喷淋装置2、硫泡沫收集器3、硫泡沫凝集槽4、空气泵5、矿浆循环槽7、矿浆循环泵8组成；磷矿浆经喷淋装置2送入吸收塔1与工业尾气接触，吸收塔温度为50~70℃，pH值为5.5～7.5，液气比为8～15L/m3，尾气在吸收塔内的停留时间为4～7s；磷矿浆中的铁、锰等高价金属离子将尾气中的H2S氧化为硫单质后，吸收浆（即吸收尾气后的磷矿浆）流入硫泡沫凝集槽4，在硫泡沫凝集槽4底部吹入空气使硫泡沫凝集至硫泡沫凝集槽4顶部，经刮硫板收集至硫泡沫收集器3并进行后续精制处理，同时，HCN被氧化后产生的CO2与N2也一起排出；吸收浆自硫泡沫凝集槽4流至矿浆循环槽7，在矿浆循环槽7底部吹入空气将吸收浆中被还原为低价态的铁、锰等金属离子再氧化为高价态，恢复其氧化性能，吸收浆再经矿浆循环泵8送回吸收塔1进行循环净化。
当吸收浆pH低于5.5时，废弃矿浆循环槽内1/3～1/2的吸收浆，并补充等量新鲜磷矿浆以维持吸收浆pH值，保证稳定的净化效果。
当尾气中H2S浓度不高于1000mg/m3，HCN浓度不高于500mg/m3时，实施本发明的效果更好，H2S脱除率不低于85%，HCN脱除率可达90%以上。
本发明具有如下有益效果：
1、利用磷矿浆中的高价态金属离子作为反应体系的氧化剂，在净化工业尾气中H2S的同时，实现了硫单质的回收；
2、废弃的吸收浆可返回磷化工生产企业作为原料，节约了工业尾气净化与资源化的工艺运行成本；
3、本发明适用于各种工业尾气的净化及回收利用，尤其适用于含中低浓度H2S和HCN（H2S浓度不高于1000mg/m3，HCN浓度不高于500mg/m3）的工业尾气净化处理和资源化利用；
4、本发明不仅能净化工业尾气中的H2S，同时也能去除尾气中的HCN，净化效率高，降低净化成本。
附图说明
图1为本发明流程示意图。
图中：1-吸收塔，2-喷淋装置，3-硫泡沫收集器，4-硫泡沫凝集槽，5-空气泵，6-搅拌桨，7-矿浆循环槽，8-矿浆循环泵。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例作详细说明。本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述实施例。
实施例1
取P2O5含量为25wt%的磷矿，磨细至-150目矿粉占80%，加水配制成固体物含量为20wt%的磷矿浆，其中铁质量分数为0.8wt%，并含有微量锰、铈等稀土元素；调整pH值至6.5。
如图1 所示，净化设备主要由吸收塔1、喷淋装置2、硫泡沫收集器3、硫泡沫凝集槽4、空气泵5、矿浆循环槽7、矿浆循环泵8组成；吸收塔1为圆柱形喷淋空塔，其高与直径的比为10，吸收装置有效容积为8.0L。磷矿浆自矿浆循环槽7引出，经循环泵8输送至吸收塔1，采用喷淋装置2对磷矿浆形成雾化状从而保证良好的气液接触效果。尾气从吸收塔1底部送入，其中H2S与HCN浓度分别为800mg/m3与300mg/m3，气体流量为70L/min；尾气经微孔扩散器在吸收塔内均匀分布，向上逸出并与雾化喷淋的磷矿浆呈逆流接触，按吸收过程液气比10L/m3确定矿浆喷淋量为42L/h。尾气在吸收塔内停留时间为7s，磷矿浆中铁、锰等高价金属离子将尾气中的H2S氧化为硫单质。吸收浆从吸收塔底流入硫泡沫凝集槽4，在硫泡沫凝集槽4底部吹入空气将产生的硫带到凝集槽顶部，经刮硫板送至硫泡沫收集器3并进行脱水、熔硫等精制处理，同时，HCN被氧化后产生的CO2与N2也一起排出；吸收浆自硫泡沫凝集槽4流入矿浆循环槽7，在鼓入空气中氧气的作用下将被还原为低价态的铁、锰等金属离子重新氧化至高价态，从而恢复其氧化性能。将循环槽7置于65℃恒温水浴槽中，以维持吸收塔操作温度约60℃。
净化过程连续运行36h时，pH下降至6.0，H2S脱除率均高于91.1%，HCN脱除率达到99.5%；运行48h时，pH下降至5.5，H2S脱除率不低于85.2%，HCN脱除率均高于90.1%。当吸收浆pH低于5.5时，废弃矿浆循环槽内1/3～1/2的吸收浆，并补充等量新鲜磷矿浆以维持吸收浆pH值，保证稳定的H2S转化效果。
实施例2
采用与实施例1相同的净化设备。
取P2O5含量为15wt%的磷矿，磨细至-150目矿粉占80%，加水配制成固体物含量为40wt%的磷矿浆，其中铁质量分数为1.3wt%，并含有微量锰、铈等稀土元素；调整pH值至7.5。
通入的尾气中H2S浓度为580mg/m3，HCN浓度为300mg/m3，进气流量为120L/min，按吸收过程液气比15L/m3确定矿浆喷淋量为110L/h，气体在吸收塔内停留时间为4s。循环槽7置于76℃恒温水浴槽中，维持吸收塔操作温度约70℃。
净化过程连续运行36h时，pH下降至6.3，H2S脱除率均不低于90.2%，HCN脱除率达到99.7%；运行48h时，pH值下降至5.7，H2S脱除率保持在86.2%以上，HCN脱除率不低于92.3%。
实施例3
采用与实施例1相同的净化设备，以实际烟气代替模拟废气进行尾气净化处理。
取P2O5含量为30wt%的磷矿，磨细至-150目矿粉占80%，加水配制成固体物含量为8wt%的磷矿浆，其中铁质量分数为2.0wt%，并含有微量锰、铈等稀土元素；调整pH值至5.5。
通入的烟气中H2S浓度为730～840mg/m3，HCN浓度为285～330mg/m3，进气流量为80L/min，按吸收过程液气比8L/m3确定矿浆喷淋量为40L/h，气体在吸收塔内停留时间为6s。循环槽7置于55℃恒温水浴槽中，维持吸收塔操作温度约50℃。
净化过程连续运行36h时，pH下降至5.2，H2S脱除率约80.7%，HCN脱除率为79.7%；运行48h时，pH下降至4.8，H2S脱除率约为75.5%， HCN脱除率仅为70.2%。
实施例4
采用与实施例1相同的净化设备。
取P2O5含量为25wt%的磷矿，磨细至-150目矿粉占80%，加水配制成固体物含量为20wt%的磷矿浆，其中铁质量分数为0.8wt%，并含有微量锰、铈等稀土元素；调整pH值至6.5。
通入的尾气中H2S浓度为1200mg/m3，HCN浓度为600mg/m3，进气流量为70L/min，按吸收过程液气比9.5L/m3确定矿浆喷淋量为40L/h，气体在吸收塔内停留时间为7s。将循环槽7置于70℃恒温水浴槽中，以维持吸收塔操作温度约65℃。
净化过程连续运行36h时，pH下降至5.6，H2S脱除率为71.8%，HCN脱除率为69.2%；运行48h时，pH下降至5.0，H2S脱除率为59.6%，HCN脱除率为53.1%。
Claims (3)
1.一种用磷矿浆净化工业尾气的方法，采用固体物含量为8~40wt%的磷矿浆，在净化设备中，温度为50~70℃、pH为5.5～7.5、液气比为8～15L/m3、尾气停留时间为4～7s的条件下，脱除工业尾气中的H2S和HCN。
2.根据权利要求1所述的用磷矿浆净化工业尾气的方法，其特征在于，所述净化设备包括吸收塔（1）、喷淋装置（2）、硫泡沫收集器（3）、硫泡沫凝集槽（4）、空气泵（5）、矿浆循环槽（7）、矿浆循环泵（8）；磷矿浆经喷淋装置（2）送入吸收塔（1）与工业尾气接触，磷矿浆中的高价态金属离子将尾气中的H2S氧化为硫单质后，吸收浆流入硫泡沫凝集槽（4），在硫泡沫凝集槽（4）底部吹入空气使硫泡沫凝集至槽顶部，经刮硫板收集至硫泡沫收集器（3）并进行后续精制处理，同时，HCN被氧化后产生的CO2与N2也一起排出；吸收浆自硫泡沫凝集槽（4）流至矿浆循环槽（7），在矿浆循环槽（7）底部吹入空气将吸收浆中低价态的金属离子氧化为高价态，恢复其氧化性能，吸收浆再经矿浆循环泵（8）送回吸收塔（1）进行循环净化。
3.根据权利要求1所述的用磷矿浆净化工业尾气的方法，其特征在于，采用P2O5含量为15～30wt%的磷矿，磨细至-150目矿粉占80%，加水配制成固体物含量为8~40wt%的磷矿浆，其中铁质量分数不低于0.8wt%。
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