CN1086305C - 脱除与回收废气中二氧化硫的方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种脱除与回收废气中SO₂的工艺方法。其主要的技术特点是以活性炭纤维为脱硫催化剂，含尘量＜0.1g/m³、含O₂量＞5%、温度为20～200℃含有SO₂的废气连续不断地进入催化剂床层，同时作为再生洗涤剂的水也连续不断地通入催化剂床层，废气经氧化反应95%以上的SO₂被去除，再生洗涤剂成为稀硫酸。本发明与已有技术相比具有废气温度适用范围宽，废气处理量大，投资运行费用低和运行可靠等十分突出的优点。

Description

脱除与回收废气中二氧化硫的方法

本发明涉及一种利用催化剂脱除废气中二氧化硫，并以硫酸的形式加以回收利用的方法。

工业生产中，如化工厂、钢铁厂、冶炼厂、电厂的生产过程及锅炉燃烧过程中排放的含SO₂废气是造成全球性酸雨危害的主要原因，而硫又是一种宝贵资源。从废气中脱除回收SO₂，既可保护人类赖以生存的环境，又可利用有限的宝贵硫资源。因此，如何有效地脱除与回收废气中的SO₂，净化改善人类的生存环境是各国政府的一个重要工作目标，也是科技界面临的一个十分重要的技术课题。各国的科技界已在这方面做了大量的研究工作，取得了一系列的成果。

采用炭素材料脱除与回收废气中SO₂最初的已有技术，作为脱硫剂的活性炭、活性焦是以吸附剂的形态出现的，由于活性炭、活性焦吸附容量低(一般≤10％)，以及处理能力低(一般＜10³Nm³/h·t脱硫剂)。因此，脱硫剂需要量大，在脱硫过程中需要频繁再生。针对该技术的不足，又相继公开了一些改进的技术，如专利号为BP10903306英国专利，专利号为昭49-27744日本专利，专利申请号为89105113.9中国专利等。这些已有技术都试图通过添加碘或含氮化合物，使活性炭成为催化剂进行脱硫。但这些改进的技术都存在碘流失问题，或含氮化合物催化剂寿命短的问题，并且活性炭的脱硫容量，单位脱硫剂处理废气的能力等也未出现明显的改进。采用现有的炭素材料脱硫技术，工艺过程都要包括交替进行的脱硫与再生及碘的补充。其中碘的补充是一个十分麻烦的问题。这些已有技术在工程上则表现为多塔操作，一些塔脱硫，一些塔再生，另外再进行加碘。炭素材料脱硫剂的再生，或采用高温加热再生，或采用多级洗涤再生。上述问题的存在，导致了现有技术的脱除与回收废气中SO₂的工艺流程长，生产设备多，投资与操作费用高，影响了炭素材料脱硫技术在消除SO₂污染和回收硫资源方面的应用。

本发明的目的在于避免已有技术的不足之处，而提供一种脱除与再生同时连续进行，工艺流程短，生产设备少，生产效率高的脱除与回收废气中SO₂的方法。

本发明的目的是这样来实现的：

含有二氧化硫温度为20-200℃的废气连续地通过活性炭纤维(Activated CarbonFiber，简称ACF)脱硫催化剂床层，废气中的SO₂与O₂在活性炭纤维脱硫催化剂的作用下迅速反应，生成SO₃，SO₃又与水反应生成硫酸。在废气连续地通过活性炭纤维催化剂床层的同时，将活性炭纤维催化剂的再生洗涤剂也连续地通入活性炭纤维脱硫催化剂床层，以保持催化剂表面活性。再生洗涤剂可以是稀硫酸、水和水蒸气三者中的至少一种。当废气中的含尘量较高时，废气在进入活性炭纤维脱硫催化剂床层之前，要先进行除尘预处理，使废气中的含尘量不大于0.1g/m³。当废气中的含O₂量不足时，在废气进入ACF脱硫催化剂床层之前要先进行加氧预处理。加氧的方法可采取直接加入空气的方法。本发明的工艺方法对于温度为20-200℃的废气都适用，都可取得较好的效果。当废气的温度为80～150℃时效果则更好。从ACF脱硫催化剂床层出来的ACF脱硫催化剂再生洗涤液成为稀硫酸，再进入喷雾流化床浓缩，即制得浓度为65-98％的产品硫酸。

本发明与已有技术相比具有以下比较突出的优点：

1.本发明对废气温度适用范围宽，省掉了废气冷却降温过程及相应的设备。已有技术对废气脱硫要求的温度范围为55-75℃，工业生产中排放出的废气或从废热锅炉排放出的废气温度都远远高于该温度，因此已有技术对废气进行脱硫处理之前，先要对废气进行冷却降温处理使之达到脱硫所要求的温度范围。本发明对温度在20～200℃的废气都能适用，温度适用范围远远宽于已有技术。另外，工业生产中排放出的废气温度和从废热锅炉排放出的废气温度一般都在200℃以下，因而本发明可以直接将工业生产中或从废热锅炉中排放出的废气进行脱硫处理，省掉了冷却降温过程及相应的设备。

2.本发明的工艺流程非常简单，生产设备的种类与数量少。已有技术的活性炭脱硫剂在脱硫过程中其表面不能更新，脱硫容量又有限，当脱硫容量达到10％左右时，脱硫能力丧失，因而必须对脱硫剂进行再生处理。这就是说，已有技术的脱硫过程与再生过程是分别进行的两个过程，在工业生产中则体现为至少要由两个塔进行操作，当一个塔脱硫运行时，另一个塔再生运行，两个塔交替进行两个运行过程。另外，由于现有技术的脱硫剂活性炭含有作为催化剂的碘，碘在脱硫过程中都有不同程度的损失。为了保持活性炭脱硫催化氧化性，需要对活性炭脱硫剂适时补碘。因而现有的脱硫技术一般都含有补碘工艺过程和相应的设备。而本发明是以独特的活性炭纤维(ACF)脱硫催化剂为脱硫剂，废气连续通过ACF脱硫催化剂床层的同时，ACF脱硫催化剂的再生洗涤剂连续通入ACF脱硫催化剂床层，使ACF脱硫催化剂的活性表面更新。即本发明的SO₂脱除与ACF脱硫催化剂表面的更新再生是同时完成的，在工业生产中则体现为用一个脱硫塔即可完成SO₂的脱除与回收。另外又由于本发明所采用的活性炭纤维脱硫催化剂不含有碘，不存在碘的流失与补充，因而本发明的工艺流程非常短，且十分简单，生产设备的种类与数量都比较少。

3.对于同样规模的设备条件，本发明的生产能力远远大于已有技术。由于本发明的脱硫与再生是同时完成的，而已有技术则是间断交替进行的两个过程，因而在同样规模的生产设备条件下，本发明的生产能力是已有技术的两倍。另外更由于本发明采用的活性炭纤维脱硫催化剂的气体处理能力在10⁴Nm³/h·t脱硫剂以上，而已有技术采用的活性炭脱硫剂的气体处理能力仅有10³Nm³/h·t脱硫剂，即本发明的废气处理是已有技术的10倍以上。这就是说，本发明由于采取了独特的工艺方式和特有的脱硫剂，其生产能力远远高于已有技术。换一句话来说，在同样的生产能力下，本发明的设备规模与占地面积，远小于已有技术，基本投资的费用也低得多。

4.采用本发明的工艺方法，设备运行可靠，操作费用低。由于已有技术的脱硫与再生是间断交替进行的，废气的进出与再生洗涤剂的进出要频繁切换，废气与再生洗涤剂的进出控制装置因频繁切换磨损失效，需要设置专门的维修人员，经常检查维修和更换，导致了生产设备不正常的停机与启动，操作不稳定。而本发明则没有这种情况，运行可靠，操作费用低。

本发明除了上述优点外还具有其他方面的一些优点。

下面给出本发明的一个实施例，并结合实施例对本发明做进一步的详细说明。

燃煤电厂烟道气，SO₂含量为0.15-0.25％，含尘量为1-3g/m³，O₂含量为7～10％，水气含量为8～9％，温度为140℃-150℃。烟道废气先进入预处理塔进行除尘处理，经除尘处理，尘含量＜0.1g/m³的烟道气进入脱硫回收塔。烟道气从脱硫回收塔的活性炭纤维脱硫催化剂床层的下方连续不断进入催化剂床层，同时作为再生洗涤剂的水从ACF脱硫催化剂床层的上方连续不断地喷入，烟道气经氧化反应，其SO₂的去除率为95％以上，净化后的气体由烟囱排放。喷入的水经过ACF脱硫催化剂床层，与SO₃反应生成浓度为20～40％的稀硫酸。该稀硫酸可以直接作为化工过程原料，也可再经喷雾浓缩塔浓缩净化制成65-98％硫酸产品。

本发明由于生产能力、工艺流程、生产设备的种类与数量都远远优于已有技术，在相同的废气处理量条件下，基建投资费用，设备投资费用及运行费用都远远低于已有技术，废气中的SO₂去除率可达95％以上，因此有广泛的应用前景。

本发明是在国家科技攻关项目基础上，经国家自然科学基金两次资助下完成的。

Claims (6)

1.一种脱除与回收废气中二氧化硫的方法，其特征是含有二氧化硫的温度为20～200℃的废气连续地通过活性炭纤维脱硫催化剂床层，废气中的二氧化硫与氧在催化剂的作用下氧化反应生成三氧化硫，同时将活性炭纤维脱硫催化剂的洗涤再生剂连续地通入活性炭纤维脱硫催化剂床层。

2.根据权利求1所述的脱除与回收废气中二氧化硫的方法，其特征是废气进入活性炭纤维脱硫催化剂床之前，先进行除尘处理，使废气中的含尘量不大于0.1g/m³。

3.根据权利要求1所述的脱除与回收废气中二氧化硫的方法，其特征是废气进入活性碳纤维脱硫催化剂床层之前，先进行加氧处理，使废气中氧的体积含量达5～18％。

4.根据权利要求1或2或3所述的脱除与回收废气中二氧化硫的方法，其特征是进入活性碳纤维脱硫催化剂床层的废气温度为80～150℃。

5.根据权利要求4所述的脱除与回收废气中二氧化硫的方法，其特征是活性炭纤维脱硫催化剂的洗涤剂至少为稀硫酸、水、水蒸汽三者中的一种。

6.根据权利要求5所述的脱除与回收废气中二氧化硫的方法，其特征是从活性碳纤维脱硫催化剂床层排出的洗涤再生剂为稀硫酸，再经喷雾流化床浓缩制得浓度为65～98％的产品硫酸。