CN111992028A - 一种增强黄磷浆液脱除硫化氢的添加剂及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种增强黄磷浆液脱除硫化氢的添加剂及其应用，属于化工及环境保护领域。本发明中，含锰化合物或含铁化合物提供的Mn2+和Fe3+可以催化臭氧氧化脱除硫化氢，金属离子Fe3+和Mn2+可催化黄磷诱发臭氧过程，产生氧自由基等活性物种，迅速氧化硫化氢为单质硫和SO2。此外，SO2溶解在浆液中形成亚硫酸，在Fe3+和Mn2+催化氧化下，可以迅速转化为硫酸，从而增强吸收效率。当处理含硫化氢的尾气时，硫化氢的脱除率比不加入添加剂条件下，提高5%~30%，从而提高单质磷的利用率，资源最大化利用。且由于Fe3+和Mn2+在催化过程中不会失活，也会增加脱硫系统的稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及化工及环境保护技术领域，尤其涉及一种增强黄磷浆液脱除硫化氢的添加剂及其应用。
背景技术
硫化氢是大气污染物的主要组成之一，其治理受到人们广泛的关注。湿法烟气脱硫技术是目前工业运用最多的技术，包括氨水液相催化法和ADA（蒽醌二磺酸钠）法。通过吸收液中的氧化剂和催化剂将H2S催化氧化为硫磺，达到脱硫的目的，该法具有脱硫率高，气体处理量大等优点，但存在硫容量较低、催化剂耗用量大、脱硫成本高等问题。随着环保法规日趋严格，开发低成本、绿色、资源化的脱硫技术成为大势所趋。根据不同行业的生产特色，将生产原料、废弃物等用于净化烟气成为一大发展趋势，可有效实现资源回收利用，清洁生产，清洁排放。对于磷化工企业，磷矿石作为湿法磷酸生产和热法磷酸生产的主要原料，可以被用于烟气治理，然后再进行生产，可显著提高资源的利用率，节约能源。
中国专利CN106039972 B公开了一种用磷矿浆净化工业尾气的方法，该法利用磷矿浆中的铁、锰等高价金属离子催化氧化H2S为硫单质，进而回收，实现脱硫的目的。然而，由于磷矿成分复杂，且不同产地磷矿性质有所差异，铁、锰含量有时较低，这会导致脱硫系统性能不稳定，脱硫效果不理想；中国专利CN105536493 B公开了一种利用磷矿浆和泥磷脱除燃煤锅炉烟气中SO2和NOx的方法，利用泥磷中的单质磷与烟气中的氧气反应生成臭氧氧化NO为NO2等易溶于水的高价氮氧化物，与SO2同时被磷矿浆吸收。利用单质磷诱发臭氧脱除烟气中的硫化氢是一种有前景的方法，但仅仅通过单质磷氧化产生臭氧脱除硫化氢，脱硫效率低。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种增强黄磷浆液脱除硫化氢的添加剂及其应用。本发明提供的增强黄磷浆液脱除硫化氢的添加剂可有效促进黄磷诱发臭氧氧化脱除硫化氢，提高脱硫效率。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种脱除硫化氢的添加剂，包括黄磷浆液和增强组分，所述增强组分为含锰化合物和/或含铁化合物，所述含锰化合物提供的Mn2+在黄磷浆液中的质量浓度为1~100 mg/L，所述含铁化合物提供的Fe3+在黄磷浆液中的质量浓度为1~100 mg/L，所述黄磷在黄磷浆液中的质量浓度为1~30 g/L。
优选地，所述黄磷浆液为含有单质磷和水的混合液、泥磷浆液或矿混合浆液，所述矿混合浆液中含有黄磷和磷矿石，所述矿混合浆液中磷矿石的固含量为5%~50%。
优选地，所述含锰化合物包括硫酸锰、硝酸锰和氯化锰中的一种或多种。
优选地，所述含铁化合物包括硫酸铁、硝酸铁和氯化铁中的一种或多种。
优选地，所述黄磷在黄磷浆液中的质量浓度为1~5 g/L。
优选地，所述含锰化合物提供的Mn2+在黄磷浆液中的质量浓度为2~5 mg/L。
优选地，所述含铁化合物提供的Fe3+在黄磷浆液中的质量浓度为2~5 mg/L。
本发明还提供了上述技术方案所述的添加剂在脱除尾气中硫化氢的应用。
优选地，所述尾气中硫化氢的浓度低于1500 mg/m3，氧气的体积含量优选为5~12%。
优选地，所述脱除尾气中硫化氢时黄磷浆液的温度为50~90℃。
本发明提供了一种脱除硫化氢的添加剂，包括黄磷浆液和增强组分，所述增强组分为含锰化合物和/或含铁化合物，所述含锰化合物提供的Mn2+在黄磷浆液中的质量浓度为1~100 mg/L，所述含铁化合物提供的Fe3+在黄磷浆液中的质量浓度为1~100 mg/L，所述黄磷在黄磷浆液中的质量浓度为1~30 g/L。本发明中，含锰化合物或含铁化合物提供的Mn2+和Fe3+可以催化臭氧氧化脱除硫化氢，金属离子Fe3+和Mn2+可催化黄磷诱发臭氧过程，产生氧自由基等活性物种，迅速氧化硫化氢为单质硫和SO2。此外，SO2溶解在浆液中形成亚硫酸，在Fe3+和Mn2+催化氧化下，可以迅速转化为硫酸，从而增强吸收效率。当处理含硫化氢的尾气时，硫化氢的脱除率比不加入添加剂条件下，提高5%~30%，从而提高单质磷的利用率，资源最大化利用。且由于Fe3+和Mn2+在催化过程中不会失活，也会增加脱硫系统的稳定性。同时，本发明可实现在低温下脱除硫化氢，无需其他催化剂。
具体实施方式
本发明提供了一种脱除硫化氢的添加剂，包括黄磷浆液和增强组分，所述增强组分为含锰化合物和/或含铁化合物，所述含锰化合物提供的Mn2+在黄磷浆液中的质量浓度为1~100 mg/L，所述含铁化合物提供的Fe3+在黄磷浆液中的质量浓度为1~100 mg/L，所述黄磷在黄磷浆液中的质量浓度为1~30 g/L。
在本发明中，所述黄磷浆液优选为含有单质磷和水的混合液、泥磷浆液或矿混合浆液，所述矿混合浆液中优选含有黄磷和磷矿石，所述矿混合浆液中磷矿石的固含量优选为5%~50%，更优选为6%~30%。
在本发明中，所述含锰化合物优选包括硫酸锰、硝酸锰和氯化锰中的一种或多种。
在本发明中，所述含铁化合物优选包括硫酸铁、硝酸铁和氯化铁中的一种或多种。
在本发明中，所述黄磷在黄磷浆液中的质量浓度优选为1~5g/L，更优选为1.2 g/L。
在本发明中，所述含锰化合物提供的Mn2+在黄磷浆液中的质量浓度优选为2~5 mg/L。
在本发明中，所述含铁化合物提供的Fe3+在黄磷浆液中的质量浓度优选为2~5 mg/L。
在本发明中，所述增强组分同时含有含锰化合物和含铁化合物时，所述含锰化合物提供的Mn2+与含铁化合物提供的Fe3+的质量比为1:1。
本发明还提供了上述技术方案所述的添加剂在脱除尾气中硫化氢的应用。
在本发明中，所述尾气中硫化氢的浓度优选低于1500 mg/m3，氧气的体积含量优选为5~12%。
在本发明中，所述脱除尾气中硫化氢时黄磷浆液的温度优选为50~90℃，更优选为65℃。
为了进一步说明本发明，下面结合实例对本发明提供的增强黄磷浆液脱除硫化氢的添加剂及其应用进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例一
一种增强黄磷浆液脱除硫化氢的添加剂，含有硫酸锰。将硫酸锰加入到黄磷与水配制成的浆液，通过搅拌混合均匀，使得Mn2+在黄磷浆液中的质量浓度为2 mg/L，黄磷在浆液中的质量浓度为1.2 g/L。在脱硫体系中，硫化氢入口浓度为1000 mg/m3，氧气含量为10%，烟气总流量为500 mL/min，浆液温度为65℃，搅拌强度为800 r/mim。反应180 min后，脱硫率为60%，比不加硫酸锰的脱硫效率提高15%。
实施例二
一种增强黄磷浆液脱除硫化氢的添加剂，含有硫酸锰。将硫酸锰加入到黄磷与水配制成的浆液，通过搅拌混合均匀，使得Mn2+在黄磷浆液中的质量浓度为5 mg/L，黄磷在浆液中的质量浓度为1.2 g/L。在脱硫体系中，硫化氢入口浓度为1000 mg/m3，氧气含量为10%，烟气总流量为 500 mL/min，浆液温度为65℃，搅拌强度为800 r/mim。反应180 min后，脱硫率为70%，比不加硫酸锰的脱硫效率提高25%。
实施例三
一种增强黄磷浆液脱除硫化氢的添加剂，含有硫酸铁。将硫酸铁加入到黄磷与水配制成的浆液，通过搅拌混合均匀，使得Fe3+在黄磷浆液中的质量浓度为2 mg/L，黄磷在浆液中的质量浓度为1.2 g/L。在脱硫体系中，硫化氢入口浓度为1000 mg/m3，氧气含量为10%，烟气总流量为 500 mL/min，浆液温度为65℃，搅拌强度为800 r/mim。反应180 min后，脱硫率为62%，比不加硫酸铁的脱硫效率提高17%。
实施例四
一种增强黄磷浆液脱除硫化氢的添加剂，含有硫酸铁。将硫酸铁加入到黄磷与水配制成的浆液，通过搅拌混合均匀，使得Fe3+在黄磷浆液中的质量浓度为5 mg/L，黄磷在浆液中的质量浓度为1.2 g/L。在脱硫体系中，硫化氢入口浓度为1000 mg/m3，氧气含量为10%，烟气总流量为500 mL/min，浆液温度为65℃，搅拌强度为800 r/mim。反应180 min后，脱硫率为68%，比不加硫酸铁的脱硫效率提高23%。
实施例五
一种增强黄磷浆液脱除硫化氢的添加剂，含有硫酸锰和硫酸铁。将硫酸锰和硫酸铁加入到黄磷与水配制成的浆液，通过搅拌混合均匀，使得Mn2+在黄磷浆液中的质量浓度为5mg/L，Fe3+在黄磷浆液中的质量浓度为5 mg/L，黄磷在浆液中的质量浓度为2 g/L。在脱硫体系中，硫化氢入口浓度为1000 mg/m3，氧气含量为10%，烟气总流量为 500 mL/min，浆液温度为65℃，搅拌强度为800 r/mim。反应180 min后，脱硫率为76%，比不加硫酸锰和硫酸铁的脱硫效率提高26%。
实施例六
一种增强黄磷浆液脱除硫化氢的添加剂，含有硫酸锰和硫酸铁。将硫酸锰和硫酸铁加入到黄磷、磷矿（粒径小于200目的颗粒占80%）与水配制成的浆液，通过搅拌混合均匀，使得Mn2+在黄磷浆液中的质量浓度为5 mg/L，Fe3+在浆液中的质量浓度为5 mg/L，黄磷在浆液中的质量浓度为2 g/L，磷矿石在浆液中的固含量为6%。在脱硫体系中，硫化氢入口浓度为1000 mg/m3，氧气含量为10%，烟气总流量为 500 mL/min，浆液温度为65 ℃，搅拌强度为800 r/mim。反应180 min后，脱硫率为92%，比不加硫酸锰和硫酸铁的脱硫效率提高13%。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并非对本发明作任何形式上的限制。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种脱除硫化氢的添加剂，其特征在于，包括黄磷浆液和增强组分，所述增强组分为含锰化合物和/或含铁化合物，所述含锰化合物提供的Mn2+在黄磷浆液中的质量浓度为1~100 mg/L，所述含铁化合物提供的Fe3+在黄磷浆液中的质量浓度为1~100 mg/L，所述黄磷在黄磷浆液中的质量浓度为1~30 g/L。
2.根据权利要求1所述的添加剂，其特征在于，所述黄磷浆液为含有单质磷和水的混合液、泥磷浆液或矿混合浆液，所述矿混合浆液中含有黄磷和磷矿石，所述矿混合浆液中磷矿石的固含量为5%~50%。
3.根据权利要求1所述的添加剂，其特征在于，所述含锰化合物包括硫酸锰、硝酸锰和氯化锰中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的添加剂，其特征在于，所述含铁化合物包括硫酸铁、硝酸铁和氯化铁中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的添加剂，其特征在于，所述黄磷在黄磷浆液中的质量浓度为1~5 g/L。
6.根据权利要求1所述的添加剂，其特征在于，所述含锰化合物提供的Mn2+在黄磷浆液中的质量浓度为2~5 mg/L。
7.根据权利要求1所述的添加剂，其特征在于，所述含铁化合物提供的Fe3+在黄磷浆液中的质量浓度为2~5 mg/L。
8.权利要求1~7任一项所述的添加剂在脱除尾气中硫化氢的应用。
9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述尾气中硫化氢的浓度低于1500 mg/m3，氧气的体积含量为5~12%。
10.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述脱除尾气中硫化氢时黄磷浆液的温度为50~90℃。
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