CN1308985A - 铁系金属氧化物用作脱硫剂的方法 - Google Patents
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Abstract
一种铁系金属氧化物用于烟气脱硫的方法,以工业含铁废料为主要原料,将制备好的脱硫剂装入反应器中,反应温度控制在350-450℃,通入模拟烟气,空速为300-24000h-1,吸硫饱和后,用水洗,水洗后的脱硫剂可继续用于脱硫。处理水溶液,可得到硫酸铁盐。本发明避免了条件苛刻的再生过程和SO2的回收,具有操作简单,水洗处理后活性不变,同时副产硫酸铁盐,脱硫综合成本低的优点。
Description
本发明属于铁系金属氧化物脱硫剂的应用方法。
干法烟气脱硫大多借助脱硫剂吸附或吸收烟气中的SO2,吸硫饱和后的脱硫剂进行再生,再生时释放出高浓度的SO2,需进一步加工成硫酸、硫磺或液体SO2。其中研究较多的是铁系金属氧化物脱硫剂,如太原工业大学学报Vol27 No2 1996:100-101报道了以工业含铁废料(如赤泥等)为主要原料的制备方法。由于原料来源丰富、制备过程简单、成本低,且具有高的脱硫率和大的硫容,因而受到普遍关注。铁系脱硫剂用于烟气脱硫时,脱硫剂中的活性组份氧化铁与烟气中的SO2和O2发生反应生成硫酸铁盐。随着硫酸铁盐的生成,脱硫剂便逐渐失去脱硫活性,这时需对其进行再生。化工冶金VOl18 No3 1997:234-237报道的再生方法主要有两种:热分解再生和还原再生。热分解再生需加热至600℃以上方能使硫酸铁盐完全分解,这样一方面造成再生耗能高,另一方面如此高的再生温度易使脱硫剂发生烧结,从而导致二次脱硫活性的下降;还原再生系借助还原性气体,如CO、H2和烃类等,在较低温度下将硫酸铁盐还原分解,但因还原剂成本较高,且多发生过度还原,有FeS和Fe的生成,致使脱硫活性下降。这两种再生方法,均为脱硫生成的硫酸铁盐分解放出SO2,故需要增加复杂回收SO2过程。尽管铁系脱硫剂研究开始较早,但由于铁利用率低,再生条件苛刻,致使脱硫费用增加,且再生过程中硫又以二氧化硫的形态放出,须进一步回收处理,故目前尚未获得工业化应用。
本发明的目的在于提出一种不需再生、可完全利用脱硫剂中的氧化铁,并可副产硫酸铁盐的铁系脱硫剂的使用方法。
本发明的目的是这样实现的:以工业含铁废料赤泥为主要原料,经干燥、加入适量的粘合剂,研磨混合,挤压成型以后,烘干、煅烧即可用于脱硫。制得的铁系脱硫剂置于固定床反应器中,温度控制在350-450℃,通入一定浓度的含硫模拟烟气,空速为300-24000h-1,Ar为平衡气,进行脱硫反应。待脱硫剂吸硫饱和后,切断模拟烟气,以温度为20-100℃的水分数次喷淋冲洗,经水洗处理后的脱硫剂可重新用于脱硫。脱硫反应为: 。
本发明方法的步骤结合附图说明如下:
如图所示,1为干燥,2为研磨,3为成型,4为煅烧,5为脱硫,6为水洗,7为二次干燥,8为氧化,9为还原,10为蒸发,11为结晶,12为过滤,13为副产品干燥,A为赤泥,B为粘结剂,C为脱硫剂,D为水溶液,E为铁屑,F为氧气,H为产品,I为含硫气体,T为脱硫后气体。
工厂(如硫酸厂、铁厂或铝厂)废料赤泥A为原料,加入粘结剂B,如淀粉、木质素或炭素,经烘干1和研磨2,在挤条机上进行挤压成型3或在糖衣机的转盘内进行造料成型3,粒度为3-5mm,将所得成型物进行煅烧4成脱硫剂C,脱硫5反应是在固定床反应器中进行。含硫气体Ⅰ的组成为:SO2为1150PPm,O2为5%(V),H2O为5%(V),平衡气为Ar,其流量为422ml/min,脱硫反应温度为350-450℃,脱硫剂吸硫饱和后,进行水洗(6),水温为常温-100℃。水洗分三次进行,洗去脱硫时生成的Fe2(SO4)3,残余的脱硫剂烘干7后,再次用作脱硫5;水洗所得的Fe2(SO4)3水溶液可用两种方法处理:一是氧化8在Fe2(SO4)2溶液中通入O2气使铁离子全部变为Fe3+,一是还原,在Fe2(SO4)2溶液中加入过量的铁屑,使Fe3+全部还原成Fe2+,然后经蒸发10、结晶11、过滤12、干燥13得到相应副产品Fe2(SO4)3或FeSO4。
综上所述,本发明由四部分组成,一是脱硫的制备,包括原料赤泥的干燥、研磨和成型;二是脱硫,用固定床或移动床;三是水洗硫酸铁;四是硫酸铁的溶液的还原或氧化、蒸发、结晶、过滤和干燥。
本发明与现有技术相比具有如下优点:
1.不需再生,没有高浓度SO2气体放出,省去回收SO2复杂的后处理工序。
2.经过水洗过程,仅将脱硫产物硫酸铁盐洗去,而对未利用的活性组分没有影响,所以水洗后脱硫活性不变。
3.可把废料中的Fe2O3和SO2同时资源化,生成硫酸铁盐。
4.综合成本大大降低。
实施例1
以硫酸厂废料赤泥为主要原料,加入淀粉,烘干后研磨至200目,置于糖衣机的转盘内,喷水,成Φ3-5mm颗粒,烘干煅烧后取制得的脱硫剂1.0克,置于固定床反应器中,升温至380℃恒温,通入组成为1150ppmSO2,5vol.%O2,5vol%H2O,平衡气为Ar的模拟烟气(流量422ml/min)进行脱硫反应。饱和硫容为203mg SO2/g。脱硫剂吸硫饱和后,经20℃的水7ml分三次淋洗,每次水量分别为3ml、2ml、2ml,相应时间为20min、5min、5min,然后于110℃干燥恒重得脱硫剂0.86克,该样品在以上脱硫温度与模拟烟气组成条件下再次用于脱硫,二次饱和硫容为223mgSO2/g,水洗液经蒸发、结晶、过滤、干燥,可得固体硫酸铁0.78克。
实施例2
以铁厂废料赤泥为主要原料,加入木质素,烘干研磨,在挤条机上挤压成型,经干燥煅烧后取脱硫剂3.0克,置于固定床反应器中,升温至430℃,通入组成为1150ppm SO2,5vol.%O2,5vol%H2O,平衡气为Ar的模拟烟气(流量422ml/min)进行脱硫反应。饱和硫容为223mg SO2/g。脱硫剂吸硫饱和后,经50℃的水45ml分三次淋洗,每次水量分别为25ml、10ml、10ml,相应时间为40min、10min、10min,然后于110℃干燥恒重得脱硫剂2.55克,该样品在以上脱硫温度与模拟烟气组成条件下再次用于脱硫,饱和硫容为226mgSO2/g,水洗液用铁屑0.41克还原、蒸发、结晶、过滤、干燥,可得固体硫酸铁2.79克。
实施例3
以铝厂废料赤泥为主要原料,加入炭素,烘干研磨,在挤条机上挤压成型,经干燥煅烧后取脱硫剂5.0克,置于固定床反应器中,升温至450℃,通入组成为1150ppm SO2,5vol.%O2,5vol%H2O,平衡气为Ar的模拟烟气(流量422ml/min)进行脱硫反应。饱和硫容为247mg SO2/g。脱硫剂吸硫饱和后,经100℃的水120ml分三次淋洗,每次水量分别为60ml、40ml、20ml,相应时间为30min、5min、5min,然后于110℃干燥恒重得脱硫剂4.3克,该样品在以上脱硫温度与模拟烟气组成条件下再次用于脱硫,饱和硫容为239mg SO2/g,水洗液用铁屑0.72克还原、蒸发、结晶、过滤、干燥,可得固体硫酸铁5.12克。
Claims (2)
1.一种铁系金属氧化物用作脱硫剂的方法,其特征在于它由四部分组成,一是脱硫的制备,包括原料赤泥的干燥、研磨和成型;二是脱硫,用固定床或移动床;三是水洗硫酸铁;四是硫酸铁的溶液的还原或氧化、蒸发、结晶、过滤和干燥。
2.如权利要求1所述的方法,所述的原料赤泥包括来自各种工厂的含铁废料。
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