專(zhuān)利名稱(chēng)：一種以由含SO₂的燃煤鍋爐煙氣生產(chǎn)硫酸的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及環(huán)保和吸收劑循環(huán)利用領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
電廠(chǎng)燃煤鍋爐煙氣中含有一定量的so2，由于其濃度不是很高， 一般只
有0.03% 3%，不能直接生產(chǎn)硫酸，而放空又污染環(huán)境，浪費(fèi)資源。全世界 都在研究經(jīng)濟(jì)可行的解決方法。雖有很多種方法，但有的投資太大，有的運(yùn) 行費(fèi)用太高，有的不能循環(huán)利用吸收劑，有的不能將S02做成產(chǎn)品，都不能 從根本上解決環(huán)境污染的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于為以燃煤為能源生產(chǎn)的含S02鍋爐煙氣為原料，生產(chǎn)硫 酸的方法。
本發(fā)明包括以下步驟
1) 用堿金屬氧化物加水形成的堿性溶液吸收含S02的燃煤鍋爐煙氣， 濾出生成的亞硫酸鹽和硫酸鹽固體；
2) 將亞硫酸鹽和硫酸鹽固體摻混硫磺后送入沸騰焙燒爐中，鼓入空氣焙 燒，控制焙燒溫度卯0 125(TC，使亞硫酸鹽和大部分硫酸鹽分解形成堿金
屬氧化物和S02氣體；
3) 將分解出來(lái)的S02氣體凈化、干吸、轉(zhuǎn)化生產(chǎn)硫酸。 本發(fā)明以堿性溶液吸收煙氣，反應(yīng)生成亞硫酸鹽和少量硫酸鹽，這些亞
硫酸鹽經(jīng)過(guò)加熱分解，可以重新得到堿金屬氧化物，同時(shí)放出S02氣體。由 于亞硫酸鹽在分解時(shí)是吸熱反應(yīng)，如何選擇熱源是關(guān)鍵。用焦炭或煤作熱源時(shí)雖然經(jīng)濟(jì)易得，但仍然需要一定的生產(chǎn)成本。如申請(qǐng)?zhí)?005101275996的 方法中采用焦炭作為熱源，由于焦炭或煤中的灰分等雜質(zhì)將會(huì)混入堿金屬氧 化物中，以致分解得到的堿金屬氧化物中含雜質(zhì)太多，不便循環(huán)利用，并且 焦炭或煤的燃燒產(chǎn)物C02影響制硫酸生產(chǎn)。采用天然氣、煉廠(chǎng)氣、煤氣做熱
源時(shí)，雖沒(méi)有雜質(zhì)混入堿金屬氧化物中，但價(jià)格昂貴，燃燒產(chǎn)物不能利用。
本發(fā)明采用固體硫磺燃燒的熱源，分解固體亞硫酸鹽， 一方面是硫磺燃 燒放出熱量，另一方面是亞硫酸鹽吸收熱量分解，本發(fā)明解決了亞硫酸鹽分
解的熱源問(wèn)題，同時(shí)燃燒產(chǎn)物S02與分解出來(lái)的S02都是生產(chǎn)硫酸的原料。
亞硫酸鹽一般在600 90(TC就能分解，但亞硫酸鹽中含的少量硫酸鹽分 解溫度較高， 一般在900 1250°C。如不能把這些硫酸鹽分解，則堿金屬氧 化物中的硫酸鹽將越積越多，以致不能循環(huán)利用。所以分解溫度必須高到使 硫酸鹽也大部分能夠分解。本發(fā)明分解溫度控制在900 1200°C，同時(shí)加入 的硫磺也有助分解作用。
故，通過(guò)以上步驟，本發(fā)明不但能吸收煙氣中的S02氣體，使燃煤鍋爐
的氣體排放符合環(huán)保要求，而且，重新得到的用于吸收的堿金屬氧化物在理 論上可達(dá)到無(wú)限次循環(huán)利用，同時(shí)，從煙氣中濃縮的S02氣體可以低成本地
生產(chǎn)硫酸。
本發(fā)明所述堿金屬氧化物為氧化鉀、氧化鈉、氧化鈣、氧化鎂中的至少一種。
為了利于吸收煙氣中S02氣體，所述堿性溶液的濃度為5 40%。 所述步驟2)中摻入的硫磺重量占亞硫酸鹽和硫酸鹽固體總重量的10
50%?？刂茡饺氲谋壤纫凶銐虻牧蚧侨紵裏幔员闾峁﹣喠蛩猁}和硫酸
鹽的分解熱并有一定的溫度，又不必使用過(guò)多的硫磺。 本發(fā)明最佳焙燒溫度為900 1200°C。
步驟1)中濾出的亞硫酸鹽和硫酸鹽固體含水率為8 20%。控制含水率的目的是希望含水較少，以減少所需蒸發(fā)水的熱量，而工業(yè)過(guò)濾設(shè)備又不可 能使含水降得更低。
具體實(shí)施例方式
一、步驟
1、 使用堿金屬氧化物，如氧化鉀、氧化鈉、氧化鈣、氧化鎂、或其混 合物，加水以后，成為堿性溶液，濃度為5 40%，用循環(huán)吸收泵送入吸收 器中。
吸收反應(yīng)完成后，生成亞硫酸鹽，如亞硫酸鉀、亞硫酸鈉、亞硫酸牽丐、 亞硫酸鎂、或其混合物，同時(shí)生成少量硫酸鹽，如硫酸鉀、硫酸鈉、硫酸鈣、 硫酸鎂。
以M代表堿金屬時(shí)，反應(yīng)式為
S02+MO—MS03 (亞硫酸鹽) 2S02+2MO+02—2MS04 (硫酸鹽)見(jiàn)

圖1。 過(guò)濾，取出含水量為8 20%的亞硫酸鹽和硫酸鹽濾餅。
2、 亞硫酸鹽經(jīng)過(guò)加熱分解，可以重新得到堿金屬氧化物，同時(shí)放出S02 氣體。
由于亞硫酸鹽在分解時(shí)是吸熱反應(yīng)，如何選擇熱源是關(guān)鍵。 本發(fā)明采用固體硫磺燃燒的熱源，分解固體亞硫酸鹽，解決了亞硫酸鹽 分解的熱源問(wèn)題，同時(shí)燃燒產(chǎn)物S02與分解出來(lái)的S02都是生產(chǎn)硫酸的原料。 本發(fā)明將亞硫酸鹽和硫酸鹽固體慘混硫磺后送入沸騰焙燒爐中，鼓入空氣焙 燒，控制焙燒溫度900 120(TC，最佳焙燒溫度為900 1200。C。反應(yīng)式為
s+o2—so2
MS03~>MO+S02 2MS04—2MO +2S02+ 02 2MS04+S—2MO +3S02固體濾餅即亞硫酸鹽，可烘千或不需專(zhuān)門(mén)烘干，摻入硫磺，打散至5mm
以下，并混合均勻。
控制摻入的硫磺重量占亞硫酸鹽和硫酸鹽固體總重量的10 50%。 分解產(chǎn)物即堿金屬氧化物，從沸騰焙燒爐出料口和后面氣體除塵的排灰
口放出來(lái)，加水以后，成為堿性溶液，重新吸收燃煤煙氣中的so2，循環(huán)利用。
3、分解出來(lái)的S02氣和硫磺燃燒生成的S02氣一起制備硫酸 沸騰焙燒爐出口分解出來(lái)的S02氣和硫磺燃燒生成的S02氣體中S02含
量為6% 30%，溫度為900 1200'C，經(jīng)余熱回收副產(chǎn)蒸汽或爐氣冷卻、旋 風(fēng)除塵器或電除塵器除塵；經(jīng)冷卻塔、洗滌塔，用循環(huán)液冷卻、洗滌凈化； 補(bǔ)加空氣、在干燥塔中用濃硫酸洗滌爐氣，使?fàn)t氣干燥；S02爐氣經(jīng)S02風(fēng) 機(jī)輸送，經(jīng)換熱后，在釩觸媒作用下氧化成S03氣，SCb氣在吸收塔中用濃 硫酸吸收生成硫酸。采用兩轉(zhuǎn)兩吸，尾氣合格排放。反應(yīng)式為
2S02+02—2 S03
S03+H20—H2S04
沸騰焙燒爐和制硫酸裝置可以不與電廠(chǎng)連在一起，亞硫酸鹽可以運(yùn)到沸 騰焙燒爐處使用。沸騰焙燒爐和制硫酸裝置要緊密相連。 硫酸產(chǎn)量一般不宜小于10萬(wàn)噸/年。
二、本發(fā)明特點(diǎn)-
1、用硫磺做熱源和還原劑，不用焦炭。
亞硫酸鹽和硫酸鹽分解是吸熱反應(yīng)，分解時(shí)需要加熱。
硫磺是很好的熱源，同時(shí)又是還原劑，而且硫磺的燃燒產(chǎn)物全部是so2，
就是生產(chǎn)硫酸的原料氣體，硫磺的價(jià)格可以用硫磺生產(chǎn)的硫酸的價(jià)格抵消， 也就是不需燃料費(fèi)用。我國(guó)每年副產(chǎn)和進(jìn)口硫磺數(shù)百萬(wàn)噸，來(lái)源不成問(wèn)題。同時(shí)硫磺一般可燃物純度為99.5%以上，幾乎不含其它雜質(zhì)，不會(huì)有雜質(zhì)混 入堿金屬氧化物中，不影響堿金屬氧化物的循環(huán)利用。
而使用還原劑焦炭時(shí)，需要花費(fèi)焦炭的費(fèi)用。同時(shí)焦炭中的灰份等雜質(zhì) 混入堿金屬氧化物中，影響堿金屬氧化物的循環(huán)利用，需另行處理或部分更 換，增加處理費(fèi)用和堿金屬氧化物消耗量。而且燃燒產(chǎn)物C02混入分解出來(lái) 的S02氣體中，占據(jù)氣體容積，影響氣體制硫酸。
2、 沸騰焙燒爐內(nèi)焙燒溫度要900 1250'C,不應(yīng)是700 900'C。 亞硫酸鹽一般在600 900'C就能分解，但亞硫酸鹽中含的少量硫酸鹽分
解溫度較高， 一般在900 1250°C。如不能把這些硫酸鹽分解，則堿金屬氧 化物中的硫酸鹽將越積越多，以致不能循環(huán)利用。所以分解溫度必須高到使 硫酸鹽也大部分能夠分解。這樣分解溫度要達(dá)到900 1250°C。
若控制沸騰焙燒爐內(nèi)溫度為700 900°C，則亞硫酸鹽中含的少量硫酸鹽 不能分解，堿金屬氧化物中的硫酸鹽將越積越多，以致不能循環(huán)利用，需另 行處理或部分更換，增加處理費(fèi)用和堿金屬氧化物消耗量。
3、 利用電廠(chǎng)燃煤鍋爐煙氣中S02生產(chǎn)硫酸，不是壓縮裝瓶成為S02產(chǎn)
叩
使用還原劑焦炭分解亞硫酸鹽時(shí)，分解出來(lái)的S02氣體中，S02含量只
能占少部分，還有大量的N2、 02、 C02和水蒸汽及粉塵，不可能直接壓縮裝
瓶，也就不可能直接成為S02產(chǎn)品。
電廠(chǎng)燃煤鍋爐煙氣中回收S02屬大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)，而S02銷(xiāo)量有限，若 生產(chǎn)S02產(chǎn)品，必將受市場(chǎng)限制。
權(quán)利要求
1、一種以由含SO2的燃煤鍋爐煙氣生產(chǎn)硫酸的方法，其特征在于包括以下步驟1)用堿金屬氧化物加水形成的堿性溶液吸收含SO2的燃煤鍋爐煙氣，濾出生成的亞硫酸鹽和硫酸鹽固體；2)將亞硫酸鹽和硫酸鹽固體摻混硫磺后送入沸騰焙燒爐中，鼓入空氣焙燒，控制焙燒溫度900～1250℃，使亞硫酸鹽和大部分硫酸鹽分解形成堿金屬氧化物和SO2氣體；3)將分解出來(lái)的SO2氣體凈化、干吸、轉(zhuǎn)化生產(chǎn)硫酸。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述以由含S02的燃煤鍋爐煙氣生產(chǎn)硫酸的方法， 其特征在于所述堿金屬氧化物為氧化鉀、氧化鈉、氧化f丐、氧化鎂中的至少 一種。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述以由含S02的燃煤鍋爐煙氣生產(chǎn)硫酸的方 法，其特征在于所述堿性溶液的濃度為5 40%。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述以由含S02的燃煤鍋爐煙氣生產(chǎn)硫酸的方法， 其特征在于所述步驟2)中摻入的硫磺重量占亞硫酸鹽和硫酸鹽固體總重量 的10 50%。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述以由含S02的燃煤鍋爐煙氣生產(chǎn)硫酸的方法， 其特征在于焙燒溫度900 1200°C 。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述以由含S02的燃煤鍋爐煙氣生產(chǎn)硫酸的方法， 其特征在于步驟1)中濾出的亞硫酸鹽和硫酸鹽固體含水率為8 20%。
全文摘要
一種以由含SO₂的燃煤鍋爐煙氣生產(chǎn)硫酸的方法，涉及環(huán)保和吸收劑循環(huán)利用領(lǐng)域。先用堿金屬氧化物加水形成的堿性溶液吸收含SO₂的燃煤鍋爐煙氣，濾出生成的亞硫酸鹽和硫酸鹽固體；然后將亞硫酸鹽和硫酸鹽固體摻混硫磺后送入沸騰焙燒爐中，鼓入空氣焙燒，控制焙燒溫度900～1250℃，使亞硫酸鹽和大部分硫酸鹽分解形成堿金屬氧化物和SO₂氣體；最后將分解出來(lái)的SO₂氣體凈化、干吸、轉(zhuǎn)化生產(chǎn)硫酸。本發(fā)明不但能吸收煙氣中的SO₂氣體，使燃煤鍋爐的氣體排放符合環(huán)保要求，重新得到的用于吸收的堿金屬氧化物可達(dá)到無(wú)限次循環(huán)利用，從煙氣中濃縮的SO₂氣體可以低成本地生產(chǎn)硫酸。
文檔編號(hào)C01B17/00GK101318633SQ20081012324
公開(kāi)日2008年12月10日 申請(qǐng)日期2008年6月12日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月12日
發(fā)明者劉炳福, 陳忠和 申請(qǐng)人:江蘇中興化工設(shè)備有限公司