專利名稱：催化氧化焙燒煙氣中低濃度二氧化硫制取硫酸的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域，具體的是涉及一種催化氧化焙燒煙氣中低濃度ニ氧化硫制取硫酸的方法。
背景技術(shù)：
由于我國經(jīng)濟(jì)迅速增長，能源需求增長快，煤炭消耗量大增，導(dǎo)致ニ氧化硫排放量急劇增加，我國ニ氧化硫每年排放量達(dá)2000多萬噸，主要來自于燃煤エ業(yè)鍋爐(特別是火力發(fā)電廠)，其次是冶金、硫酸エ業(yè)的排放，由于ニ氧化硫總量的不斷増加，區(qū)域性酸雨沒有得到有效的控制，酸雨區(qū)約占全國國土面積的三分之一，我國毎年造成1000億元以上的經(jīng)濟(jì)損失，ニ氧化硫污染面監(jiān)巨大的壓カ。煙氣脫硫(簡稱FGD)在FGD技術(shù)中，按照脫硫劑的種類劃分，可分為以下幾種方 法以CaCO3 (石灰石)為基礎(chǔ)的鈣法；以MgO為基礎(chǔ)的鎂法；以Na2CO3為基礎(chǔ)的鈉法；以NH3為基礎(chǔ)的氨法；以有機(jī)堿為基礎(chǔ)的有機(jī)堿法，還有海水法，氧化鋅法和雙堿法及活性炭吸附法等。按吸收劑及脫硫產(chǎn)物在脫硫過程中的干濕狀態(tài)，又可將脫硫技術(shù)分為濕法、干法，和半干(半濕)法
濕法技術(shù)是用含有吸收劑的溶液或漿液在濕狀態(tài)下脫硫和處理脫硫產(chǎn)物。濕法具有脫硫反應(yīng)速度快、設(shè)備簡單、脫硫效率高等優(yōu)點，但普遍存在腐蝕嚴(yán)重，運行維護(hù)費用高及易造成二次污染等問題；
干法脫硫技術(shù)是指脫硫吸收劑和產(chǎn)物處理均在干狀態(tài)下進(jìn)行，該法具有無污水、廢酸排出、設(shè)備腐蝕程度較輕，煙氣在凈化過程中無明顯降溫、浄化后煙氣溫度高、利于煙筒排氣擴(kuò)散、二次污染少等優(yōu)點，但存在反應(yīng)速度較慢、脫硫效率低、設(shè)備龐大等問題；
半干法脫硫技術(shù)是指脫硫劑在干燥狀態(tài)下脫硫，在濕狀態(tài)下再生(如水洗活性炭再生流程)，或者在濕狀下脫硫，在干狀態(tài)下處理脫硫產(chǎn)物(如噴霧干燥法)的煙氣脫硫技木。按照脫硫產(chǎn)物的用途可分為拋棄法和回收法兩種。目前國內(nèi)外常用的脫硫方法按其エ藝大致可分為三類濕式拋棄エ藝、濕式回收エ藝和干法エ藝。我國目前煙氣脫硫因海水脫硫受地域限制難以推廣；氧化鋅脫硫只能應(yīng)用于煉鋅廠才能配套回收；氨法脫硫因受原料來源限制難以普及；雙堿法脫硫運行費用高，企業(yè)難以承受；氧化鎂脫硫因亞硫酸鎂經(jīng)焙燒制取高濃度ニ氧化硫制取硫酸，エ藝復(fù)雜，投資大，易形成二次污染等問題難以推廣應(yīng)用；活性炭吸附法，因吸附效率低，設(shè)備龐大，投資大，エ藝不成熟，不能應(yīng)用于エ業(yè)生產(chǎn)。所以我國目前煙氣脫硫多采取石灰石/石灰——石膏濕法脫硫，該エ藝成熟運行可靠，脫硫效率高，石灰作脫硫劑時當(dāng)Ca/s=l時，可達(dá)到90%以上的脫硫率。適合大型燃煤發(fā)電廠的煙氣脫硫，但是存在腐蝕嚴(yán)重，廢水難處理，初投資大，運行維護(hù)費用高，每脫ー噸ニ氧化硫需950元/噸左右的生產(chǎn)成本，所副產(chǎn)石膏，銷量有限，附加值低，只能大量堆放，易造成二次污染。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所需要解決的問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)，提出的一種催化氧化焙燒煙氣中低濃度ニ氧化硫制取硫酸的方法，其不添加任何固硫堿性物質(zhì)，利用電子交換樹脂本身具有接受或給予電子的能力，從而可以使其與反應(yīng)的離子或分子發(fā)生氧化一一還原反應(yīng)。本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是催化氧化焙燒煙氣中低濃度ニ氧化硫制取硫酸的方法，其特征在于包括有以下步驟 I)將焙燒煙氣通入噴淋吸收塔，所述的噴淋吸收塔的塔底用水噴淋冷卻以除塵降溫，得到冷卻噴淋液；
2)經(jīng)降溫除塵的焙燒煙氣穿透噴淋吸收塔上裝填濕電子交換樹脂層，焙燒煙氣中的氧將電子交換樹脂氧化轉(zhuǎn)為氧化型樹脂，進(jìn)而被焙燒煙氣中的ニ氧化硫還原為還原型樹脂，從而ニ氧化硫被氧化為三氧化硫經(jīng)噴淋吸收塔噴淋得到稀硫酸；
3)焙燒煙氣最終從噴淋吸收塔的上層除霧器層排出。按上述方案，所述的電子交換樹脂為含有對苯ニ酚官能團(tuán)的電子交換樹脂。按上述方案，所述的焙燒煙氣的煙氣量需要保證焙燒煙氣在噴淋吸收塔中停留
1-2分鐘。按上述方案，所述的冷卻噴淋液在過濾前滴加稀雙氧水將其中已溶解的ニ氧化硫水溶液氧化為稀硫酸，處理后所得噴淋液過濾后經(jīng)管道輸送至濕電子交換樹脂層循環(huán)使用。按上述方案，步驟2)所述的稀硫酸經(jīng)管道輸送至濕電子交換樹脂層循環(huán)使用，當(dāng)循環(huán)噴淋至稀硫酸濃度富集于質(zhì)量百分比濃度不大于85%進(jìn)行回收。本發(fā)明的焙燃煙氣中含有的低濃度ニ氧化硫采取電子交換樹脂(即氧化還原樹月旨)催化氧化ニ氧化硫為三氧化硫，用水循環(huán)噴淋吸收生產(chǎn)硫酸的方法。本發(fā)明所述的電子交換樹脂是以對苯ニ酚為功能團(tuán)，它能給出ー對電子而氧化成對苯ニ醌，對苯ニ醌經(jīng)還原物質(zhì)還原又恢復(fù)為對苯ニ酚反應(yīng)式如下
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本發(fā)明的有益效果在于
I、不添加任何固硫堿性物質(zhì)，利用電子交換樹脂本身具有的氧化還原性質(zhì)，將煙氣中的ニ氧化硫氧化為三氧化硫，用水噴淋吸收三氧化硫生產(chǎn)重要的化工原料硫酸，不結(jié)垢無
堵塞；
2、脫硫效率高，經(jīng)處理后的焙燒煙氣，其ニ氧化硫含量低于50mg/m3，不但能脫硫還能脫硝，可極大地促進(jìn)我國ニ氧化硫的減排；3、降溫除塵ニ氧化硫的氧化，硫酸的回收在同一噴淋吸收回收塔中完成，其投資只需鈣法——石膏脫硫設(shè)備的十分之一；
4、因不添加任何固硫堿性物質(zhì)，利用電子交換樹脂本身具有的氧化還原性質(zhì)，將煙氣中的ニ氧化硫氧化為三氧化硫，用水噴淋吸收三氧化硫生產(chǎn)重要的化工原料硫酸，該電子交換樹脂為球狀、磨損小，可在強(qiáng)酸性條件下使用也不失其活性，生產(chǎn)費用極低，幾乎達(dá)到零成本運行；
5、因不添加任何因硫堿性物質(zhì)，所產(chǎn)副產(chǎn)為重要的化工原料硫酸，用途廣泛，銷售市場廣闊，無二次污染之憂，可創(chuàng)造極大的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做進(jìn)ー步詳細(xì)的說明，但是此說明不會構(gòu)成對本發(fā)明的限制。催化氧化焙燒煙氣中低濃度ニ氧化硫制取硫酸的方法，包括有以下步驟
1)將焙燒煙氣通入噴淋吸收塔，所述的噴淋吸收塔的塔底用水噴淋冷卻以除塵降溫，得到冷卻噴淋液，所述的冷卻噴淋液在過濾前滴加稀雙氧水將其中已溶解的ニ氧化硫水溶液氧化為稀硫酸，防止ニ氧化硫水溶液分解釋放出ニ氧化硫，車間ニ氧化硫超標(biāo)而污染環(huán)境，處理后所得噴淋液過濾后經(jīng)管道輸送至濕電子交換樹脂層循環(huán)使用；
2)經(jīng)降溫除塵的焙燒煙氣穿透噴淋吸收塔上裝填濕的含有對苯ニ酚官能團(tuán)的電子交換樹脂(08型電子交換樹脂)，所述的焙燒煙氣的煙氣量需要保證焙燒煙氣在噴淋吸收塔中停留1-2分鐘，焙燒煙氣中的氧將電子交換樹脂氧化轉(zhuǎn)為氧化型樹脂，進(jìn)而被焙燒煙氣中的ニ氧化硫還原為還原型樹脂，從而ニ氧化硫被氧化為三氧化硫經(jīng)噴淋吸收塔噴淋得到稀硫酸，所述的稀硫酸經(jīng)管道輸送至濕電子交換樹脂層循環(huán)使用，當(dāng)循環(huán)噴淋至稀硫酸濃度富集于質(zhì)量百分比濃度不大于85%進(jìn)行回收；
3)焙燒煙氣最終從噴淋吸收塔的上層除霧器層排出。具體實施例一年產(chǎn)1500噸五氧化釩生產(chǎn)廠，提釩所采取的エ藝是以含釩石煤為原料，經(jīng)沸騰焙燒脫炭，脫炭料酸浸提釩，日處理含釩石煤400噸，含釩石煤含硫量平均質(zhì)量百分比2. 70%，硫的脫除率64. 20%, ニ氧化硫在焙燒過程中，因該礦含鐵量高達(dá)3. 52%，經(jīng)氧化焙燒轉(zhuǎn)化為三氧化鐵，三氧化鐵可在高溫下催化氧化ニ氧化硫為三氧化硫，ニ氧化硫的氧化率高達(dá)86. 45%，煙氣經(jīng)一直徑Φ 5. 2米，高15米，共五層噴淋吸收塔，塔底層為噴淋降溫除塵層，ニ、三、四層裝填30cm厚濕電子交換樹脂層，五層為安裝除霧器層。煙氣經(jīng)噴淋吸收塔的塔底進(jìn)行噴淋降溫除塵，冷卻噴淋液過濾前在排液管道中添加5%的雙氧水溶液氧化已溶解的ニ氧化硫水溶液為硫酸，噴淋液過濾循環(huán)使用，噴淋一次其硫酸含量可達(dá)O. 8-1. 2%，經(jīng)噴淋吸收塔底層噴淋降溫除塵的煙氣，其煙溫45°C，含氧量16. 9%，流速5. 7m/s，標(biāo)況風(fēng)量11914m3/h，SO2含量6567mg/m3，NOx 67mg/m3，該煙氣經(jīng)噴淋吸收塔ニ、三、四層裝填有30cm濕電子交換樹脂層，催化氧化ニ氧化硫為三氧化硫，經(jīng)水淋洗吸收為硫酸，當(dāng)循環(huán)噴淋將硫酸濃度富集至8-10%時回用于水冶車間酸浸脫炭料提釩，補充新水。煙氣經(jīng)塔上層除霧器除霧經(jīng)引風(fēng)機(jī)引至50米煙筒排空。經(jīng)上述處理的煙氣出口ニ氧化硫含量降 至48mg/m3, NOx 18mg/m3低于國家排放標(biāo)準(zhǔn),姆天可回收硫酸13-14噸,倉Il造極大的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。
權(quán)利要求
1.催化氧化焙燒煙氣中低濃度ニ氧化硫制取硫酸的方法，其特征在于包括有以下步驟 I)將焙燒煙氣通入噴淋吸收塔，所述的噴淋吸收塔的塔底用水噴淋冷卻以除塵降溫，得到冷卻噴淋液； 2 )經(jīng)降溫除塵的焙燒煙氣穿透噴淋吸收塔上裝填濕電子交換樹脂層，焙燒煙氣中的氧將電子交換樹脂氧化轉(zhuǎn)為氧化型樹脂，進(jìn)而被焙燒煙氣中的ニ氧化硫還原為還原型樹脂，從而ニ氧化硫被氧化為三氧化硫經(jīng)噴淋吸收塔噴淋得到稀硫酸； 3)焙燒煙氣最終從噴淋吸收塔的上層除霧器層排出。
2.按權(quán)利要求I所述的催化氧化焙燒煙氣中低濃度ニ氧化硫制取硫酸的方法，其特征在于所述的電子交換樹脂為含有對苯ニ酚官能團(tuán)的電子交換樹脂。
3.按權(quán)利要求I或2所述的催化氧化焙燒煙氣中低濃度ニ氧化硫制取硫酸的方法，其特征在于所述的焙燒煙氣的煙氣量需要保證焙燒煙氣在噴淋吸收塔中停留1-2分鐘。
4.按權(quán)利要求I或2所述的催化氧化焙燒煙氣中低濃度ニ氧化硫制取硫酸的方法，其特征在于所述的冷卻噴淋液在過濾前滴加稀雙氧水將其中已溶解的ニ氧化硫水溶液氧化為稀硫酸，處理后所得噴淋液過濾后經(jīng)管道輸送至濕電子交換樹脂層循環(huán)使用。
5.按權(quán)利要求4所述的催化氧化焙燒煙氣中低濃度ニ氧化硫制取硫酸的方法，其特征在于步驟2)所述的稀硫酸經(jīng)管道輸送至濕電子交換樹脂層循環(huán)使用，當(dāng)循環(huán)噴淋至稀硫酸濃度富集于質(zhì)量百分比濃度不大于85%進(jìn)行回收。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種催化氧化焙燒煙氣中低濃度二氧化硫制取硫酸的方法，包括有以下步驟1)將焙燒煙氣通入噴淋吸收塔，所述的噴淋吸收塔的塔底用水噴淋冷卻以除塵降溫，得到冷卻噴淋液；2)經(jīng)降溫除塵的焙燒煙氣穿透噴淋吸收塔上裝填濕電子交換樹脂層，焙燒煙氣中的氧將電子交換樹脂氧化轉(zhuǎn)為氧化型樹脂，進(jìn)而被焙燒煙氣中的二氧化硫還原為還原型樹脂，從而二氧化硫被氧化為三氧化硫經(jīng)噴淋吸收塔噴淋得到稀硫酸；3)焙燒煙氣最終從噴淋吸收塔的上層除霧器層排出。本發(fā)明的有益效果在于:不結(jié)垢無堵塞；脫硫效率高；投資??；幾乎達(dá)到零成本運行，可創(chuàng)造極大的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。
文檔編號C01B17/74GK102698596SQ201210174440
公開日2012年10月3日 申請日期2012年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月31日
發(fā)明者楊秋良 申請人:楊秋良