專利名稱：含硫煙氣或尾氣的脫硫方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種對(duì)含硫的燃燒煙氣或工業(yè)尾氣進(jìn)行脫硫的方法，具體地講就是從這些含硫氣體中脫除硫的氧化物的方法。
含硫燃料燃燒后的煙氣，以及如硫酸工業(yè)等工業(yè)生產(chǎn)的尾氣中不可避免地含有SO2、SO3等硫的氧化物成分，這是目前造成大氣環(huán)境污染的一個(gè)重要原因，因此對(duì)這些含硫氣體作脫硫處理是十分重要和必須的。目前對(duì)這類含硫尾氣和在燃燒爐之外的煙氣通道中的煙氣進(jìn)行脫硫，大量采用的是以石灰石或熟石灰等堿性吸收劑作脫硫劑的方法，其結(jié)果脫硫后伴隨有大量的石膏(硫酸鈣)的生成，其利用價(jià)值既不高，處理上又很困難，因此要造成二次污染的問題。
在中國(guó)專利CN85105199A中雖然介紹了可以用最好含有如鈦、釩、鐵、銅等第Ⅳ-Ⅷ族過渡金屬元素或其氧化物的顆粒作脫硫劑，但仍推薦使用含有以熟石灰為代表的堿土金屬氧化物、氫氧化物或碳酸鹽成分的脫硫劑。中國(guó)專利CN87107725A曾公開了一種由第四周期主副族金屬元素氧化物和化合物組成氧化劑，再同時(shí)配以表面活性劑和泡沫劑組成洗滌液，用于脫除工業(yè)煙氣中的粉塵、硫化物、氮氧化物，一氧化碳等有毒有害成分。雖然其中所涉及到的氧化劑可以有錳、鈣、銅、鐵等多種元素組成的化合物，但該文獻(xiàn)記載內(nèi)容中既未特別指明各種成分對(duì)煙氣中不同的有毒有害成分有何種特異的消除功能，也未指出其所列可供選擇的不同氧化劑在使用時(shí)各種性能的差異及優(yōu)缺點(diǎn)。同時(shí)，由于其洗滌液中除氧化劑外還必須包括有表面活性劑及泡沫劑，以保證其使用時(shí)能呈噴霧狀或泡沫狀，因此不僅要提高使用成本，對(duì)所用設(shè)備也必然要有一定的要求。而且顯而易見的是，在影響其使用效果的諸因素中，除氧化劑自身的化學(xué)性質(zhì)外，僅其水溶性的有無或高低對(duì)其使用所必需的噴霧和泡沫狀態(tài)的形成、維持和穩(wěn)定，以及回收循環(huán)利用的難易也是一個(gè)重要方面。關(guān)于這一點(diǎn)本文在下面還要涉及到。
本發(fā)明的目的是專為從含硫的燃燒煙氣或工業(yè)尾氣中脫硫而提供一種簡(jiǎn)單易行，且極具經(jīng)濟(jì)價(jià)值的方法，具體地講就是利用錳的含氧化合物進(jìn)行脫硫的方法。
本發(fā)明方法中所說的錳的含氧化合物可以包括各種價(jià)態(tài)下的錳的含氧化合物，如一氧化錳(MnO)，二氧化錳(MnO2)，四氧化三錳(Mn3O4)，錳酸鹽或高錳酸鹽等。其脫硫原理主要是通過氧化作用，使含硫氣體中的SO2、SO3等硫的氧化物最終與錳轉(zhuǎn)化成為硫酸錳(MnSO4)而被除去。使用何種錳的化合物可以根據(jù)材料來源情況及實(shí)際使用的要求而有所不同，而且其價(jià)態(tài)不同在氧化性及使用方式上也有所差異，從實(shí)際使用上考慮，氧化性過高雖然對(duì)SO2的氧化有利，但若同時(shí)又具有較大水溶性時(shí)，例如高錳酸鹽(鉀鹽、鈉鹽等)，在使用方便與否、對(duì)設(shè)備的影響與要求、操作上的安全防護(hù)，以及價(jià)格成本等方面也會(huì)帶來一些不利因素。因此綜合考慮，本發(fā)明建議以使用水不溶或難溶的錳的含氧化合物為好，例如二氧化錳就是其中最常用且又容易得到的一種理想的材料。由于其主要來源于軟錳礦，因此在資源條件允許時(shí)，甚至可以將原軟錳礦石粉碎后直接使用，而且實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，其脫硫效果滿意，存在于礦石中的鐵、鋁、硅等主要雜質(zhì)成分不會(huì)對(duì)脫硫產(chǎn)生不利影響。此外，經(jīng)煅燒和粉碎后的碳酸錳礦石也是在本發(fā)明方法中可供選擇的一種良好的脫硫材料。因這些水不溶或難溶的脫硫材料簡(jiǎn)單，來源廣泛，尤其是直接使用粉碎后的軟錳礦石時(shí)，可以大幅度降低成本。同時(shí)使用這些材料的脫硫劑在對(duì)設(shè)備的防腐及對(duì)操作人員的安全防護(hù)上一般也不存在有過多的限制與要求，無疑更方便了使用和降低使用費(fèi)用。使用象二氧化錳這樣水不溶或難溶的錳的含氧化合物作為脫硫材料的另一獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)是，脫硫后生成的硫酸錳及其各種水合物具有很好的水溶性，因此很容易與尚未被利用的不溶性錳化合物分離。經(jīng)過簡(jiǎn)單的沉淀或過濾，沉積物可返回繼續(xù)作脫硫劑使用，溶液中的硫酸錳作適當(dāng)處理回收后不僅可以成為極有價(jià)值的化工產(chǎn)品，而且完全不存在二次污染問題。由此也可以清楚地看到，僅在這一點(diǎn)上本發(fā)明的方法與前述CN87107725A所介紹的方法就有極大的不同，即該文獻(xiàn)方法采用的是使回收并沉淀后的洗滌液在舍棄了沉積物后將其余溶液部分返回作脫硫劑循環(huán)使用的。很顯然，這樣做的結(jié)果，即使其所使用的是水溶性氧化劑，由于洗滌藥液中不斷增加并集聚了大量的水溶性硫酸鹽成分，必然會(huì)使循環(huán)使用的洗滌藥液的脫硫能力和效率迅速降低;而當(dāng)其使用的是水不溶或難溶的氧化劑時(shí)，由于舍棄了集中了脫硫有效成分的沉積物，返回循環(huán)使用的是幾乎不含脫硫有效成分的其余部分，顯然就更不盡合理了。
本發(fā)明方法的具體脫硫過程非常簡(jiǎn)單，將錳的含氧化合物與水混合構(gòu)成脫硫劑，隨其中脫硫材料水溶性的不同可以是溶液、漿狀或糊狀等不同狀態(tài)。使含硫氣體與脫硫劑充分接觸即可完成脫硫過程。按照對(duì)氣體處理的一般方法，使氣體與脫硫劑作逆流接觸最為有利。由于本發(fā)明方法除使二者充分接觸外，在脫硫劑的使用及實(shí)際操作上均無過多的要求，因此在普通的氣體吸收塔，如帶隔板的填料塔中都可以完成脫硫過程。脫硫效果可根據(jù)氣體的含硫量，通過適當(dāng)控制進(jìn)塔氣體量和/或脫硫劑的使用量來進(jìn)行調(diào)節(jié)。正常情況下，本發(fā)明方法可以使含硫氣體的脫硫率穩(wěn)定地保持在90-95%，小試驗(yàn)時(shí)甚至可以更高。
本發(fā)明方法對(duì)被處理的含硫氣體的溫度一般無過多要求，在低溫或室溫條件下仍可進(jìn)行，但適當(dāng)提高溫度對(duì)脫硫效果無疑是有利的，因其可促進(jìn)脫硫過程中的化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行。但氣體溫度過高也未必有利。因?yàn)楸景l(fā)明的脫硫劑中所含的水對(duì)脫硫過程是有利的，含硫氣體溫度過高使其中的水大量汽化成蒸汽顯然是不好的。而且作脫硫處理后的氣體一般即可排放，因此使被處理的氣體仍保留有過高的溫度而不加以利用，僅從節(jié)能角度講也是不可取的。所以，把被處理氣體的溫度控制在100℃以下，便如為70-80℃時(shí)是適宜而且是滿意的。
至于被處理的氣體中是否含有粉塵雖不會(huì)影響本發(fā)明方法的脫硫過程，但當(dāng)使用水不溶或難溶的錳化合物時(shí)，最好對(duì)被處理氣體先作常規(guī)的除塵處理后再按本發(fā)明方法進(jìn)行脫硫，以避免大量粉塵的混入和積累影響作循環(huán)使用的脫硫劑的脫硫效果。
作為本發(fā)明方法的一個(gè)具體實(shí)例可以介紹如下。
在帶有多級(jí)有孔隔板及浮球填料的普通氣體吸收塔中，使含硫量為5%的燃煤煙氣由塔底引入吸收塔，煙氣溫度控制在50-100℃。將二氧化錳含量為60%的軟錳礦粉與水混合攪拌成糊狀，通過噴嘴由塔的中、上部噴入塔內(nèi)，使煙氣與脫硫劑逆流接觸，調(diào)節(jié)進(jìn)塔氣體流速為10-15米/秒及噴嘴阻力為300-400毫米水柱，則煙氣中的硫脫除率可穩(wěn)定地達(dá)到90-95%。由塔底回收的脫硫劑作沉淀分離后，沉積物返回作脫硫劑循環(huán)使用，溶液經(jīng)加熱濃縮和冷卻結(jié)晶，即為硫酸錳產(chǎn)品。
權(quán)利要求
1.一種對(duì)含硫的工業(yè)尾氣及燃燒爐之外的燃燒煙氣用過渡金屬元素的化合物脫硫的方法，其特征在于用錳的含氧化合物與水混合組成脫硫劑，使含硫氣體與脫硫劑接觸而實(shí)現(xiàn)脫硫。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所說的脫硫劑是錳的水不溶或難溶的含氧化合物與水混合成的糊狀物。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所說的錳的含氧化合物為二氧化錳。
4.如權(quán)利要求2或3所述的方法，其特征在于所說的錳的含氧化合物為軟錳礦石的粉碎物。
5.如權(quán)利要求1、2或3所述的方法，其特征在于所說的含硫氣體應(yīng)先作除塵處理后再與脫硫劑在低于100℃條件下作逆流接觸而實(shí)現(xiàn)脫硫。
6.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于所說的含硫氣體應(yīng)先作除塵處理后再與脫硫劑在低于100℃條件下作逆流接觸而實(shí)現(xiàn)脫硫。
全文摘要
本發(fā)明是一種用錳的含氧化合物對(duì)含硫煙氣及工業(yè)尾氣進(jìn)行脫硫的方法，含硫氣體與脫硫劑接觸后，轉(zhuǎn)變?yōu)樗苄缘牧蛩徨i，不僅回收利用價(jià)值大，而且完全不存在二次環(huán)境污染問題。當(dāng)使用不溶或難溶的錳的化合物時(shí)尤其具有特別的優(yōu)越性。
文檔編號(hào)B01D47/14GK1052260SQ89104140
公開日1991年6月19日 申請(qǐng)日期1989年12月9日 優(yōu)先權(quán)日1989年12月9日
發(fā)明者郝孝怡, 莊為燊 申請(qǐng)人:成都環(huán)保建設(shè)工程技術(shù)設(shè)備公司