一种低浓度SO₂烟气浓缩-转化回收处理方法

专利名称：一种低浓度SO₂烟气浓缩-转化回收处理方法
技术领域：
本发明公开了一种低浓度SO2烟气浓缩-转化回收处理方法；属化学工程与环境保护技术领域。
背景技术：
冶金、火力发电和化工等领域产生的大量低浓度SO2烟气对环境造成严重污染。近年来，国家对SO2的排放提出了越来越严格的要求，尤其是“总量控制”要求，即使已经达到国家排放标准的企业也要进行更深度地脱硫，进一步降低SO2浓度。目前的烟气脱硫技术中，湿法脱硫技术是最为成熟及脱硫率最高的，因此得到广泛应用。而在湿法脱硫技术中，应用最广的是石灰石/石灰-石膏脱硫方法，约占脱硫总装机量的70%。石灰石/石灰-石膏脱硫方法是以石灰石和石灰为脱硫剂，制成石灰浆液来吸收烟气中的二氧化硫，SO2与吸收液中的碳酸钙(或石灰)和通入液体中的氧气的作用，转化为石膏，从而达到脱硫的目的。脱硫过程的总反应为S02+CaC03+0 . 502+2H20 — CaSO4 2H20+C02这个方法的优点是简单、易行、脱硫效率高。但其主要缺点是脱硫产物为石膏，主要用作水泥原料、化工原料、填料等，利用有限，市面价格仅几十元钱一吨，堆放体积大，易于造成二次污染，并且还存在吸收废水处理的等问题。特别地，该方法在处理较低浓度的SO2烟气时存在脱硫效率降低，工艺运行不稳定，经济效益低等问题。

发明内容
本发明的目的在于克服现有技术之不足而提高一种工艺设计合理、工艺流程简单、能耗低、成本低、环境友好、脱硫效率高的低浓度SO2烟气浓缩-转化回收处理方法。本发明一种低浓度SO2烟气浓缩-转化回收处理方法，包括下述步骤第一步S02净化与浓缩将烟气调节至温度为20 90°C，水蒸气含量小于5%，然后通入pH值为4.0
5.0，浓度为0. 5mol/L I. 5mol/L的柠檬酸盐溶液中吸收SO2,当柠檬酸盐吸收液pH值降为3. 5 4. 0时，停止通入烟气，得到柠檬酸盐富液；此过程SO2吸收率达99%以上，实现SO2与烟气中的C02、CO、NO、O2的分离及SO2净化与浓缩，其中，CO、NO、O2不能被柠檬酸盐溶液吸收，而CO2先被柠檬酸盐吸收，之后又被SO2置换出来，CO2, CO、NO、O2气体均与SO2分离后达标排放。该过程中的主要化学反应
如下
权利要求
1.一种低浓度SO2烟气浓缩-转化回收处理方法，包括下述步骤 第一步so2净化与浓缩 将烟气调节至温度为20 90°C，水蒸气含量小于5%，然后通入pH值为4. O 5. 0，浓度为O. 5mol/L I. 5mol/L的柠檬酸盐溶液中吸收SO2,当柠檬酸盐吸收液pH值降为3. 5 4.O时，停止通入烟气，得到柠檬酸盐富液； 第二步S02解吸 将第一步所得柠檬酸盐富液进行热解吸或负压解吸，得到高浓度SO2气体； 第三步S02转化 将第二步所得高浓度SO2气体与载气混配后通入浓度为O. I I. Omol/L, pH为10 12的硫化钠吸收液中吸收SO2,当硫化钠吸收液pH值达到2. O 3. O时，停止通入高浓度SO2气体，得到硫化钠富液，将所述硫化钠富液加热至120 150°C进行自氧化还原反应I 4小时，得到单质硫和硫酸钠混合溶液；过滤，滤渣即为单质硫，滤液为硫酸钠溶液。
2.根据权利要求I所述的一种低浓度SO2烟气浓缩-转化回收处理方法，其特征在于所述朽1檬酸盐选自朽1檬酸钠、朽1檬酸钾中的一种。
3.根据权利要求2所述的一种低浓度SO2烟气浓缩-转化回收处理方法，其特征在于所述SO2净化与浓缩步骤中，烟气以12 24m3/min. Hi3wta的流量通入柠檬酸盐溶液中吸收SO2。
4.根据权利要求3所述的一种低浓度SO2烟气浓缩-转化回收处理方法，其特征在于所述SO2解吸步骤中，所述热解吸的温度为60 100°C，所述负压解吸的解吸压力为O. 5 O.9atm,时间为 I 30min。
5.根据权利要求4所述的一种低浓度SO2烟气浓缩-转化回收处理方法，其特征在于所述SO2转化步骤中，所述载气选自惰性气体或空气，所述惰性气体为氮气、氦气、氩气中的一种；所述SO2气体与载气混配后通入二级浓度为O. I I. Omol/L, pH为10 12的硫化钠溶液中吸收SO2。
6.根据权利要求5所述的一种低浓度SO2烟气浓缩-转化回收处理方法，其特征在于所述SO2转化步骤中，所述SO2气体与载气混配时，控制SO2浓度在80000mg/m3 150000mg/m3 ;所述SO2气体与载气混配后以12 24m3/min. m3吸收液的气体流速通入硫化钠溶液。
7.根据权利要求6所述的一种低浓度SO2烟气浓缩-转化回收处理方法，其特征在于所述SO2转化步骤中，所得单质硫用O. 5 I倍重量的水洗涤，干燥后即为单质硫产品。
8.根据权利要求7所述的一种低浓度SO2烟气浓缩-转化回收处理方法，其特征在于所述SO2转化步骤中，所得滤液通过蒸发结晶后得到硫酸钠料浆，硫酸钠料浆与6 8倍理论值量的焦炉煤气或焦炭在600 700°C下进行还原反应，得到硫化钠，用于配制硫化钠吸收液；还原后的气体经处理后回收利用。
9.根据权利要求8所述的一种低浓度SO2烟气浓缩-转化回收处理方法，其特征在于所述SO2净化与浓缩步骤中，所述烟气调节采用绝热蒸发的方式进行，烟气中SO2含量为100mg/m3 60000mg/m3。
10.一种低浓度SO2烟气浓缩-转化回收处理方法，适应于钢铁冶金、火力发电、有色金属冶金领域产生的SO2烟气的治理，烟气中SO2含量为100mg/m3 60000mg/m3。
全文摘要
一种低浓度SO2烟气浓缩-转化回收处理方法。包括SO2净化与浓缩、SO2解吸、SO2转化。低浓度SO2烟气先经柠檬酸盐吸收后解吸放出较高浓度的SO2；用Na2S溶液与解吸后的高浓度SO2充分接触，使其转变为NaHSO3和Na2S2O3，控制合适的pH和温度，NaHSO3和Na2S2O3发生自氧化还原反应生成单质硫和硫酸钠，经液固分离后得到单质硫固体与硫酸钠溶液；采用结晶法从溶液中结晶出硫酸钠，并用焦炉煤气或焦炭还原制成硫化钠，返回吸收工序。本发明提高了低浓度SO2的处理效果和经济效率，并使SO2中硫以单质硫形式得到了有效利用，为低浓度SO2烟气的处理提供了新的思路；整个工艺为一闭路循环系统，没有废物和废水的处理问题，也不会造成二次污染。
文档编号B01D53/50GK102658011SQ20121012443
公开日2012年9月12日 申请日期2012年4月25日 优先权日2012年4月25日
发明者何汉兵, 刘远, 张丽, 玉日泉, 秦毅红, 蔡守珂, 陈锋 申请人:中南大学