专利名称：电解法脱除二氧化硫的制作方法
技术领域：
本发明是一种湿法气体脱硫及脱硫剂再生的方法，涉及气体净化及电解的技术领域。
随着经济的快速发展，我国排放的二氧化硫急剧增加。占全国面积40％左右的地区受到由于二氧化硫排放引起的酸雨污染。酸雨和二氧化硫污染已成为制约我国经济和社会发展的重要因素，控制酸雨和二氧化硫已势在必行。大气中的二氧化硫主要来源于燃煤锅炉尤其是电站锅炉，目前控制锅炉排放二氧化硫最普遍采用的方法是石灰石-石膏法。该方法一次投资高、配套的制粉厂污染大、副产物石膏常常无法外销，只能抛弃，形成二次污染。其他的脱硫方法如炉内加钙、喷雾干燥、洗煤等，分别存在着脱硫效率低、一次投资大、运行成本高、有固体废渣等缺点。
本发明的目的在于提供一种脱硫效率高、不产生固体废渣、副产品商业利用价值高的气体脱硫及脱硫剂再生的方法。
本发明的目的是这样实现的在气体洗涤器内用含Na2SO4、NaOH为主要成分的混合溶液作为脱硫剂对含有SO2的气体进行洗涤脱硫，脱硫后废水经曝气后导入离子膜电解槽中进行电解，电解后电解槽阴极产生的含Na2SO4、NaOH为主要成分的混合溶液作为脱硫剂返回气体洗涤器循环使用。经洗涤净化后的气体由引风机抽排至大气。
气体洗涤器可为任何能用NaOH溶液作为脱硫剂的洗涤设备，如喷淋、文丘里、旋风水膜等。
在气体洗涤塔中NaOH和SO2发生以下化学反应
当NaOH消耗完毕后，Na2SO3可以和SO2进一步发生化学反应
从气体洗涤塔出来的脱硫废水主要含有Na+、H+、SO32-、HSO32-、OH-、SO42-、HSO4-离子等，各成分的比例因不同气体洗涤器的运行参数而异。
将脱硫废水导入曝气池或曝气塔等曝气设备中进行曝气处理，空气中的氧气和脱硫废水中的SO32-、HSO3-发生以下氧化反应
曝气应充分，曝气后的SO32-、HSO3-的残留含量越小越好。
但如果因待处理气体杂质含量大而导致脱硫废水中固体悬浮物含量高，则需对电解前的脱硫废水进行沉淀或过滤，以减少离子膜堵塞、电极沉积等，保证电解槽能在较佳的工况下长时间正常运行。沉淀或过滤设备可置于曝气设备之前或之后。
经过曝气后的脱硫废水则导入电解槽进行电解处理。经曝气后的脱硫废水导至电解槽的阴极室入口，水或稀硫酸导至电解槽的阳极室入口。在电解槽内电场的作用下，溶液中的阳离子趋向阴极，阴离子趋向阳极，在阳极和阴极处发生电解反应。
阴极阳极电解槽的阴极产生NaOH和氢气，电解槽的阳极产生硫酸和氧气。
电解槽有阳极室和阴极室，阳极室和阴极室分别有液体导入口、液体导出口、气体导出口，阳极室和阴极室之间有阴离子交换膜隔开。
阴极导出液的主要成分为电解产生的NaOH和未电解的Na2SO4的混合溶液，该碱性混合溶液作为脱硫剂返回气体洗涤器循环使用。电解产生的副产品氢气、氧气、硫酸分别导出、处理后可自用或外销。
本气体脱硫及脱硫剂再生系统中，由于脱硫后气体带水、电解耗水、过滤后灰渣带水、阳极硫酸溶液带走Na+等原因，导致脱硫剂循环系统中的水和Na+离子不断地减少，所以需要向脱硫剂循环溶液系统补充水或NaOH或Na2SO4。
气体洗涤器的进出口溶液的浓度参数应尽量与电解槽的进出口溶液的最佳浓度参数相匹配，以减少因参数匹配而进行的浓缩或稀释工序，使整个系统经济高效地运行。例如采用如下配合气体洗涤器为文丘里-旋风水膜塔，设计进口脱硫剂的溶液为3％～5％的NaOH和10～20％的硫酸钠为主要成分的混合溶液，设计出口的脱硫废水PH值为5～9；电解槽设计阴极入口溶液的为以15％～25％的硫酸钠为主要成分的溶液，设计阴极出口溶液为以3％～5％的NaOH和10～20％的硫酸钠为主要成分的混合溶液。
进入电解槽脱硫废水的温度应调节在50～70℃之间为较佳。温度降低，系统虽然可以运行，但电流效率也随之有所降低。电解过程是一个放热过程，当电解槽阴极出口溶液的温度较高时可考虑散热降温后再导入气体洗涤器，以满足气体洗涤器对进口洗涤溶液设计温度的要求。换热过程可用任何一种换热设备和方法来实现。
本发明和现有的技术相比，有以下优点①由于采用含有NaOH的强碱性溶液为脱硫剂，脱硫效率高；②脱硫系统副产物氢气、氧气、硫酸的商业利用价值高；③不产生固体废渣；④应用于电价成本低廉的场合如电站锅炉脱硫等，运行成本低。
本发明的实施例是烟气量为150,000Nm3/H，含尘量小于40mg/Nm3，烟温25℃，烟气中SO2的浓度为10,000mg/Nm3的气体脱硫及脱硫剂再生的处理方法。
图1是本实施例的工艺流程图。
序号1为处理后烟气的输送管；序号2为引风机，风量200,000m3/H，风压3000Pa，带调节风门；序号3为气体洗涤器，选用喷淋脱硫塔，设计烟气处理量为150,000m3/H，设计进口溶液中含3％的NaOH和15％的硫酸钠的混合溶液，设计脱硫废水出口PH值为7～9；序号4为变频溶液泵，要求耐酸碱腐蚀，最大流量80m3/H；序号5为待处理烟气输送管；序号6为阀门；序号7为稀硫酸输送管；序号8为阳极气体输送管；序号9为氢气输送管；序号10为蒸汽型换热器，换热量为3,000,000Kcal/H；序号11为过滤器，过滤流量80m3/H，过滤精度大于400目；序号12为变频溶液泵，要求耐酸碱腐蚀，最大流量80m3/H；序号13为曝气池，要求设计处理液体流量100m3/H，曝气后溶液中的SO32-、HSO3-残留浓度小于0.5％；序号14为脱硫后废水输送管；序号15为NaOH溶液的补充输送管；序号16为补充水输送管；序号17为电解设备，选用离子膜电解槽，NaOH产出量(折100％NaOH)为2T/H，电解槽有阳极室和阴极室，阳极室和阴极室之间用阴离子交换膜隔开，阴极室和阳极室分别有溶液的导入管口和导出管口、气体的导出管口；序号18为阀门；序号19为硫酸溶液输送管；序号20为阀门；序号21为脱硫剂溶液输送管；序号22为压缩空气输送管；序号23为阀门；序号24为脱硫剂溶液中间储罐，80m3；序号25为阀门；
待处理的烟气经过烟管5进入气体洗涤设备3中，含有NaOH的脱硫剂溶液经泵4进入气体洗涤设备3中，在气体洗涤设备3内，脱硫剂与烟气中的SO2反应，进行烟气脱硫洗涤。洗涤净化后的烟气经烟管1、引风机2抽排向大气。
完成脱硫后的脱硫废水经管道14引入曝气池13中，压缩空气经管道22导入在曝气池14内，在曝气池14内，空气中的氧气和脱硫废水中的亚硫酸根、亚硫酸氢根反应，生成硫酸根和硫酸氢根。曝气后的脱硫废水经过泵12被输送到过滤器11中过滤，再经过换热器10进行加热，将溶液温度调节到50～60℃之间，最后导入电解槽17的阴极室中进行电解。1％的稀硫酸由管道7导入电解槽的阳极室中。电解槽的阴极室导出的含NaOH和Na2SO4液体经管道21被导至脱硫剂溶液中间储罐24中，再经泵4导入气体洗涤器3循环使用；阳极室产生的硫酸溶液经管道19导出，至硫酸处理工序；阴极室产生的氢气由管道9导出，至氢气处理工序；阳极室产生的氧气由管道8导出，至氧气处理工序。
35％的补充用NaOH溶液通过管道15导入中间储罐24中，补充水由管道16导入中间储罐24中。调节补充水和补充NaOH的量，保证中间储槽24的NaOH浓度保持在3％左右，硫酸钠浓度保持在15％左右。
权利要求
1.一种湿法气体脱硫及脱硫剂再生的方法，其特征是在气体洗涤器内用含Na2SO4、NaOH为主要成分的混合溶液作为脱硫剂对含有SO2的气体进行洗涤脱硫，脱硫后废水导入曝气设备中，用空气对脱硫废水中含有的SO32-、HSO3-进行曝气氧化，曝气后含Na2SO4为主要成分的废水导入电解槽中进行电解处理，电解后电解槽阴极室导出的含Na2SO4、NaOH为主要成分的混合溶液作为脱硫剂返回气体脱硫洗涤器循环使用。
2.根据权利要求1所述的一种方法，其特征是电解槽有阳极室和阴极室，阳极室和阴极室之间有阴离子交换膜隔开，阳极室和阴极室分别有液体导入口、液体导出口、气体导出口，曝气后的脱硫废水导至电解槽的阴极室入口，水或稀硫酸导至电解槽的阳极室入口，阴极室导出的碱性混合溶液作为脱硫剂循环使用，阳极室产生的硫酸溶液、阳极室产生的氧气和阴极室产生氢气分别导出。
全文摘要
一种湿法气体脱硫及脱硫剂再生的方法,涉及气体净化及电解的技术领域。在气体洗涤器内用含Na
文档编号B01D53/50GK1339332SQ0011734
公开日2002年3月13日 申请日期2000年8月21日 优先权日2000年8月21日
发明者张春红 申请人:深圳市柯雷恩环境科技有限公司