[发明专利]一种资源回收铁法烟气脱硫工艺及其一体化装置

说明书

技术领域

本发明属于烟气净化技术领域，涉及一种资源回收铁法烟气脱硫工艺及其一体化装置。

背景技术

我国是贫硫国家，现有硫酸资源不能满足国民经济快速增长的需要，每年都需要进口硫磺生产硫酸600余万吨。在治理烟气SO₂污染的同时充分回收利用硫资源，大力开展烟气中硫的资源化工作，发展硫资源化技术，有着重要的意义。

目前我国应用的烟气脱硫技术以石灰石/石灰湿法脱硫为主，可副产石膏。但根据现有国情，我国天然石膏资源丰富，而且石膏制品消费水平低，致使副产石膏销售市场受限，目前尚很难做到脱硫石膏的资源化。理想的烟气脱硫技术是脱硫剂可再生循环利用，无二次污染，能回收高质量、有广阔市场应用前景的脱硫副产品。

中国专利(申请号92111928.3)公开了铁屑加水在催化剂存在下吸收烟气中SO₂，使之生成硫酸亚铁的工艺路线，并设计了多功能吸收装置脱硫，该专利将铁屑放置在脱硫吸收塔中的筛板上，会使脱硫系统阻力较大，易发生堵塞，而且铁屑和吸收液接触时间短，脱硫产生的稀硫酸可能来不及与铁屑完全反应，长时间运行会造成稀硫酸的积累，使脱硫率下降，所以长期运行会显现出可操作性差的问题。

中国专利(专利号00101556.7)也是利用铁屑作为脱硫剂，脱硫过程中首先得到硫酸亚铁晶体，再将硫酸亚铁晶体在高温的氧化塔中氧化为固体聚合硫酸铁，使用这种亚铁氧化工艺和一步法制取固体聚合硫酸铁的工艺相似，不需要添加其他氧化剂，但是可能存在亚铁离子氧化不完全的问题。

根据我国目前的脱硫政策，我国一些电厂已建成机组和冶金企业已建成烧结系统都需要增设脱硫装置，但是这些企业在建厂时没有预留脱硫用地，因此在考虑脱硫方法时遇到了场地方面的困难。以铁屑为脱硫剂，通过铁离子液相催化氧化烟气脱硫并且副产聚合硫酸铁工艺具有明显的经济效益，但是整套脱硫系统包括脱硫过程、聚合硫酸铁合成和干燥过程，如果各单元设备独立设置，占地面积较大，可能在实际中因为场地问题限制该方法的应用，如果将脱硫、产品合成甚至产品干燥过程在一个装置中实现无疑会减少应用中场地方面的障碍。

而且，在聚合硫酸铁合成过程中，需要以硫酸亚铁和硫酸为原料，按照一定比例进行氧化、水解和聚合反应最终得到聚合硫酸铁，如果以铁屑为脱硫剂，整个系统不额外添加硫酸，合成聚合硫酸铁所需要的硫酸亚铁和硫酸中的硫酸根都要来源于烟气中二氧化硫，所以需要在两个反应阶段实现，一个阶段脱硫产生硫酸后和铁屑反应生成硫酸亚铁，另一个阶段脱硫后产生硫酸，因为脱硫在两个反应阶段实现，实现90％的总脱硫效率，每个阶段脱硫效率都相对比较低，大约在70％左右，这样每个反应阶段设备体积都比较小而且液气比也较小，可以减少设备投资和运行费用。

不额外添加硫酸即可在脱硫过程中副产聚合硫酸铁，装置实现一体化，可使以铁屑为脱硫原料的回收法脱硫工艺更有应用前景。

发明内容

本发明的目的是提供一种资源回收铁法烟气脱硫工艺及其一体化装置，可以使整个脱硫并副产聚合硫酸铁工艺过程更加合理，减小了占地面积，减少了设备投资和运行费用，非常具有可操作性。

本发明的技术方案如下：

资源回收铁法烟气脱硫工艺中烟气二氧化硫在连续的两个反应阶段被脱除，第一个反应阶段以机械加工铁屑为脱硫剂，初始脱硫吸收液为清水，脱除烟气中部分二氧化硫产生硫酸，硫酸和铁屑反应生成硫酸亚铁。第二个反应阶段以第一个反应阶段脱硫后生成的硫酸亚铁溶液为脱硫剂，脱除烟气中剩余的二氧化硫，在氧化剂存在条件下，脱硫产生的亚硫酸根和亚铁离子同时被氧化，氧化后产生的硫酸铁和硫酸进行水解和聚合反应得到液体聚合硫酸铁。当烟气初始温度大于160℃时，利用烟气本身的热量将脱硫副产的液体聚合硫酸铁干燥，得到固体聚合硫酸铁产品，当烟气初始温度小于160℃时，得到的液体聚合硫酸铁通过其他热源干燥得到固体产品。

脱硫的第一个反应阶段称为脱硫-硫酸亚铁生成段，脱硫的第二个反应阶段称为脱硫-聚合硫酸铁合成段。

整个工艺的脱硫率达到90％～98％，脱硫-硫酸亚铁生成段和脱硫-聚合硫酸铁合成段脱除的二氧化硫的比例为1∶0.2～1∶0.45。

脱硫-硫酸亚铁生成段吸收液温度为30～60℃，Fe²⁺浓度为0.1～1.5mol/L，吸收液pH在2.5～5.5之间，液气比1～20L/Nm³。