[发明专利]一种二氧化硫烟气的净化回收方法

说明书

技术领域

本发明属于资源环境保护领域，涉及一种净化回收低浓度二氧化硫烟气中硫资源制取硫磺和硫酸氢钠的方法。 

背景技术

低浓度二氧化硫来源于钢铁、电力、有色、石化、化工、建材等多个行业，具有分布广、浓度低、治理难的特点、且易形成酸雨和二次颗粒污染物，对生态环境造成严重危害。低浓度二氧化硫烟气因所含二氧化硫的浓度无法满足常规制硫酸工艺的要求，多采用末端治理方法加以处理。目前，烟气中低浓度二氧化硫的治理方法主要包括干法脱硫和湿法脱硫两种，其中湿法脱硫工艺具有设备小，建设费用低，脱硫效率高，操作容易等优点，占据主导地位。根据脱硫产物的用途，湿法脱硫方法可又分为抛弃法与回收法。前者的脱硫产物作为固体废物抛弃掉，如常用的石灰-石灰石法和双碱法。这些方法产生的硫酸钙石膏副产品，需大量场地堆放，长期不加处置，还会污染水体和土壤，导致二次污染。后者则多采用碱液吸收，吸收效率高，且脱硫产品具有经济价值。中国专利ZL 03158257.5发明一种利用氨法吸收二氧化硫制备硫酸铵的方法，但氨法吸收过程中存在氨易挥发的问题，使得该工艺的整体经济效益低。中国专利ZL200410056898.0发明了烧碱吸收二氧化硫制备无水亚硫酸钠的方法，该方法工艺流程长，且氢氧化钠消耗量大，成本高。此外，中国专利ZL200710035059.4提出了一种利用硫化钠吸收SO₂制备硫磺的方法，此方法工艺流程长，成本高，且吸收过程中有H₂S产生，造成环境污染。 

发明内容

本发明的目的是为了克服石灰/石灰法、双碱法等传统工艺以及硫化钠法新工艺在处理二氧化硫烟气等方面不足，提供一种以氢氧化钠，碳酸钠，亚硫酸钠等作为吸收剂，高效吸收二氧化硫，吸收后液通过高温催化转化产出硫磺和硫酸氢钠的治理方法。 

一种二氧化硫烟气的净化回收方法，具体过程及参数如下： 

a)二氧化硫的脱除 

氢氧化钠、碳酸钠、亚硫酸钠溶液中的一种或几种作为二氧化硫烟气的吸收液，溶液的浓度范围为0.1～3mol/L；并采用2级串联吸收； 

b)高温催化转化反应 

将得到的二氧化硫吸收后液，置于高压反应釜中；高压釜的填充度为其体积的30～70％，140～220℃下进行吸收后液的高温催化反应1～6h。 

c)硫酸氢钠结晶 

将高温催化转化反应后的物料从高压釜中放出，进行自蒸发，自蒸发的终点温度为40～60℃，过滤分离干燥后获得硫磺产品；滤液中加入与生成的硫磺等摩尔量的硫酸后，转移至蒸发釜中浓缩结晶，温度为100～110℃；浓缩原体积的90％后，冷却至温度30～40℃，过滤分离干燥，获得硫酸氢钠结晶。 

步骤a)所述的2级串联吸收是指二氧化硫烟气首先进入第1级吸收装置，当第1级吸收装置中吸收溶液的pH到达3～4范围内时，停止吸收，将第1级吸收装置中的吸收后液放出，留待步骤b)处理，未被吸收的二氧化硫则通过第2级吸收装置进一步去除，同时向第1级吸收装置内重新加入新吸收液，然后进 入下一轮吸收，将未经处理的二氧化硫烟气先引入第2级吸收装置吸收；当第2级吸收装置中吸收溶液的pH到达3～4范围内时，停止吸收，将第2级吸收装置中的吸收后液放出，留待步骤b)处理，未被吸收的二氧化硫则通过已加入了新吸收液的第1级吸收装置进一步去除；如此循环。 

所述的吸收装置包括鼓泡吸收塔。 

步骤b)反应时加入硫磺作为催化剂，加入硫磺量不超过吸收后液中硫总量的1/2。 

所述的二氧化硫烟气来源于钢铁、电力、有色、石化、化工或建材行业产生的含二氧化硫的气体。 

所述的二氧化硫烟气成分包括SO₂，以及空气、CO₂，O₂，N₂，H₂O中的一种或几种。 

所述的二氧化硫烟气中SO₂的体积含量为0.01％～4.0％。 

本发明为使二氧化硫烟气吸收过程涉及的化学反应过程如下： 

氢氧化钠吸收：SO₂+NaOH→NaHSO₃； 

碳酸钠吸收：2SO₂+Na₂CO₃+H₂O→2NaHSO₃+CO₂↑；