[发明专利]一种基于光化学自由基的硫化氢脱除方法

说明书

技术领域

本发明涉及燃烧烟气污染控制领域，具体涉及一种基于光化学自由基的硫化氢脱除方法。

背景技术

工业原料气﹑工业废气和垃圾焚烧尾气中的硫化氢是一种高刺激性的剧毒气体，是大气污染物之一。在有氧和湿热条件下，硫化氢不仅会引起设备腐蚀和催化剂中毒，还会严重威胁人身安全。随着经济的快速发展和人们环保意识的提高，尾气中硫化氢脱除问题越来越受到人们的关注。同时国家也制定了相应的法律法规对硫化氢的排放作了严格的限制。研究开发硫化氢的高效脱除技术已成为世界各国关注的热点问题。

在过去的几十年中，国内外研究人员对废气中硫化氢脱除问题作了大量的研究并开发了许多硫化氢脱除方法。按照脱除过程的干湿形态，废气硫化氢脱除方法大体可分为干法和湿法两大类。干法是利用硫化氢的还原性和可燃性，以固定氧化剂或吸收剂来脱硫或直接燃烧。该方法包括克劳斯法、不可再生的固定床吸附法、膜分离法、分子筛法、变压吸附(PSA)法、低温分离法等。所用脱硫剂、催化剂主要有活性炭、氧化铁、氧化锌、二氧化锰及铝矾土等，一般可回收硫磺、二氧化硫、硫酸和硫酸盐等资源。干法脱除工艺效率较高、但存在设备投资大、脱硫剂需间歇再生和硫容量低等不足，一般适于气体的精细脱硫。克劳斯法虽然可以用于高浓度硫化氢的脱除，但存在脱除效率差等不足。

湿法脱除技术按照脱除机理可以分为化学吸收法、物理吸收法、物理化学吸收法和湿式氧化法。化学吸收法是利用硫化氢与化学溶剂之间发生的可逆反应来脱除硫化氢。常用方法包括胺法、热碳酸盐法和氨法等。物理吸收法是利用不同组分在特定溶剂中溶解度差异而脱除硫化氢，然后通过降压闪蒸等措施析出硫化氢而再生吸收剂。常用的物理溶剂法包括低温甲醇法、聚乙二醇二甲醚法、N-甲基吡咯烷酮法等。物理化学吸收法是将物理溶剂和化学溶剂混合，使其兼有两种溶剂的特性，其典型代表为砜胺法。湿式氧化法是指采用氧化剂将硫化氢氧化为单质硫或硫酸溶液进行回收。根据氧化机理的不同，湿式氧化法主要可分为以 铁基、钒基等为代表的催化氧化法和以双氧水、高锰酸钾等为代表的直接氧化法。目前，硫化氢湿法脱除工艺也存在很多问题，例如新合成的各种有机吸收剂或氧化剂价格高﹑性能不稳定﹑甚至还具有毒性。高锰酸钾等氧化剂反应过程会产生复杂的副产物，导致产物利用困难。双氧水等氧化剂虽然洁净环保，但氧化效率很低，导致脱除过程无法满足日益严格的环保要求。

综上所述，目前还没有一种稳定可靠﹑经济有效，且适合于中低浓度废气硫化氢脱除的工艺。因此，在完善现有脱除技术的同时，积极开发经济高效的新型废气硫化氢脱除技术具有重要理论和现实意义。

发明内容

本发明涉及一种基于光化学自由基的硫化氢脱除方法，所述的方法是采用紫外光辐射分解过氧化物产生强氧化性的羟基或硫酸根自由基作为硫化氢的氧化剂，在撞击床中氧化脱除烟气中的有害气体硫化氢。

本发明所采用方法的原理及反应过程如下：

由图1所示，采用电子自旋共振光普仪可测定到紫外光辐射双氧水系统中产生了羟基自由基。因此，紫外光辐射分解过氧化氢首先是释放了具有强氧化性的羟基自由基，具体过程可用如下的化学反应(1)表示：

H₂O₂+UV→2·OH(1)

由图2所示，采用电子自旋共振光普仪可测定到紫外光辐射过硫酸铵系统中产生了硫酸根和羟基自由基。因此，紫外光辐射分解过硫酸盐首先是释放了具有强氧化性的硫酸根和羟基自由基，具体过程可用如下的化学反应(2)和(3)表示：

产生的强氧化性的硫酸根和羟基自由基可将烟气中的硫化氢，氧化脱除：

2·OH+H₂S→H₂SO₄+H₂O(4)

反应产生的硫酸溶液可作为工业原料回收利用。例如，可通过添加氨中和硫酸产生硫酸铵溶液，利用锅炉烟气余热蒸发结晶后获得可用于农业肥料的固态硫酸铵，整个脱汞过程无二次污染。

为实现脱除硫化氢的目的，根据上述原理，本发明采用的技术方案如下：