[发明专利]一种烟气脱硫剂再生过程中硫酸铵与硫酸钠混合溶液的分离纯化方法

说明书

技术领域

本发明属于工业废水利用技术领域，具体涉及一种烟气脱硫剂再生过程中硫酸铵与硫酸钠混合溶液的分离纯化方法。

背景技术

当前我国大气污染日益严重，作为世界上最大的煤炭生产国和消费国，二氧化硫排放总量高居世界榜首，在这一背景下，烟气脱硫技术在最近几年得到了迅猛发展，但大量的脱硫副产物也随之而来，对于传统的石灰石-石膏法，我国仅2010年就产生脱硫石膏5230万吨，脱硫石膏综合利用较差，现阶段主要是以抛弃堆放为主，既浪费土地资源，又产生环境污染。因此，对脱硫脱硝过程所产生的副产物进行处理是摆在化工和环境工作者面前的刻不容缓的任务。

碳酸氢钠脱硫方法比传统的石灰石-石膏法脱硫率高(接近100％脱除率)、反应速率快、碱利用率高，而且可同时脱除氮氧化物和汞等重金属，同济大学孙冬梅在《碳酸氢钠脱硫及其优化条件的筛选探讨》及Timothy C.Keener在《Study of the Reaction of SO₂with NaHCO₃and Na₂CO₃》中均提到NaHCO₃在不同形态下一般都有较好的脱硫效果，有极大开发利用前途。但面临两大问题，即原料成本高和副产物的处理问题，制约了碳酸氢钠吸收剂在脱硫工业上的发展，使其优势没有最大程度发挥出来。NaHCO₃烟气脱硫主要化学反应为：2NaHCO₃+SO₂+1/2O₂→Na₂SO₄+2CO₂+H₂O，2NaHCO₃→Na₂CO₃+CO₂+H₂O，Na₂CO₃+SO₂+1/2O₂→Na₂SO₄+2CO₂。

为了减少成本及副产物污染，“The Airborn Process^TM”花费了十年时间研究出了一整套碳酸氢钠脱除SO₂(US 005980848A、US 7393378B2)，碳酸氢钠再生(US 6475458 B)及再生副产物肥料提纯(US 006106796A)的技术并分别申请了专利，且已在美国根特肯塔基州(Airborn公司5MW发电厂示范工程)、怀俄明州(Jim Bridger发电厂)和西德海尔布隆(Solvary发电厂)等地投入应用。碳酸氢钠再生过程主要化学反应方程式为：NH₄HCO₃+Na₂SO₄→(NH₄)₂SO₄+NaHCO₃↓，即用廉价的碳酸氢铵将较贵的碳酸氢钠再生出来，NaHCO₃结晶后的残余液中含有Na₂SO₄、(NH₄)₂SO₄、NH₄HCO₃和少量NaHCO₃，再经过硫酸酸化后所得双盐溶液中Na₂SO₄:(NH₄)₂SO₄＝1:2(摩尔比)，这种废水若直接排放将会引起严重的水体污染，Airborn考虑到此废水中硫酸钠的经济价值有限，所以将此废水进行分离提纯，得到高纯度硫酸铵，硫酸铵可用作氮肥、矿石浮选、金属回收、生产耐火材料等，从而可获得较大的经济效益，经过6年(1990～1996)时间工艺优化，其运用分步结晶法将硫酸铵的纯度从60％提高到99％，分离出来的硫酸钠再返回到碳酸氢钠再生阶段。该法对控制系统精度要求高、耗费热能、结晶和发汗速率不易有效控制，可再生性不强。因此从再生废水中转化提纯硫酸铵是非常有意义的课题。