[发明专利]一种同步脱除硫硝制备硫酸和硝酸的方法及装置

说明书

本发明公开了一种同步脱除硫硝制备硫酸和硝酸的方法及装置，在室温下，利用离子交换膜将反应腔室分隔成阴极室、硫酸室、硝酸室、阳极室，反应腔室外加直流电压，将含有二氧化硫和氮氧化物的混合气体通入阴极室中，大部分气体被阴极室溶液吸收并在溶液的电芬顿反应下被氧化，剩余部分气体则排入阳极室中利用阳极室溶液进行二次吸收，最后的尾气可直接排放；在阴极室反应产生的阴离子NO^‑、SO₄^2‑通过阴离子交换膜进入硫酸室，其中NO^‑再通过一价阴离子交换膜进入硝酸室中生成硝酸，留在硫酸室中的SO₄^2‑生成硫酸，从而达到硫酸和硝酸的有效分离及富集；该方法有效净化SO₂及NO_x混合气，实现了能源资源化利用，符合绿色经济的发展要求。

技术领域

本发明涉及一种同步脱除硫硝制备硫酸和硝酸的方法及装置，属于有毒污染气体的分离净化及环境保护工程技术领域。

背景技术

随着环境污染的日益加剧，国家已将大气污染治理列入重点防控目标，尤其是硫氧化物和氮氧化物达标排放更是大气污染控制的重中之重。若用两套装置进行硫硝脱除，不仅占地面积大，而且投资大，管理较为麻烦，同步脱除硫硝的技术研发成为各国控制烟气污染的重点。同时，气相中的二氧化硫和氮氧化物也是很好的资源，若是转化为液相的硫酸、硝酸，便在很大程度上实现了能源资源化利用，符合绿色经济的发展要求。

目前，同步脱除硫硝的方法中可按照处理过程分为两大类，一类是炉内燃烧过程中同时脱硫脱硝技术，这类方法是通过温度控制NO的生成，再用吸收剂来吸收SO₂，以达到控制烟气中硫硝的排放；另一类是燃烧后联合脱硫脱硝技术，如LILAC法、活性炭法、循环流化床法、氧化吸收法等，这一类方法工艺复杂、脱硫脱硝效果差，处理后吸收液需要二次处理。上述方法在一定程度上可以控制硫硝的排放，但是仍存在处理效率低、经济成本高、产物回收利用率低等缺点，尤其对于硫硝烟气来说，本身就是较好的资源，若是能有效地将其转化成液相并分离开来，即可成为较好的工业原料，提高资源利用率。

公开号为CN 103861439 A的申请公开了一种同时脱硫脱硝净化烟气的方法，该方法是将烟气用氨吸收液喷淋，将NO和NO₂转化为N₂，SO₂与氨反应后生成硫酸铵，该方法可达到较高的烟气脱硫脱硝效率，但是需要不断加入氨水，使得经济成本较高。

公开号为CN 10105370A的申请公开了一种烟气联合脱硫脱硝的方法，该方法是让待处理烟气进入光催化反应器，在紫外光和催化剂的作用下将烟气中的NO氧化成NO₂，再进入双碱吸收反应器内进行反应。该工艺过程脱硫脱硝效率高，结构简单，但是占地较大，反应产物较难分离，资源利用率较低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种同步脱除硫硝制备硫酸和硝酸的方法，即利用电化学协同膜分离技术同步吸收净化SO₂及NO_x，并分离回收反应产物硫酸和硝酸；该方法将气体吸收净化及产物分离集合在一个反应器中完成，在室温下，利用阴离子交换膜、一价阴离子交换膜及阳离子交换膜依次将反应器隔成阴极室、硫酸室、硝酸室及阳极室，将含有二氧化硫和氮氧化物的混合气体先从阴极室通入，大部分气体被阴极室溶液吸收，同时在溶液的电芬顿反应下被氧化，剩余部分气体则进入阳极室中，利用阳极室溶液进行二次吸收，吸收后的尾气可直接排放；在阴极室中硫氧化物和氮氧化物被氧化成SO₄^2-和NO^-，这两种离子通过阴离子交换膜进入硫酸室中，在一价阴离子交换膜的作用下NO^-再进入硝酸室内形成硝酸，SO₄^2-被留在硫酸室中形成硫酸，达到硫酸和硝酸的有效分离；整个过程的供电方式为直流，恒流和恒压均可。