[发明专利]二元法还原含二氧化硫气体的系统与方法

说明书

一种二元法还原含二氧化硫气体的系统与方法，二元法还原含二氧化硫气体的系统包括：气化炉，用于进行碳基固体燃料和气化剂的气化反应，并用于利用所述气化反应产生的煤气和半焦对含二氧化硫气体中的SO₂进行二元法还原。本发明创新性的将气化炉作为含SO₂气体的还原反应器，利用气化炉中碳基燃料制气生成的半焦和煤气这二元产物进行含SO₂气体中SO₂的二元法还原，强化了还原效果，提高了SO₂转化率。

技术领域

本发明涉及烟气处理技术领域，尤其涉及一种二元法还原含二氧化硫气体的系统与方法。

背景技术

二氧化硫(SO₂)是大气中主要污染物之一，不仅对人体造成危害，还是引起酸雨的重要原因，需要对烟气中SO₂进行有效的回收或处理。其中，对烟气中SO₂进行还原处理是重要的硫回收途径，目前SO₂烟气还原技术主要有直接还原法和间接还原法。其中，直接还原法常用的还原剂有C、H₂、CH₄、CO、NH₃以及煤气、生物质热解气等，间接还原法则包括硫化钙循环法、硫化钠循环法以及液相电解法等。

用炭作为还原剂不需要吸收剂及复杂的吸收系统，并且可以用煤炭、焦炭甚至是高硫煤作为还原剂，还原剂和产品储运方便，但是，碳与SO₂反应复杂，副产物多，反应需要外界加热，受碳类型、反应温度、C/SO₂摩尔比等多种因素影响大，目前多数限于试验研究，未能实现工业应用。

利用煤气还原SO₂，可利用煤气中的H₂、CO和CH₄等组分，同时实现多种组分对SO₂的还原，但是反应要求一定的反应温度，且多数需要催化剂提高反应活性。催化剂的加入一方面提高了SO₂处理成本，另外，虽然采用催化还原法会使反应温度大大降低，但是SO₂还原反应属于放热反应，反应过程中放出的大量热量很容易导致催化剂高温烧结失活。

已有研究利用活性炭/焦及热解气耦合还原SO₂制取硫磺，该方法利用活性炭进行烟气中SO₂的吸附，再解析产生再生气，之后利用活性炭加工过程的热解气对再生气进行还原，还原过程中需要活性炭作为催化剂。该方法一方面利用热解气作为还原剂还原SO₂，同时利用热解气提供还原反应所需热量，降低了外部能量输入，另一方面，利用吸附解析二氧化硫之后的活性炭作为还原反应的催化剂，有效降低了单一物质还原SO₂所需的温度，同时提高了SO₂转化效率和硫磺产率，但是依然存在以下缺陷：①虽然利用热解气热量提供SO₂还原温度，但是反应温度较低，还原反应需在催化剂参与下进行；②活性炭仅作为催化剂，无法发挥还原作用。③热解气中不可避免地含有焦油，对还原产物硫磺的品质造成较大的影响，导致硫磺产品品质差。

综上所述，现有技术主要存在以下缺陷：

(1)现有技术基本采用一元物质作为还原剂进行SO₂还原，还原效率不高；

(2)单种物质还原SO₂需要的反应温度高，需要外部热量的输入；

(3)多数现有技术SO₂还原反应需要催化剂的参与来提高还原速率，采用催化剂虽然降低了反应温度，提高了还原效率，但是催化剂加入增加了运行成本，而且还原反应为强放热过程，容易造成催化剂高温烧结失活；

(4)采用热解气做还原剂，其中焦油影响硫磺产品的品质。

发明内容