[发明专利]从废气中去除二氧化硫的双极法

说明书

本发明涉及一种改进的电解法，用于从废气流中去除二氧化硫(SO₂)和以硫酸形式回收有用硫。所述废气流的来源包括来自发电厂、硫酸厂、煅矿炉和固体废物樊烧炉的排空气、烟道气或废气。此方法的目的是实现操作经济，提供一种有用的副产物并减小环境污染。

在美国专利4,830,718中介绍了一种从废气中去除二氧化硫并以硫酸形式回收的电解法。该专利公开了一种使排空气或烟道气在酸性液流中循环洗涤并电解以便从中去除二氧化硫的方法。此方法的步骤包括：在一个受限的涤气区用含水硫酸液流洗涤所述气体，以便从气体中去除二氧化硫并将这样除去的二氧化硫转化成亚硫酸；将含有这样生成的亚硫酸的硫酸液流在电解槽中电解，以便将亚硫酸氧化成硫酸；将电解步骤中形成的硫酸液流循环到涤气区并利用补加水或酸使循环的硫酸保持在预定的浓度范围内。

涤气区通常是一个常规结构或改良型的涤气柱，用来使废气流从中通过。涤气柱中最好装有为气流和含水酸流提供气—液接触表面的填充材料。为了使沟流减至最小以便达到较高的涤气效率，填充材料的结构很关键。

在该方法的一项优选的实施方案中，填充材料是导电的，它既作为涤气用的气—液接触表面、又作为电解槽阳极的电化学活性表面起作用。采用这种结构，阴极位于涤气柱外的电解槽隔室中。阳极与阴极之间通过流经涤气柱和柱子与电解槽之间连接管的含水酸流保持电接触。

以上的结构具有明显的优点。在阴极处产生的氢气藉助于连接管内的含水酸的密封保持与烟道气隔离。因此，氢气不会与烟道气混合形成可能会爆炸的混合物。另外，该方法中形成的氢气可以作为能用来制造氨的有用副产物回收。或者是，氢气可以作为燃料燃烧用于诸如锅炉之类的一般用途，或者专门用来使烟道气再加热以便使气体浮力增加，在大气中分散得更好。

但是实际上，所述的去除二氧化硫的方法有严重的缺点。当两个电极都安装在电解槽的隔室中时，必须要有大量的酸在电解槽的涤气柱之间循环。因为二氧化硫在酸的水溶液中溶解度有限，所以液体流量必须很大。当柱内填充材料不仅起气—液界面作用、而且还作为电解槽的阳极时，这一缺点得到克服。吸收平衡由于亚硫酸电解成硫酸而移向右方。

但是，当使用柱填充材料作为阳极时出现了新问题。这样改动的结果是，电极之间酸的水溶液的电阻显著增高。此外，这还造成了令人讨厌的不同柱高处的电压变化。在大型设备中，涤气塔内某些位置可能由于电压不足而不发生电化学反应。如果增高电压，则在其它位置可能发生不想要的副反应，从而消耗过量的能源。另一个担心是经过连接管的电流有漏电的危险。为循环含水酸溶液的管线提供电绝缘已证实很困难。

因此，本发明的目的之一是提供一种方法，它克服了从废气中去除二氧化硫的常规方法的缺点。

另一目的是提供一种操作上完全安全并在最严格的规定下合格的方法。

再一目的是提供一种投资需要最少、操作成本最低的方法。

本发明的这些目的和其它目的、特色及优点在附图1和2及以下说明中将变得显而易见。

在示于图1的一项优选的实施方案中，本发明涉及一种从排空气或烟道气中去除二氧化硫的方法，其作法是，在包括一个受限的涤气区的柱10内用含水酸流洗涤所述气体，同时使含有溶解的二氧化硫的上述该酸流进行电解。受限涤气区内装有导电的填充材料20a。此填充材料既为涤气提供气—液接触表面，又起着电解反应双性电极的电化学活性表面的作用。受限涤气区中还包括两个电接触面，它们被安排成将填充材料间隔在它们之间并与其电接触。示出的电接触面32和34一个位于填充材料柱的顶部，另一个则在底部。

通过在涤气区内进行吸收和电解步骤，不再需要一个分离的电解槽，从而简化了工艺和减少了投资。循环泵40向涤气区提供含水酸流，以便在气流和液相之间形成有效的接触。通过补加水或酸使含水酸流的浓度保持在设定极限之内。本方法产生的副产物酸则自系统中抽出。

在图2所示的本发明方法的另一优选实施方案中，涤气区由内壁为导电材料的柱10构成。柱壁起着限制工艺物流和作为电接触面36之一的双重作用。另一个电接触面38由沿柱的垂直轴居中的导电圆筒构成。在这种构型中，填充材料充满环形空间。

参照附图中说明的优选的实施方案，可以更好地理解本发明。

图1是涤气柱/电解槽的示意图，其中填充材料起着涤气时的接触表面和双性电极的双重作用。安装一只泵以便使酸通过涤气柱循环；

图2是另一实施方案，其中位于中央的园筒和柱的内壁起电接触的作用。