一种制酸尾气生产高浓度硫酸的方法技术

本发明专利技术公开了一种制酸尾气生产高浓度硫酸的方法，将制酸尾气中的SO2用吸收液吸收，同时在催化剂作用下去除NOx，吸收产物再依次经过催化氧化塔的催化氧化、电渗析分离富集、减压膜蒸馏浓缩后得到质量浓度60%~70%的硫酸产品；本发明专利技术方法不仅大大降低了烟气的处理成本，更主要的是可以通过制酸尾气制取得到高浓度的硫酸产品。

【技术实现步骤摘要】
一种制酸尾气生产高浓度硫酸的方法
本专利技术属于烟气净化领域，具体涉及一种制酸尾气生产高浓度硫酸的方法。
技术介绍
随着我国工业化和城市化的快速发展，环境问题日益突出，尤其是大气污染越来越严重，直接给人民健康、生态环境和经济发展造成了严重损失。而燃煤烟气产生的SO2和NOx是大气污染中的主要污染物，因此，发展烟气同时脱硫脱硝技术是解决我国环境污染严重、保持经济绿色健康发展的关键任务，选择有利于循环经济发展、控制技术可靠、环境要求达标及资源回收应用的烟气同时脱硫脱硝技术是现在需要解决的重要问题。目前我国烟气脱硫制取经济产品多采取石灰石/石灰-石膏湿法脱硫，该工艺成熟运行可靠，脱硫效率高，石灰作脱硫剂时当钙硫比为1时，可达到90%以上的脱硫率，适合大型燃煤发电厂的烟气脱硫，但是存在的缺点有腐蚀管道严重，脱硫过程中产生的废水难处理，投资大，运行维护费用高，每脱一吨二氧化硫需950元左右的生产成本，产生的副产物石膏，销量有限，附加值低，只能大量堆放，易造成二次污染。中国专利公开号为CN206198997U公开了一种烟气脱硫脱硝除尘系统，该系统通过实现烟气压缩，增加烟气气体密度，提高烟气与喷淋浆液的碰撞频率来加大反应速率，以此得到较高的脱硫脱氮效率，但是该工艺对设备气密性要求较高，工艺繁琐。中国专利号为CN205127705U公开了另一种烟气脱硫脱硝一体化系统，该系统通过利用吸收后的废酸反应生成硫酸钠用于出售，降低了处理成本，但是相较于本专利技术，其工艺较为繁琐，并且吸收液难以回用，经济产物产率较低。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种制酸尾气生产高浓度硫酸的方法，本专利技术方法将制酸尾气中的SO2用吸收液吸收，同时在催化剂作用下去除NOx，吸收产物再依次经过催化氧化塔的催化氧化、电渗析分离富集、减压膜蒸馏浓缩后得到质量浓度60%~70%的硫酸产品；本专利技术方法不仅能够在现有的脱硫基础工艺上更进一步地结合电渗析技术生产出经济价值更高的硫酸产品，并且能够做到同步去除烟气中的硫氧化物以及氮氧化物，在达到净化烟气的目的的同时，有效的解决了副产物二次污染的问题，并且降低了烟气的处理成本，更加经济环保。本专利技术方法的具体步骤如下：（1）将制酸尾气通过管道输入到反应塔Ⅰ内，与来自吸收液贮槽Ⅰ中的吸收液在反应塔Ⅰ内逆向接触，尾气中的二氧化硫从气相中转移到吸收液液相中，同时在反应塔Ⅰ内催化剂作用下、100℃~300℃下尾气中的NOx还原为N2，排出；（2）步骤（1）处理后尾气进入反应塔Ⅱ中，与来自吸收液贮槽Ⅰ中的吸收液在反应塔Ⅱ内逆向接触，尾气中剩余的二氧化硫从气相中转移到液相中，同时在反应塔Ⅱ内催化剂作用下、100℃~300℃下尾气中剩余的NOx还原为N2，进一步脱除尾气中剩余的硫硝，反应塔Ⅱ流出的吸收液进入到吸收液贮槽Ⅱ内，循环至反应塔Ⅰ中作为吸收液使用；（3）步骤（2）处理后尾气经除雾器除雾后，达到无害化排放；尾气用氨水吸收净化，尾气中的SO2，生成(NH4)2SO3和(NH4)HSO3，并且在催化剂以及一定的温度下，将NOx转化为N2，其主要反应如下：2NH3+SO2+H2O→(NH4)2SO3NH3+SO2+H2O→NH4HSO3NH3+H2O+NH4HSO3→(NH4)2SO3+H2O4(NH4)2SO3+2NO+2O2→4(NH4)2SO4+N2↑4(NH4)2SO3+2NO2→4(NH4)2SO4+N2↑4(NH4)HSO3+2NO2→4(NH4)HSO4+N2↑（4）经过反应塔Ⅰ吸收后的饱和吸收液由反应塔Ⅰ进入到催化氧化塔中，在催化剂的作用下对吸收液中的硫氧化物进一步催化氧化；吸收液中剩余的SO32-和HSO3-，经过催化氧化转化为SO42-和HSO4-；其主要反应如下：SO32-+H2O→2H++SO42-（催化氧化）（5）经过催化氧化塔催化氧化的液体进入电渗析分离器中，将硫酸分离并富集，最后硫酸液体经过减压膜蒸馏装置浓缩，得到质量浓度60%~70%的硫酸，电渗析分离器中产生的氨水返回到吸收液贮槽Ⅰ中循环使用；经过氧化后的硫酸氨溶液，利用电渗析分离得到氨水和硫酸，其中，氨水可以循环利用于尾气的吸收，硫酸浓度可浓缩到10%~20%。分离得到的低浓度硫酸通过减压膜蒸馏进一步浓缩，到60%~70%的硫酸产品，膜蒸馏水可进入吸收液中回用。本装置还包括吸收液补充装置，其与吸收液贮槽Ⅰ连通，用于调节吸收液浓度。所述吸收液为体积浓度为10%~20%的稀氨水。所述催化氧化塔中的催化剂为过渡金属氧化物，过渡金属氧化物按常规现有技术制备，例如参照“梁晶.过渡金属铬、钴氧化物的制备及其催化燃烧性能研究[D].华北电力大学(北京),2016.”中方法制备。所述反应塔Ⅰ和反应塔Ⅱ中的催化剂为活性炭。所述反应塔Ⅰ和反应塔Ⅱ为填料塔，填料为拉西环填料、鲍尔环填料、十字环填料中的一种或多种。所述电渗析分离的电流密度为100~1000mA/m2。所述电渗析分离器的电渗析腔室由阴离子交换膜和阳离子交换膜分隔为阳极室、阴极室、中间室，中间室与催化氧化塔底部连通，其中阴离子交换膜的制备工艺如下：：（1）在20～70℃下将聚苯胺、添加剂和溶剂Ⅰ混合搅拌2h以上，得到聚苯胺分散液，将疏水性聚合物和溶剂Ⅱ混合搅拌2h以上，然后将聚苯胺分散液加入到疏水性聚合物溶液中继续混合搅拌4h以上，得到铸膜液：其中，按原料总质量的百分数计，聚苯胺、添加剂、溶剂Ⅰ、疏水性聚合物、溶剂Ⅱ的添加量分别为1%~4%、0.1%~0.2%、15%~25%、10%~15%和60%~70%；（2）将铸膜液超声震荡20～40min后静置12～30h；（3）将静置后的铸膜液于玻璃板上刮成800～1000μm厚的膜，在60～80℃下烘干得到固相膜，之后在乙醇水溶液中浸泡0.5～2h；最后放入质量浓度85%～98%的硫酸溶液中进行溶刻30～120min后，即得阴离子交换膜。所述溶剂Ⅰ或溶剂Ⅱ为N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜中的一种。所述乙醇水溶液是乙醇与水按体积比1:3~3:1的比例混合制得。所述疏水性聚合物为聚偏氟乙烯、聚氯乙烯、聚醚砜中的一种。所述添加剂为聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、n-三甲氧基硅烷、正硅酸乙酯中的一种。所述制酸尾气的通入流速为3~5m/s，烟气中SO2浓度小于5000mg/m3，NO浓度小于800mg/m3，酸雾浓度小于300mg/m3。本专利技术的优势：（1）可以实现制酸尾气的同步脱硫脱硝。（2）该技术能制取到高浓度硫酸，工艺简单高效，产品经济效益高。（3）该工艺中吸收液可以达到循环利用。附图说明图1为本专利技术的工艺流程示意图；图2为电渗析分离器结构示意图；图中：1为管道，2为反应塔Ⅰ，3为反应塔Ⅱ，4为除雾器，5为吸收液补充装置，6为吸收液贮槽Ⅰ，7为吸收液贮槽Ⅱ，8为催化氧化塔，9为电渗析分离器，10为减压膜蒸馏装置；11为电源，12为阴极室导线，13为阳离子交换膜，14为中间室，15为阴离子交换膜，16为阳极室导线，17为阳极，18为阳极室，19为阴极室，20为阴极。具体实施方式下面结合附图及具体实施例进一步说明本专利技术的技术解决方案，但本专利技术保护范围不局限与所述内容。实施例1：如图1、2所示，本制酸尾气生产高浓度硫酸的方法如下：将10本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制酸尾气生产高浓度硫酸的方法，其特征在于：将制酸尾气中的SO2用吸收液吸收，同时在催化剂作用下去除NOx，吸收产物再依次经过催化氧化塔的催化氧化、电渗析分离富集、减压膜蒸馏浓缩后得到质量浓度60%~70%的硫酸产品。

【技术特征摘要】
1.一种制酸尾气生产高浓度硫酸的方法，其特征在于：将制酸尾气中的SO2用吸收液吸收，同时在催化剂作用下去除NOx，吸收产物再依次经过催化氧化塔的催化氧化、电渗析分离富集、减压膜蒸馏浓缩后得到质量浓度60%~70%的硫酸产品。2.根据权利要求1所述的制酸尾气生产高浓度硫酸的方法，其特征在于，具体步骤如下：（1）将制酸尾气通过管道输入到反应塔Ⅰ（2）内，与来自吸收液贮槽Ⅰ（6）中的吸收液在反应塔Ⅰ内逆向接触，尾气中的二氧化硫从气相中转移到吸收液液相中，同时在反应塔Ⅰ内催化剂作用下、100℃~300℃下尾气中的NOx还原为N2，排出；（2）步骤（1）处理后尾气进入反应塔Ⅱ（3）中，与来自吸收液贮槽Ⅰ（6）中的吸收液在反应塔Ⅱ内逆向接触，尾气中剩余的二氧化硫从气相中转移到液相中，同时在反应塔Ⅱ内催化剂作用下、100℃~300℃下尾气中剩余的NOx还原为N2，进一步脱除尾气中剩余的硫硝，反应塔Ⅱ（3）流出的吸收液进入到吸收液贮槽Ⅱ（7）内，循环至反应塔Ⅰ（2）中作为吸收液使用；（3）步骤（2）处理后尾气经除雾器（4）除雾后，达到无害化排放；（4）经过反应塔Ⅰ吸收后的饱和吸收液由反应塔Ⅰ进入到催化氧化塔（8）中，在催化剂的作用下对吸收液中的硫氧化物进一步催化氧化；（5）经过催化氧化塔（8）催化氧化的液体进入电渗析分离器（9）中，将硫酸分离并富集，最后硫酸液体经过减压膜蒸馏装置（10）浓缩，得到质量浓度60%~70%的硫酸，电渗析分离器（9）中产生的氨水返回到吸收液贮槽Ⅰ（6）中循环使用。3.根据权利要求1或2所述的制酸尾气生产高浓度硫酸的方法，其特征在于：本装置还包括吸收液补充装置（5），其与吸收液贮槽Ⅰ（6）连通，用于调节吸收液浓度。4.根据权利要求1或2所述的制酸尾气生产高浓度硫酸的方法，其特征在于：吸收液为体积浓度为10%~20%的稀氨水。5.根据权利要求1或2所述的制酸尾气生产高浓度硫酸的方法，其特征在于：催化氧化塔中的催化剂为过渡金属氧化物。6.根据权利要求2所述的制酸尾气生产高浓度硫酸的方...

【专利技术属性】
技术研发人员：瞿广飞，马曦，解若松，李志顺成，宁平，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：云南,53