[发明专利]一种以由含SO2的燃煤锅炉烟气生产硫酸的方法

说明书

技术领域

本发明涉及环保和吸收剂循环利用领域。

背景技术

电厂燃煤锅炉烟气中含有一定量的SO₂，由于其浓度不是很高，一般只有0.03％～3％，不能直接生产硫酸，而放空又污染环境，浪费资源。全世界都在研究经济可行的解决方法。虽有很多种方法，但有的投资太大，有的运行费用太高，有的不能循环利用吸收剂，有的不能将SO₂做成产品，都不能从根本上解决环境污染的问题。

发明内容

本发明目的在于为以燃煤为能源生产的含SO₂锅炉烟气为原料，生产硫酸的方法。

本发明包括以下步骤：

1)用氧化钾、氧化钠、氧化钙、氧化镁中的至少一种加水形成的碱性溶液吸收含SO₂的燃煤锅炉烟气，滤出生成的亚硫酸盐和硫酸盐固体；

2)将亚硫酸盐和硫酸盐固体掺混硫磺后送入沸腾焙烧炉中，鼓入空气焙烧，控制焙烧温度900～1250℃，使亚硫酸盐和大部分硫酸盐分解形成氧化钾、氧化钠、氧化钙或氧化镁和SO₂气体；

3)将分解出来的SO₂气体净化、干吸、转化生产硫酸。

本发明以碱性溶液吸收烟气，反应生成亚硫酸盐和少量硫酸盐，这些亚硫酸盐经过加热分解，可以重新得到氧化钾、氧化钠、氧化钙或氧化镁，同时放出SO₂气体。由于亚硫酸盐在分解时是吸热反应，如何选择热源是关键。用焦炭或煤作热源时虽然经济易得，但仍然需要一定的生产成本。如申请号2005101275996的方法中采用焦炭作为热源，由于焦炭或煤中的灰分等杂质将会混入碱金属氧化物中，以致分解得到的碱金属氧化物中含杂质太多，不便循环利用，并且焦炭或煤的燃烧产物CO₂影响制硫酸生产。采用天然气、炼厂气、煤气做热源时，虽没有杂质混入碱金属氧化物中，但价格昂贵，燃烧产物不能利用。

本发明采用固体硫磺燃烧的热源，分解固体亚硫酸盐，一方面是硫磺燃烧放出热量，另一方面是亚硫酸盐吸收热量分解，本发明解决了亚硫酸盐分解的热源问题，同时燃烧产物SO₂与分解出来的SO₂都是生产硫酸的原料。

亚硫酸盐一般在600～900℃就能分解，但亚硫酸盐中含的少量硫酸盐分解温度较高，一般在900～1250℃。如不能把这些硫酸盐分解，则碱金属氧化物中的硫酸盐将越积越多，以致不能循环利用。所以分解温度必须高到使硫酸盐也大部分能够分解。本发明分解温度控制在900～1200℃，同时加入的硫磺也有助分解作用。

故，通过以上步骤，本发明不但能吸收烟气中的SO₂气体，使燃煤锅炉的气体排放符合环保要求，而且，重新得到的用于吸收的氧化钾、氧化钠、氧化钙或氧化镁在理论上可达到无限次循环利用，同时，从烟气中浓缩的SO₂气体可以低成本地生产硫酸。

为了利于吸收烟气中SO₂气体，所述碱性溶液的浓度为5～40％。

所述步骤2)中掺入的硫磺重量占亚硫酸盐和硫酸盐固体总重量的10～50％。控制掺入的比例既要有足够的硫磺燃烧热，以便提供亚硫酸盐和硫酸盐的分解热并有一定的温度，又不必使用过多的硫磺。

本发明最佳焙烧温度为900～1200℃。

步骤1)中滤出的亚硫酸盐和硫酸盐固体含水率为8～20％。控制含水率的目的是希望含水较少，以减少所需蒸发水的热量，而工业过滤设备又不可能使含水降得更低。

具体实施方式：

一、步骤：

1、使用碱金属氧化物，如氧化钾、氧化钠、氧化钙、氧化镁、或其混合物，加水以后，成为碱性溶液，浓度为5～40％，用循环吸收泵送入吸收器中。

吸收反应完成后，生成亚硫酸盐，如亚硫酸钾、亚硫酸钠、亚硫酸钙、亚硫酸镁、或其混合物，同时生成少量硫酸盐，如硫酸钾、硫酸钠、硫酸钙、硫酸镁。

以M代表碱金属时，反应式为：

SO₂+MO→MSO₃(亚硫酸盐)

2SO₂+2MO+O₂→2MSO₄(硫酸盐)见图1。

过滤，取出含水量为8～20％的亚硫酸盐和硫酸盐滤饼。

2、亚硫酸盐经过加热分解，可以重新得到碱金属氧化物，同时放出SO₂气体。

由于亚硫酸盐在分解时是吸热反应，如何选择热源是关键。