[发明专利]一种燃煤废气脱硫制氢及化肥硫铵的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种燃煤废气脱硫制氢及化肥硫铵的方法，属于燃煤废气处理及新能源开发技术领域。

背景技术

环境污染和能源短缺是当前人类面临的重大挑战，也是我国实施可持续发展战略必须优先考虑的重大课题。工业排放的气态污染物是大气污染的重要来源之一，其中有毒有害废气对人类健康和生态安全造成严重的威胁。随着我国电力等工业的快速发展，煤炭消耗量大幅增长，使得二氧化硫污染不断加剧。目前我国二氧化硫排放量已居世界首位，并连续多年超过2000万吨，其中火电厂排放二氧化硫接近总量的50％，两控区二氧化硫排放量占总量的60％。我国酸雨和二氧化硫污染严重，酸雨面积已占国土面积的30％，酸雨和二氧化硫污染造成经济损失每年在1000亿元以上。因此，研究和开发适合我国国情，并拥有自主知识产权的有毒有害工业废气净化技术和设备，以及废气利用制备新能源具有重要的现实意义。

近年来“氨法脱硫”因为工艺简单，前期投资少，日常维护量小，脱硫产物为化肥(铵肥-硫酸铵)等优点引起人们的广泛关注。其原理是采用氨水作为脱硫吸收剂与进入反应塔的烟气接触混合，烟气中的SO₂与氨水反应生成亚硫酸铵，再经与氧气在高温下进行氧化反应后生成硫酸铵溶液，最后通过结晶、脱水、压滤之后制得化学肥料硫酸铵，其销售收入可抵冲脱硫剂和运行费用。氨气也是一种有毒污染气体，在合成氨或尿素生产过程中会产生大量含氨废气，其本身就具有排放量大、污染重、难处理等亟待解决难题。氨法脱硫这种“以废治污”“变废为宝”的理念对环境污染治理工作具有重要的意义。

氨法脱硫工艺是根据氨(NH₃)与二氧化硫（SO₂）、水反应成脱硫产物的基本机理而进行的，主要有湿式氨法、电子束氨法、脉冲电晕氨法、简易氨法等。其中湿式氨法是目前较成熟的、已工业化的氨法脱硫工艺。湿式氨法工艺过程一般分成三大步骤：脱硫吸收、中间产品处理、副产品制造。根据过程和副产物的不同，湿式氨法又可分为氨-肥法、氨-酸法、氨-亚硫酸铵法等。其中氨-肥法根据产物不同又分为氨-硫酸铵肥法和氨-磷酸铵肥法。氨-硫酸铵肥法是湿式氨法脱硫技术中最常用方法。

氨法脱硫的中间产品-亚铵盐的氧化处理是决定氨法脱硫装置经济运行的关键，通常有加压氧化、催化氧化等方法，皆需另建一套氧化装置，使整个系统的运行费用难以下降。因此开发新技术，降低氨法脱硫中亚硫酸铵到硫酸铵的转变所需费用，将会给企业和社会带来巨大经济效益。

光催化可以将低密度的太阳光能转化为高密度的化学能、电能，同时可以直接利用太阳光降解和矿化水中和空气中的各种污染物，通过光催化的方法，充分利用廉价并且“绿色”的太阳光，是解决目前全球性能源危机和环境污染的一个重要途径。光催化技术在有机污染物治理和水分解制氢等方向的研究较为广泛，然而利用光催化进行燃煤废气脱硫的研究，国内外至今未见相关报道，也没有相关专利涉及此部分内容。

本专利申请是在氨水脱硫法的基础上把光催化技术和氨水脱硫技术有机的结合起来，完成从燃煤废气（二氧化硫）的化学吸附到具有较高应用价值的硫酸铵（农业用肥硫铵）和氢气（新能源）的转化，降低氨法脱硫中因亚铵盐氧化所需的运行费用，增大产物利用价值，具有较高的应用前景。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用燃煤废气(SO₂)进行废物利用制备氢和农业用化肥硫铵的方法。

本发明的技术原理

本发明是在简易氨水脱硫法的基础上开发出的一种利用燃煤废气进行光催化脱硫制氢和化肥硫铵的技术。

简易氨法工艺简单，运行费用低廉，但是简易氨法的脱硫产物大部分是气溶胶状态的不稳定的亚铵盐，回收十分困难，并且其脱硫产物（不稳定的亚铵盐）随烟气排空后又会有部分分解出二氧化硫(SO₂)，形成二次污染。

光催化氨水法是简易氨法的基础上把光催化技术和氨法技术有机的结合起来，利用太阳能完成从废气（二氧化硫）到具有较高应用价值的硫酸铵（农业用化肥硫铵）和氢气（新能源）的转化，降低氨法脱硫中因亚铵盐氧化所需的运行费用，增大产物利用价值。

光催化氨水法的主要过程分两步进行：

首先利用气相条件下的H₂O、NH₃与SO₂间的快速反应设计简易反应装置进行氨法脱硫，其脱硫产物主要是气溶胶状态的不稳定的亚铵盐；

再通过光催化的步骤使氨法脱硫步骤的产物（亚铵盐）转化成稳定的铵盐同时制备出具有较高应用价值的氢气(新能源)。

本发明的技术方案