[发明专利]一种微波激发可磁分离性催化剂的硫化氢净化系统及方法

说明书

本发明提供了一种微波激发可磁分离性催化剂的硫化氢净化系统及方法，来自排放源的含硫化氢的烟气经除尘冷却后，采用臭氧在烟道中预先氧化一部分硫化氢为气态硫酸。微波激发可磁性分离催化剂在微波喷雾反应器中活化过氧化物产生羟基和硫酸根自由基将余下的硫化氢氧化为气态硫酸。产生的气态硫酸被尾部的喷淋塔洗涤吸收后产生硫酸溶液。在喷淋塔中产生的硫酸溶液首先进入催化剂磁力分离塔中进行磁力分离回收再生。硫酸溶液进入中和塔产生硫酸铵溶液，最后进入蒸发结晶分离塔。采用高温烟气余热利用系统蒸发结晶后获得固态硫酸铵肥料。该系统能够实现硫化氢的100％脱除，且脱除过程无二次污染，具有广阔的市场应用前景。

技术领域

本发明涉及。本发明涉及烟气净化领域，具体涉及一种基于臭氧﹑羟基和硫酸根自由基高级氧化的烟气中硫化氢净化的系统及方法。

背景技术

硫化氢(H₂S)是一种高刺激性的剧毒气体。在有氧和湿热条件下，硫化氢不仅会引起设备腐蚀和催化剂中毒，还会严重威胁人身安全。随着经济的快速发展和人们环保意识的提高，工业废气中硫化氢脱除问题越来越受到人们的关注。同时国家也制定了相应的法律法规对硫化氢的排放作了严格的限制。研究开发硫化氢的高效脱除技术已成为世界各国科技人员关注的热点问题。在过去的几十年中，国内外研究人员对废气中硫化氢脱除问题作了大量的研究并开发了许多硫化氢脱除方法。按照脱除过程的干湿形态，废气中硫化氢的脱除方法大体可分为干法和湿法两大类。干法是利用硫化氢的还原性和可燃性，以固定氧化剂或吸收剂来脱硫或直接燃烧。该方法包括克劳斯法、不可再生的固定床吸附法、膜分离法、分子筛法、变压吸附(PSA)法、低温分离法等。所用脱硫剂、催化剂主要有活性炭、氧化铁、氧化锌、二氧化锰及铝矾土等，一般可回收硫磺、二氧化硫、硫酸和硫酸盐等资源。干法脱除工艺效率较高、但存在设备投资大、脱硫剂需间歇再生和硫容量低等不足，一般适于气体的精细脱硫。克劳斯法虽然可以用于高浓度硫化氢的脱除，但存在脱除效率差等不足。

湿法脱除技术按照脱除机理可以分为化学吸收法、物理吸收法、物理化学吸收法和湿式氧化法。化学吸收法是利用硫化氢与化学溶剂之间发生的可逆反应来脱除硫化氢。常用方法包括胺法、热碳酸盐法和氨法等。物理吸收法是利用不同组分在特定溶剂中溶解度差异而脱除硫化氢，然后通过降压闪蒸等措施析出硫化氢而再生吸收剂。常用的物理溶剂法包括低温甲醇法、聚乙二醇二甲醚法、N-甲基吡咯烷酮法等。物理化学吸收法是将物理溶剂和化学溶剂混合，使其兼有两种溶剂的特性，其典型代表为砜胺法。湿式氧化法是指采用氧化剂将硫化氢氧化为单质硫或硫酸溶液进行回收。根据氧化机理的不同，湿式氧化法主要可分为以铁基、钒基等为代表的催化氧化法和以双氧水、高锰酸钾等为代表的直接氧化法。目前，硫化氢湿法脱除工艺也存在很多问题，例如新合成的各种有机吸收剂或氧化剂价格高﹑性能不稳定﹑甚至还具有毒性。高锰酸钾等氧化剂反应过程会产生复杂的副产物，导致产物利用困难。双氧水等氧化剂虽然洁净环保，但氧化效率低，导致脱除过程无法满足日益严格的环保要求。

中国专利(ZL201210075896.0)提出了双氧水氧化吸收和尾部膜分离的硫化氢脱除方法和工艺，但该方法所用的双氧水吸收剂氧化能力差﹑脱除效率低，只能脱除低浓度硫化氢，且尾部的膜容易被双氧水腐蚀，导致系统运行费用高﹑系统可靠性差。

中国专利(ZL 201310490922.0)提出了一种利用碳酸钠吸收硫化氢，并用氧气再生的脱除方法和工艺，但该方法工艺复杂，且反应产生的含有杂质的碳酸氢钠副产物无法回收再利用。中国专利(ZL201210410079.6)提出了一种利用铁系脱除剂催化分解硫化氢的方法及工艺，但该方法提出的脱除剂制备方法非常复杂，吸收剂稳定性不高。中国专利(ZL201310648205.6)提出了一种利用离子液体捕获硫化氢的方法，但该方法使用的离子液体合成方法非常复杂，应用成本高，吸收剂性能不稳定，且产物分离困难。