[发明专利]回收硫元素为酸溶液的脱硫设备以及脱硫方法

说明书

本发明公开了回收硫元素为酸溶液的脱硫设备以及脱硫方法。该回收硫元素为酸溶液的脱硫设备包括：脱硫单元，所述脱硫单元利用吸收剂至少与待处理气体中的二氧化硫反应生成可溶性盐并排出含有该可溶性盐的反应液；氧化单元，所述氧化单元将反应液中含有四价硫的酸根离子氧化为含有六价硫的酸根离子；双极膜单元，所述双极膜单元的盐室接收氧化单元处理后的反应液并分别在碱室生成碱溶液和在酸室生成酸溶液。通过设置氧化单元，可以使反应液中的硫元素主要以硫酸氢根和硫酸根的形式存在，这样不仅可以降低甚至避免在酸室产生气体，而且硫元素以硫酸溶液形式被回收，可以显著降低能耗、延长设备寿命以及提升硫元素的利用价值。

技术领域

本发明涉及含硫气体脱硫的技术领域，具体而言，涉及回收硫元素为酸溶液的脱硫设备以及脱硫方法。

背景技术

含硫烟气中的硫化物主要为二氧化硫，其中少量的二氧化硫(通常不超过二氧化硫总体积的2％)可能会被氧化为三氧化硫。现有烟气脱硫技术中较为成熟的方法是石膏法，即将石灰石粉加水制成的浆液作为吸收剂泵入脱硫塔与含硫烟气充分接触混合，使烟气中的二氧化硫与浆液中的碳酸钙以及从塔下部鼓入的空气进行氧化反应生成硫酸钙，硫酸钙达到一定饱和度后，结晶形成二水石膏。经脱硫塔排出的石膏浆液经浓缩、脱水，使其含水量小于10％，然后用输送机送至石膏贮仓堆放。

石膏法的优点是脱硫剂来源丰富、价格较低、利用充分，脱硫效率可达95％以上，对机组容量无限制。不足之处是系统比较复杂，占地面积大，投入高，产生大量外排残渣。

发明内容

本发明的主要目的在于提供回收硫元素为酸溶液的脱硫设备以及脱硫方法，以解决现有技术中大量外排残渣的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了第一种回收硫元素为酸溶液的脱硫设备。该回收硫元素为酸溶液的脱硫设备包括：

脱硫单元，所述脱硫单元利用吸收剂至少与待处理气体中的二氧化硫反应生成可溶性盐并排出含有该可溶性盐的反应液；

双极膜单元，所述双极膜单元的盐室接收所述反应液并分别在碱室生成碱溶液和在酸室生成酸溶液。

首先，本发明的脱硫设备不会生成新的固体，因此不会出现大量外排残渣的技术问题；相比于二水石膏，以酸溶液的形式回收硫元素可以提升硫元素的利用价值。其次，由双极膜单元的碱室生成的碱溶液可以重新作为吸收剂被使用，因此整个设备只需要在开车时补充适量的吸收剂即可独自稳定运行很长时间，运行成本低。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了第二种回收硫元素为酸溶液的脱硫设备。该回收硫元素为酸溶液的脱硫设备包括包括：

脱硫单元，所述脱硫单元利用吸收剂至少与待处理气体中的二氧化硫反应生成可溶性盐并排出含有该可溶性盐的反应液；

氧化单元，所述氧化单元将反应液中含有四价硫的酸根离子氧化为含有六价硫的酸根离子；

双极膜单元，所述双极膜单元的盐室接收氧化单元处理后的反应液并分别在碱室生成碱溶液和在酸室生成酸溶液。

上述的第一种脱硫设备在使用时，由于未设置氧化单元，因此反应液中的硫元素主要以亚硫酸氢根和亚硫酸根的形式存在，导致在双极膜单元的酸室除了生成亚硫酸之外，还会产生较多的二氧化硫气体，这些气体一方面会降低溶液电导率，从而导致能耗上升，另一方面气泡产生和破裂的过程会对膜产生冲击，从而可能影响膜的寿命。因此，通过设置氧化单元，可以使反应液中的硫元素主要以硫酸氢根和硫酸根的形式存在，这样不仅可以降低甚至避免在酸室产生气体，而且硫元素以硫酸溶液形式被回收，可以显著降低能耗、延长设备寿命以及提升硫元素的利用价值。

作为上述两种回收硫元素为酸溶液的脱硫设备的进一步的改进，所述氧化单元包括第一氧化单元，所述第一氧化单元包括曝气装置，所述曝气装置通过对所述吸收剂进行搅拌从而将作为氧化剂的补氧气引入所述吸收剂；并且/或者，