[发明专利]基于氨循环的催化剂合成及二氧化硫烟气催化回收单质硫的方法

权利要求书

1.一种基于氨循环的催化剂合成及二氧化硫烟气催化回收单质硫的方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：

1)酸处理：采用酸液对二氧化硫烟气进行洗涤除杂，获得含硫烟气；

2)氨吸收：采用氨水对步骤1)获得的含硫烟气进行洗涤吸收，获得含亚硫酸氢铵的吸收液；

3)催化歧化：向步骤2)获得的含亚硫酸氢铵的吸收液中加入含硫活性炭，然后进行催化歧化反应；持续监测反应体系的pH值，直至pH值变化到pH设定值；最后进行固液分离，获得含硫活性炭和滤液；

4)沉降回收：将步骤3)获得的滤液进行加热反应，直至产生沉淀并出现较为澄清的上清液，回收沉淀获得单质硫；

5)沉淀置换：先向步骤4)中除去硫沉淀后的上清液中加入易溶金属氧化物进行反应，反应完成后进行固液分离获得硫酸盐和氨水溶液，获得的氨水溶液返回步骤2)循环使用。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在步骤1)中，所述酸液中的酸为盐酸、硫酸、硝酸、氢溴酸、氢碘酸、高氯酸中的一种或多种；优选为盐酸、硫酸、硝酸中的一种或多种；和/或

在步骤2)中，所述含亚硫酸氢铵的吸收液中亚硫酸氢根离子的吸收量至少占亚硫酸氢根离子总量的90％，优选为至少占亚硫酸氢根离子总量的95％；和/或

在步骤3)中，所述含硫活性炭中，每克活性炭的载硫量为1.6-16g，优选为3.2-9.6g，更优选为4.8-8g；

所述歧化反应的温度为40-80℃，优选为45-70℃，更优选为50-60℃；

所述pH设定值＜3，优选pH设定值＜2.5，更优选pH设定值＜2。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：在步骤4)中，所述加热反应的反应温度为50-120℃，优选为60-110℃，更优选为70-100℃；和/或

在步骤5)中，金属氧化物为氧化钙、氧化镁、氧化钡中的一种或多种；

金属氧化物的加入量是生成的单质硫物质的量的1.2-3倍，优选为1.5-2.5倍，更优选为1.8-2.2倍。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于：所述含硫活性炭是通过以下方法制备获得的：A)将活性炭加入到硫代硫酸钠溶液中混合均匀，然后再加入酸进行酸化处理，最后经过负载反应后获得含硫活性炭；

或者，所述含硫活性炭是通过以下方法制备获得的：B)将单质硫和活性炭分别放入不同的加热段中，通入保护性气体；然后分别加热放有单质硫的加热段和加热放有活性炭的加热段；最后将放有单质硫的加热段产生的硫蒸气导入到放有活性炭的加热段内进行气相沉积反应，反应完成后获得含硫活性炭；

或者，所述含硫活性炭是通过以下方法制备获得的：C)将单质硫、活性炭、粘结剂和水混合均匀后获得混合料，然后将混合料进行成型处理，最后经干燥获得含硫活性炭；

作为优选，所述活性炭均选自煤质活性炭、木质活性炭、椰壳活性炭、果壳活性炭中的一种或多种，优选为煤质活性炭；所述活性炭为颗粒活性炭或粉末活性炭。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：在步骤A)中，所述硫代硫酸钠的摩尔量(moL)与活性炭的重量(g)的数值比为0.05-0.5:1，优选为0.1-0.3:1，更优选为0.15-0.25:1；

所述酸为盐酸、硫酸、硝酸、亚硝酸、磷酸中的一种或多种；优选为硫酸；和/或

在步骤B)中，所述单质硫和活性炭加入量的质量比为1.5-18:1，优选为3-15:1，更优选为4.5-12:1；

所述的保护性气体为氮气、氩气、氦气中的一种或多种，优选为氮气；和/或

在步骤C)中，所述粘结剂为煤焦油、羧甲基纤维素钠、聚乙烯醇、田菁粉、可溶性淀粉、聚乙二醇、乙醇、甘油、硅溶胶、铝溶胶、膨润土、水玻璃、废糖浆中的一种或多种，优选为羧甲基纤维素钠；

所述混合料与粘结剂和水加入总量的质量比为1.5-15:1，优选为2-10:1，更优选为3-6:1；其中粘结剂与水的质量比为0.15-1:1，优选为0.2-0.8:1，更优选为0.3-0.7:1。