CN112090270B - 一种抑制烟气三氧化硫产生且协同脱汞的方法 - Google Patents

一种抑制烟气三氧化硫产生且协同脱汞的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112090270B
CN112090270B CN202010892970.2A CN202010892970A CN112090270B CN 112090270 B CN112090270 B CN 112090270B CN 202010892970 A CN202010892970 A CN 202010892970A CN 112090270 B CN112090270 B CN 112090270B
Authority
CN
China
Prior art keywords
flue gas
sulfur
sulfur trioxide
temperature
mercury
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202010892970.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112090270A (zh
Inventor
徐浩淼
瞿赞
晏乃强
洪钦源
黄文君
庞星宇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Jiaotong University
Original Assignee
Shanghai Jiaotong University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Jiaotong University filed Critical Shanghai Jiaotong University
Priority to CN202010892970.2A priority Critical patent/CN112090270B/zh
Publication of CN112090270A publication Critical patent/CN112090270A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112090270B publication Critical patent/CN112090270B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/81—Solid phase processes
    • B01D53/83—Solid phase processes with moving reactants
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62D—CHEMICAL MEANS FOR EXTINGUISHING FIRES OR FOR COMBATING OR PROTECTING AGAINST HARMFUL CHEMICAL AGENTS; CHEMICAL MATERIALS FOR USE IN BREATHING APPARATUS
    • A62D3/00—Processes for making harmful chemical substances harmless or less harmful, by effecting a chemical change in the substances
    • A62D3/30—Processes for making harmful chemical substances harmless or less harmful, by effecting a chemical change in the substances by reacting with chemical agents
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/46—Removing components of defined structure
    • B01D53/64—Heavy metals or compounds thereof, e.g. mercury
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62D—CHEMICAL MEANS FOR EXTINGUISHING FIRES OR FOR COMBATING OR PROTECTING AGAINST HARMFUL CHEMICAL AGENTS; CHEMICAL MATERIALS FOR USE IN BREATHING APPARATUS
    • A62D2101/00—Harmful chemical substances made harmless, or less harmful, by effecting chemical change
    • A62D2101/40—Inorganic substances
    • A62D2101/47—Inorganic substances containing oxygen, sulfur, selenium or tellurium, i.e. chalcogen
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/60—Heavy metals or heavy metal compounds
    • B01D2257/602—Mercury or mercury compounds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2258/00—Sources of waste gases
    • B01D2258/02—Other waste gases
    • B01D2258/0283—Flue gases

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Emergency Management (AREA)
  • Treating Waste Gases (AREA)

Abstract

本发明涉及一种抑制烟气三氧化硫产生且协同脱汞的方法，在高于三氧化硫露点温度的工艺段，通过添加硫基复配剂对烟气中飞灰、粉尘颗粒进行表面硫化，并且硫化后的飞灰、粉尘在进入下游低温烟气协同吸附烟气中零价汞，最终通过除尘装置去除。与现有技术相比，本发明可以从源头上抑制三氧化硫的产生，其二氧化硫转化率可降低至约2％，从而减少对设备的腐蚀，具有环境友好，无次生污染产生等优点，尤其适合于抑制有色金属冶炼领域中高二氧化硫烟气向三氧化硫转化。

Description

一种抑制烟气三氧化硫产生且协同脱汞的方法
技术领域
本发明属于环境保护领域，主要针对烟气三氧化硫的治理，涉及了一种抑制烟气三氧化硫产生且协同脱汞的技术方法。
背景技术
在燃煤、冶金、化工等领域的生产过程中，都伴随着二氧化硫(SO2)等酸性气体的产生，特别是在有色金属冶炼行业，通常使用硫化矿作为原材料，导致了冶炼烟气中高二氧化硫烟气的产生。而矿石燃烧过程中产生的飞灰等烟尘中的金属氧化物，如氧化铁、氧化铝等在高温条件下对二氧化硫具有一定的催化作用，使其转化为三氧化硫(SO3)。当温度低于三氧化硫露点温度时，三氧化硫冷凝后极容易造成冶炼器材与设备的腐蚀，如水冷壁高温腐蚀、烟道尾部受热面低温腐蚀、SCR催化剂堵塞和空气预热器堵塞等故障，并且降低烟气中汞的脱除效率，增加排烟的不透明。
同时，矿石原料中伴生有汞元素，在生产过程中，通常以颗粒汞(Hgp)、氧化态汞(Hg2+)及零价汞(Hg0)三种形态进入烟气，其中Hgp和Hg2+易被现有的除尘装置及脱硫或洗涤装置去除，而Hg0难以被现有的装置捕集转化。因为Hg0具有高挥发性、高毒性、易迁移等性质，一旦进入大气中容易造型全球范围内的迁移，而经过干、湿沉降等过程进入水体环境中，容易在生物体内富集，同时经过生物转化，形成具有高毒性的甲基汞，将严重危害人类健康，因此，汞被列为一种全球性的污染物。***于2013年正式出台了国际《关于汞的水俣公约》，旨在加强对汞(特别是大气汞)排放的控制力度。我国也于2016年正式成为该公约的缔约国，并承担着巨大的汞减排压力。
在传统的冶炼工艺流程中，烟气通过余热锅炉后向下游输送，依次经历除尘，动力波洗涤以及两转两吸制酸等过程。在动力波洗涤过程大量氧化态Hg2+及SO3被淋洗下来形成“污酸”，但是，SO3在从余热锅炉的高温烟气段向动力波洗涤的低温烟气段输送的过程中，由于温度低于其露点，不可避免的被冷凝成酸雾，导致设备腐蚀、损坏，大大提高了运行成本。
因此，
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种抑制烟气三氧化硫产生且协同脱汞的方法，该方法是针对有色冶炼烟气三氧化硫腐蚀性问题，开发的在高温烟气段直接抑制二氧化硫转化的方法，可以有效从源头上减少三氧化硫的产生，同时进行烟气零价汞的捕集。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种抑制烟气三氧化硫产生且协同脱汞的方法，其特征在于，在高于三氧化硫露点温度(一般>180℃)的工艺段，通过添加硫基复配剂对烟气中飞灰、粉尘颗粒进行表面硫化，从而抑制烟气中的氧化铁、氧化铝等组分对二氧化硫的催化转化作用，进而抑制三氧化硫的产生，并且硫化后的飞灰、粉尘在进入下游低温烟气协同吸附烟气中零价汞，最终通过除尘装置去除。
所述的硫基复配剂在高温条件与飞灰中的金属氧化物反应生成金属硫化物如氧化铁等反应生成硫化铁等。
进一步地，所述的硫基复配剂包括固体复配剂、液体复配剂或气体复配剂中的一种或多种组合。
更进一步地，所述的固体复配剂包括单质硫、硫化铵、硫化钠、过硫化钠、硫脲、硫代乙酰胺等的一种或多种组合，液体复配剂包括二硫化碳，气体复配剂包括硫化氢，使用时可采用气固组合，气液组合或者固液组合的形式，强化硫化的效果。
所述的高于三氧化硫露点温度的工艺段是指余热锅炉工艺段，烟气温度为400-500℃，高于三氧化硫露点温度。
所述的硫基复配剂采用喷射方式进入余热锅炉。
所述的硫基复配剂的剂量与烟气二氧化硫浓度、烟尘含量有关，复配剂添加量为烟气中二氧化硫浓度的5～20wt％。
所述的硫化后的飞灰、粉尘表面生成活性硫位点(S*)，对汞具有高亲和性，协同吸附烟气中的零价汞，形成稳定的HgS于颗粒表面，进而通过除尘装置去除。
具体地，本发明方法通过在余热锅炉工艺段添加硫基复配剂而抑制三氧化硫的产生，主要包括以下几个步骤：
第一步：选取硫基复配剂，选择合适的剂量；
第二步：在高温烟气段即余热锅炉，选择合适的烟气开口，喷射选定的复配剂；
第三步：复配剂与烟气中的飞灰、粉尘等发生硫化反应，使烟气中的氧化铁、氧化铝等对二氧化硫具有催化转化作用的组分失去活性，从而抑制三氧化硫的产生；
第四步：同时，烟气中的飞灰、粉尘颗粒表面生成活性硫位点吸附烟气中零价汞，并转化成HgS附着在颗粒表面；
第五步：飞灰、粉尘最终通过除尘装置去除。
与现有技术相比，本发明具有以下一些优点：
1、现有技术通过动力波洗涤将SO3淋洗至污酸中，不可避免SO3在烟气输送过程中冷凝而腐蚀设备，本发明直接通过在SO3产生阶段添加硫基复配剂，从根本上抑制了SO3的产生；
2、该方法无需配置单独的设备以脱除SO3，仅需在余热锅炉工艺段设置喷射口，余热锅炉的温度一般在400-500℃，高于三氧化硫露点温度，在余热锅炉内，加入的硫基复配剂均为还原性硫化物，其还原性比二氧化硫更高，更容易与烟气中的金属氧化物发生反应，且在高温下可充分发挥金属氧化物的氧化活性对硫进行形态转化。
3、该方法采用的硫基复配剂，直接与烟气中颗粒物质反应，不产生次生污染物，具有环境友好的优点，无次生污染等问题；
4、该方法产生的硫化飞灰、粉尘可协同去除烟气零价汞，最终通过除尘装置去除。
附图说明
图1为本发明方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
如图1所示，本发明方法通过在余热锅炉工艺段添加硫基复配剂而抑制三氧化硫的产生，主要包括以下几个步骤：
第一步：有色冶炼烟气从沸腾炉1中流出，进入复配剂喷射温度段2，该调阶段主要设备为余热锅炉，有色冶炼烟气的温度为400-500℃，烟气中含有SO2，Hg0，飞灰等颗粒物，在高温段，现有技术中容易发生SO2+O2→SO3，而本发明在余热锅炉上设置烟气开口，通过烟气开口喷入硫基复配剂；
第二步：在余热锅炉，选择合适的烟气开口，喷射选定的硫基复配剂；
第三步：硫基复配剂与烟气中的飞灰、粉尘等发生硫化反应，使烟气中的氧化铁、氧化铝等对二氧化硫具有催化转化作用的组分失去活性，从而抑制三氧化硫的产生；
第四步：同时，烟气中的飞灰、粉尘颗粒表面生成活性硫位点(S*)，吸附烟气中零价汞，并转化成HgS附着在颗粒表面；
第五步：飞灰、粉尘最终通过除尘装置3去除；
第六步：除尘后的烟气中含有SO2和少量SO3，输入动力波洗涤塔4中，少量SO3被淋洗下来形成“污酸”，剩余含有SO2和的烟气进入烟气制酸段5进行后处理。
实施例1：
(1)采用浸渍法制备10％Fe2O3负载ZSM-5分子筛模拟烟气飞灰组分；
(2)采用固定床模拟实际烟气条件，催化剂质量5g，进口SO2浓度1000ppm，氧气浓度10％，流量500mL/min，反应温度500℃。预热锅炉内不喷入硫基复配剂(其余与本发明同)，SO3稳定产率约为7％(每10h测定产率为7.18，7.02，6.51，7.29％)。
(3)选择H2S作为气体硫基复配剂，采用本发明方法处理，当采用进口H2S浓度为50，100，200ppm时，出口SO3产率分别降低至5.3，3.9，2.1％(三次平均产率)。
可以看出，添加硫基复配剂可大大降低SO3产率。
实施例2：
(1)选择CS2作为液体硫基复配剂，CS2可以液态形式直接注入或通过N2载气在一定水浴温度条件下以气态形式注入；
(2)采用固定床模拟实际烟气条件，催化剂质量5g，进口SO2浓度1000ppm，氧气浓度10％，流量500mL/min，反应温度500℃。
(3)当CS2以气态形式注入进口模拟烟气，进口CS2浓度为100，200，300ppm时，出口SO3产率分别降低至6.0，3.3，1.8％(三次平均产率)。
实施例3：
(1)选择Na2S和单质S作为固体硫基复配剂，采用不同Na2S与单质S摩尔比例(1：0，1：1，1：2，1：3)混合溶液对上述Fe2O3负载的分子筛催化剂进行硫化。
(2)催化剂质量5g，硫化温度100℃，硫化时间1h。硫化结束后通过抽滤、洗涤、干燥步骤获得硫化催化剂。
(3)采用固定床模拟实际烟气条件，硫化催化剂质量5g，进口SO2浓度1000ppm，氧气浓度10％，流量500mL/min，反应温度500℃。
当Na2S/S摩尔比为(1：0，1：1，1：2，1：3)时，出口SO3转化率分别降低至6.4，5.5，4.0，2.8％(三次平均产率)。

Claims (4)

1.一种抑制烟气三氧化硫产生且协同脱汞的方法，其特征在于，在高于三氧化硫露点温度的工艺段，通过添加硫基复配剂对烟气中飞灰、粉尘颗粒进行表面硫化，并且硫化后的飞灰、粉尘在进入下游低温烟气协同吸附烟气中零价汞，最终通过除尘装置去除；硫基复配剂采用喷射方式进入余热锅炉；硫基复配剂的添加量为烟气中二氧化硫浓度的5～20wt％；
所述的高于三氧化硫露点温度的工艺段是指余热锅炉工艺段，烟气温度为400-500℃，高于三氧化硫露点温度；所述的硫化后的飞灰、粉尘表面生成活性硫位点(S*)，对汞具有高亲和性，协同吸附烟气中的零价汞，形成稳定的HgS于颗粒表面，进而通过除尘装置去除；
所述的烟气为有色冶炼烟气，进入余热锅炉，向余热锅炉内喷射硫基复配剂，硫基复配剂抑制烟气中的氧化铁、氧化铝组分对二氧化硫的催化转化作用，进而抑制三氧化硫的产生，同时在烟气中的飞灰、粉尘颗粒表面吸附汞，然后通过除尘装置去除。
2.根据权利要求1所述的一种抑制烟气三氧化硫产生且协同脱汞的方法，其特征在于，所述的硫基复配剂在高温条件与飞灰中的金属氧化物反应生成金属硫化物。
3.根据权利要求1所述的一种抑制烟气三氧化硫产生且协同脱汞的方法，其特征在于，所述的硫基复配剂包括固体复配剂、液体复配剂或气体复配剂中的一种或多种组合。
4.根据权利要求3所述的一种抑制烟气三氧化硫产生且协同脱汞的方法，其特征在于，所述的固体复配剂包括单质硫、硫化铵、硫化钠、过硫化钠、硫脲、硫代乙酰胺等的一种或多种组合，液体复配剂包括二硫化碳，气体复配剂包括硫化氢，使用时可采用气固组合，气液组合或者固液组合的形式，强化硫化的效果。
CN202010892970.2A 2020-08-31 2020-08-31 一种抑制烟气三氧化硫产生且协同脱汞的方法 Active CN112090270B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010892970.2A CN112090270B (zh) 2020-08-31 2020-08-31 一种抑制烟气三氧化硫产生且协同脱汞的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010892970.2A CN112090270B (zh) 2020-08-31 2020-08-31 一种抑制烟气三氧化硫产生且协同脱汞的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112090270A CN112090270A (zh) 2020-12-18
CN112090270B true CN112090270B (zh) 2022-01-11

Family

ID=73758503

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010892970.2A Active CN112090270B (zh) 2020-08-31 2020-08-31 一种抑制烟气三氧化硫产生且协同脱汞的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112090270B (zh)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1883760A (zh) * 2006-06-01 2006-12-27 上海交通大学 利用硫卤化合物负载改性吸附剂进行烟气除汞的方法
WO2008133044A1 (ja) * 2007-04-13 2008-11-06 Babcock-Hitachi Kabushiki Kaisha 排ガス浄化方法と装置
US8242324B2 (en) * 2002-10-01 2012-08-14 Airborne International Holdings Llc Removal of Hg, NOx, and SOx with using oxidants and staged gas/liquid contact
CN106390716A (zh) * 2016-11-10 2017-02-15 山东大学 一种烟气脱汞***及方法
CN106853319A (zh) * 2017-02-16 2017-06-16 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 促进燃煤飞灰对烟气中汞等污染物吸附脱除的***及方法
CN106943855A (zh) * 2017-04-27 2017-07-14 南京师范大学 改性高岭土协同等离子体吸附重金属和碱金属蒸气的方法
CN110170241A (zh) * 2019-06-27 2019-08-27 上海交通大学 一种抑制重有色金属冶炼制酸烟气中三氧化硫产生的方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8242324B2 (en) * 2002-10-01 2012-08-14 Airborne International Holdings Llc Removal of Hg, NOx, and SOx with using oxidants and staged gas/liquid contact
CN1883760A (zh) * 2006-06-01 2006-12-27 上海交通大学 利用硫卤化合物负载改性吸附剂进行烟气除汞的方法
WO2008133044A1 (ja) * 2007-04-13 2008-11-06 Babcock-Hitachi Kabushiki Kaisha 排ガス浄化方法と装置
CN106390716A (zh) * 2016-11-10 2017-02-15 山东大学 一种烟气脱汞***及方法
CN106853319A (zh) * 2017-02-16 2017-06-16 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 促进燃煤飞灰对烟气中汞等污染物吸附脱除的***及方法
CN106943855A (zh) * 2017-04-27 2017-07-14 南京师范大学 改性高岭土协同等离子体吸附重金属和碱金属蒸气的方法
CN110170241A (zh) * 2019-06-27 2019-08-27 上海交通大学 一种抑制重有色金属冶炼制酸烟气中三氧化硫产生的方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
《富氧熔炼烟气中三氧化硫的形成与抑制》;郭学益等人;《中国有色金属学报》;20181015;第28卷(第10期);第2077-2085页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN112090270A (zh) 2020-12-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108211711B (zh) 消除烟气中三氧化硫的方法
CN103285711B (zh) 一种净化回收尾气中汞的方法
MXPA00002999A (es) El uso de gases y licores que contienen sulfuro, para retirar mercurio de gases de combustion.
WO2007031551A1 (en) Method of removing sulfur trioxide from a flue gas stream
CN108554145A (zh) 一种烟气脱硫脱硝除尘脱白装置
EA015416B1 (ru) Удаление триоксида серы из потока топочного газа
CN107983154A (zh) 一种烧结烟气活性炭并联式双塔脱硫脱硝工艺
CN111773915B (zh) 一种烟气干法脱硫工艺
CN103961988A (zh) 一种高含水、大波动烟气净化的技术方法
CN109985516A (zh) 一种水泥窑烟气脱硝脱汞脱硫***及方法
CA1219115A (en) Process for removing or separating pollutants from waste gases
CN107998817B (zh) 单塔型烟气净化装置及烟气净化方法
CN204352727U (zh) 一种带有废气处理装置的冶炼设备
CN110170241B (zh) 一种抑制重有色金属冶炼制酸烟气中三氧化硫产生的方法
CN107875838A (zh) 运用复合克劳斯炉处理活性焦法焦炉烟气脱硫脱硝酸汽的生产工艺及处理***
CN112090270B (zh) 一种抑制烟气三氧化硫产生且协同脱汞的方法
CN208082173U (zh) 运用制硫酸***处理活性焦法焦炉烟气脱硫脱硝酸汽的处理***
CN107999024A (zh) 一种高效抗硫铜基脱汞吸附剂的制备方法及其应用
CN110420548A (zh) 烟气氨法协同脱硝脱硫脱汞超低排放的装置及方法
CN106693980B (zh) 一种烟气汞氧化催化剂及其应用
CN111375274A (zh) 一种含so2气体的处理方法及装置
CN104001404A (zh) 移层式钢渣干法脱硫设备及脱硫方法
CN209663039U (zh) 一种水泥窑烟气脱硝脱汞脱硫***
JP2008030017A (ja) 排ガス中微量有害物質の除去装置及びその運転方法
CN208493775U (zh) 一种烟气脱硫脱硝除尘脱白装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant