氧化硫的回收與利用

拓展視野二氧化硫的回收與利用重慶蔡中華在工業(yè)制備硫酸和冶金等化工生產(chǎn)過程中，尾氣中常常含有SO2等有害氣體，如何將其進(jìn)行回收利用，變廢為寶是是一個(gè)重要的課題，根據(jù)SO2的性質(zhì)可知，SO2是弱酸性氣體，溶解在水溶液變?yōu)閬喠蛩?，呈現(xiàn)酸性。因此，采用化學(xué)吸收的辦法，加入堿性吸收劑，增強(qiáng)SO2的溶解度。從目前世界范圍內(nèi)對(duì)SO2的回收與利用的方法主要有以下幾種方法。一、氨堿法氨法脫硫工藝是采用氨作為吸收劑除去煙氣中的SO2的工藝。氨法脫硫工藝具有很多特點(diǎn)。氨是一種良好的堿性吸收劑，氨的堿性強(qiáng)于鈣基吸收劑；而且氨吸收煙氣中SO2是氣-液或氣-氣反應(yīng)，反應(yīng)速度快、反應(yīng)完全、吸收劑利用率高，可以做到很高的脫硫效率，相對(duì)于鈣基脫硫工藝來(lái)說(shuō)系統(tǒng)簡(jiǎn)單、設(shè)備體積小、能耗低。另外，其脫硫副產(chǎn)品硫酸銨是一種常用的化肥，副產(chǎn)品的銷售收入能大幅度降低運(yùn)行成本，其工藝流程簡(jiǎn)單表述如下：

所涉及的主要反應(yīng)有：SO2+2NH3+H2O＝(NH4)2SO3(NH4)2SO3+SO2+H2O＝2NH4HSO3

尾氣吸收后，可進(jìn)行利用：2NH4HSO3＋H2SO4＝2SO2↑+2H2O+(NH4)2SO4(NH4)2SO3+H2SO4＝SO2↑+H2O+(NH4)2SO4

SO2濃度達(dá)到95％以上，(NH4)2SO4經(jīng)結(jié)晶、分離、干燥后，可制成固體硫銨肥料。采用氨法的優(yōu)點(diǎn)在于可以顯著降低吸收液的循環(huán)量，從而可顯著降低煙氣脫硫裝置的投資和能耗。另一方面，氨作為脫硫的原料，同時(shí)也是生產(chǎn)氮肥的原料，因此，氨法的脫硫產(chǎn)品是一種氮肥：硫銨化肥，其含氮量為21％(尿素%，氯化銨26％，碳銨%)，是一種用途很高，附加值很大的產(chǎn)品?？梢姲狈ㄊ且环N回收法，是一種“可資源化”的方法，煙氣中SO2體現(xiàn)了非常明顯的回收價(jià)值，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。但是由于氨的易揮發(fā)性，從脫硫塔出口，如果沒有可靠的措施，氨很容易溢出損失，即浪費(fèi)原料，又造成新的環(huán)境污染。但是，氨法特別適合我國(guó)的國(guó)情，在我國(guó)一般是采用這種方法。二、鈣法以石灰石為原料。有兩種形式，干法和濕法。

干法以熟石灰Ca(OH)2為基礎(chǔ)，以流化床為脫硫塔，常稱為循環(huán)流化床煙氣脫硫技術(shù)，操作溫度高于煙氣的水蒸汽露點(diǎn)，一般在60－80℃之間。也有直接向流化床底部噴射石灰(CaO)水料漿，經(jīng)高溫?zé)煔鈿饣稍锖蟪蔀楦闪?，常稱為半干法。這類方法以大量干的吸收劑循環(huán)為基礎(chǔ)。主要問題是循環(huán)流化床脫硫塔的大型化和大量干循環(huán)吸收劑循環(huán)管路的輸送和堵塞問題。當(dāng)然，以石灰為原料比石灰石更為昂貴，增加了該方法的原料成本。而且脫硫產(chǎn)品中含有大量氧化鈣和亞硫酸鈣，利用價(jià)值很低。

濕法直接采用石灰石(CaCO3)和水的料漿，循環(huán)吸收液中含有大量石膏料漿。脫硫產(chǎn)品是石膏，可作為建材原料，尤其水泥摻和料的原料。但是，這種方法的問題主要來(lái)自于石灰石在水溶液中的極低的溶解度，在40mg/L左右，作為化學(xué)吸收的增強(qiáng)反應(yīng)對(duì)SO2的吸收所起的作用不明顯，要求很大的吸收液循環(huán)流量。因此投資和能耗較大。

不過，由于石灰石來(lái)源豐富，價(jià)格低廉，具有大量石灰石礦產(chǎn)資源，同時(shí)又缺乏作為建材的石膏資源，因此，濕式鈣法，有時(shí)又稱為石灰石－石膏法在發(fā)達(dá)國(guó)家得到十分普遍應(yīng)用，比例在90％以上，其余主要是干式鈣法，還有鎂法。

三、鈉法

NaOH俗稱燒堿，Na2CO3俗稱純堿。遺憾的是，它們?cè)谧匀坏牡V產(chǎn)資源中并不存在，都是人工合成。在煙氣脫硫中的應(yīng)用，是與石灰結(jié)合，構(gòu)成稱為雙堿法的一種方法。即先以氫氧化鈉與SO2反應(yīng)，并氧化為硫酸鈉，再與氧化鈣水溶液發(fā)生置換反應(yīng)，得到硫酸鈣石膏，并置換出氫氧化鈉。這樣可以克服石灰石/石灰在水中的極低的溶解度帶來(lái)的循環(huán)量過大的問題。主要問題是石膏過濾和洗滌要求高，易造成純堿的損失。

四、活性焦炭法

活性焦炭催化氧化吸收法利用煙氣中的O2，采用催化劑將SO2氧化為SO3，直接轉(zhuǎn)化為硫酸。常用催化劑是活性炭?；钚越固糠ㄍǔ＝柚谒礈斐ノ皆诒砻娴牧蛩幔駝t硫酸會(huì)堵塞活性焦炭的內(nèi)孔，使其失去持續(xù)脫硫的活性。這樣，該類方法可以生產(chǎn)濃度在30％左右的稀硫酸。

近年來(lái)，我國(guó)有研究單位試圖放棄水洗滌，直接利用活性焦炭本身的還原性，在較高溫度，比如300～500℃下，使C+2H2SO4(濃)CO2↑+2H2O↑+2SO2↑之間的反應(yīng)發(fā)生。因此，這種方