新型催化法烟气脱硫技术简述

新型催化法概况
烟气脱硫技术是目前被公认最有效的控制二氧化硫污染的技术。国外烟气脱硫起步于19世纪,经过一百多年的发展,已开发了上百种烟气脱硫技术。其中比较有代表性的技术有钙法、钠法、镁法等技术。这些烟气脱硫技术为发达国家二氧化硫污染的控制起到了重大作用,但仍是以高开采、高污染、高消耗、低效益为特征的传统污染治理模式。
目前,全球烟气净化技术正呈现多样化、综合化、绿色化的发展趋势。适应这种发展趋势,烟气净化技术正由单纯的污染治理向循环经济型转变。可资源化的具有同时脱硫、脱销、脱碳等综合化功能的污染控制技术是21世纪烟气净化技术的发展方向。
烟气脱硫技术的关键是脱硫剂与产品出路问题。目前普遍使用的烟气脱硫技术主要是吸收法,吸收剂采用钙、钠、镁、铵等各类碱性化合物。在脱硫过程中脱硫剂大量消耗,生成的脱硫副产品与脱硫剂相比,附加价值不高,市场空间小,易造成二次污染。寻找可再生、价廉、来源丰富的原料,开发采用可循环使用的脱硫剂并回收利用硫资源生产附加值高的脱硫副产品的烟气脱硫技术是实现烟气脱硫由传统污染治理模式向低消耗、低污染、高效益的循环经济型模式转变的关键。而催化法在烟气脱硫过程中催化剂不消耗,脱硫效率高,工艺简单,流程短,适应性强,副产物易资源化回收利用。
在国家多项科技项目支持下,通过长期研究,采用特殊工艺技术,开发出低温高催化活性的烟气脱硫新型催化剂及脱硫工艺与设备,集成为新型催化法烟气脱硫技术。
我国目前采用的烟气脱硫技术与设备基本上依赖于引进,引进技术不仅要为知识产权缴纳高昂的入门费、技术使用费和引进设备费,而且仅靠引进技术也难以适应我国国情。新型催化法烟气脱硫技术为改变我国烟气脱硫环保产业的现状提供了独创的、具有自主知识产权的技术。
新型催化法原理
新型催化法采用新型低温高效催化剂,利用发明的“催化—吸收”耦合技术处理烟气。烟气中的SO2、H2O、O2被吸附在催化剂的孔隙中,在活性组分的催化作用下变为具有活性的分子,同时反应生产H2SO4。在同一反应器中完成“催化—吸收”过程。
脱硫机理如下:
SO2(g) → SO2*
O2(g) → O2*
H2O(g) → H2O*
SO2*+O2* → SO3*
SO3*+H2O* → H2SO4*
主要特点
新型催化法主要有以下技术特点:
1、新型催化法烟气脱硫技术脱硫效率高。
与湿法烟气脱硫技术脱硫效率受气液平衡限制不同,催化法的技术特点决定了烟气脱硫效率达到95%以上,工程实践中甚至达到了100%的脱硫效果,完全满足国家和地方日益严格的排放标准要求。
2、变传统的高开采、高污染、高消耗、低效益的烟气二氧化硫污染治理模式为低消耗、高效益的循环经济型模式。
以石灰石—石膏法为代表的传统烟气脱硫技术以石灰石为脱硫剂原料,脱硫的同时需要开采大量石灰石,脱硫副产物石膏以抛弃处理为主(美国脱硫石膏利用率仅7.4%)。按减排1000万吨二氧化硫计,采用石灰石—石膏法,需消耗石灰石约2300万吨,产生脱硫石膏3000万吨以上。而采用新型催化法烟气脱硫技术,与石灰石-石膏法烟气脱硫技术相比,脱硫剂消耗量低,脱硫成本可降低约30~60亿元,同时可减少二氧化碳排放约700万吨,回收硫资源生产硫酸1500万吨。
3、变不可再生脱硫剂为可再生、可长期使用的脱硫剂,充分实现废物综合利用,促进企业循环经济发展。
利用丰富的可再生的酒糟、秸秆、食用菌菌渣等替代一次性不可再生的诸如煤、焦油以及珍贵的木材等资源制备脱硫催化剂。催化剂一次投入后可长期使用,可避免钙法、氨法、镁法等脱硫技术需要随时加入脱硫剂,脱硫剂消耗量大的问题。
4、变高温催化为低温、浓度波动范围大的催化氧化。
目前国内外开发的催化法脱硫技术仅适合反应温度高、气体前处理净化程度高、二氧化硫浓度高的烟气净化。因而催化法烟气脱硫技术难以在烟气脱硫工程中广泛推广应用。我们自主开发的新型新型催化法通过特殊的工艺,开发出抗毒性强、寿命长、低温高催化活性的烟气脱硫催化剂,适应烟气成分复杂,二氧化硫浓度在0.03%~3%波动,烟气温度在60~200℃间的工况条件。
5、变低附加价值脱硫副产物为高附加值的脱硫副产物。
石灰石石膏法脱硫副产物脱硫石膏在我国市场空间小,利用价值低,若不能利用主要以抛弃为主,进入环境成为二次污染物。而硫是一种宝贵的战略资源,我国每年需进口硫磺约1000万吨。新型催化法脱硫技术脱硫副产物可为硫酸或硫酸盐产品。通过现有的成熟化工工艺,可生产几乎所有的含硫化工产品及磷铵、磷酸氢钙等磷酸盐、磷复肥产品。量大的产品有硫酸、液体二氧化硫、亚硫酸铵、硫酸铵和元素硫等。如果用户周围有除上述硫产品以外的市场需求,还可以将其进行深加工,生产更高经济附加值的精细化工产品,如:亚硫酸钠、焦亚硫酸钠、硫代硫酸钠、硫酸钾、氨基磺酸、保险粉等;以每年减排1000万吨二氧化硫计,可回收硫资源生产硫酸(按100%硫酸计)1500万吨。
6、脱硫剂一次投入后可长期使用,消耗量少。避免钙法、氨法、镁法、钠法等技术需随时加入脱硫剂,脱硫剂消耗量大的问题。
7、可用于气量、浓度波动大的烟气处理,操作弹性大,完全能够适应机组大范围的负荷波动。
8、工艺流程短,设备少。由于无需脱硫原料的制备、运入、输送系统,因而装置相对简单,占地相对较小,在扣除脱硫剂费用后的工程建设一次性投资少,考虑脱硫剂的长期使用后,平摊至工程建设后投资更低。
9、由于工艺简单,能耗低,装置建设和运费用较低。在适当规模与烟气二氧化硫浓度条件下,3~5年间可以通过装置的运营收回工程建设投资。
10、脱硫的最终产物为硫酸,没有其他不可再利用的副产物。用户可以根据需要以硫酸、硫酸盐等形式实现资源化利用,因此不会对环境造成二次污染。