一種基于光催化噴淋的硫化氫脫除系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及燃燒煙氣污染控制領域，具體涉及一種基于光催化噴淋的硫化氫 脫除方法及系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002] 硫化氫是一種高刺激性的劇毒氣體，是大氣污染物之一。在有氧和濕熱條件下，硫 化氫不僅會引起設備腐蝕和催化劑中毒，還會嚴重威脅人身安全。隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展和 人們環(huán)保意識的提高，工業(yè)廢氣中硫化氫脫除問題越來越受到人們的關注。同時國家也制 定了相應的法律法規(guī)對硫化氫的排放作了嚴格的限制。研宄開發(fā)硫化氫的高效脫除技術已 成為世界各國關注的熱點問題。在過去的幾十年中，國內外研宄人員對廢氣中硫化氫脫除 問題作了大量的研宄并開發(fā)了許多硫化氫脫除方法。按照脫除過程的干濕形態(tài)，廢氣硫化 氫脫除方法大體可分為干法和濕法兩大類。干法是利用硫化氫的還原性和可燃性，以固定 氧化劑或吸收劑來脫硫或直接燃燒。該方法包括克勞斯法、不可再生的固定床吸附法、膜分 離法、分子篩法、變壓吸附（PSA)法、低溫分離法等。所用脫硫劑、催化劑主要有活性炭、氧 化鐵、氧化鋅、二氧化錳及鋁礬土等，一般可回收硫磺、二氧化硫、硫酸和硫酸鹽等資源。干 法脫除工藝效率較高、但存在設備投資大、脫硫劑需間歇再生和硫容量低等不足，一般適于 氣體的精細脫硫?？藙谒狗m然可以用于高濃度硫化氫的脫除，但存在脫除效率差等不足。
[0003] 濕法脫除技術按照脫除機理可以分為化學吸收法、物理吸收法、物理化學吸收法 和濕式氧化法。化學吸收法是利用硫化氫與化學溶劑之間發(fā)生的可逆反應來脫除硫化氫。 常用方法包括胺法、熱碳酸鹽法和氨法等。物理吸收法是利用不同組分在特定溶劑中溶解 度差異而脫除硫化氫，然后通過降壓閃蒸等措施析出硫化氫而再生吸收劑。常用的物理溶 劑法包括低溫甲醇法、聚乙二醇二甲醚法、N-甲基吡咯烷酮法等。物理化學吸收法是將物 理溶劑和化學溶劑混合，使其兼有兩種溶劑的特性，其典型代表為砜胺法。濕式氧化法是指 采用氧化劑將硫化氫氧化為單質硫或硫酸溶液進行回收。根據(jù)氧化機理的不同，濕式氧化 法主要可分為以鐵基、釩基等為代表的催化氧化法和以雙氧水、高錳酸鉀等為代表的直接 氧化法。目前，硫化氫濕法脫除工藝也存在很多問題，例如新合成的各種有機吸收劑或氧化 劑價格高、性能不穩(wěn)定、甚至還具有毒性。高錳酸鉀等氧化劑反應過程會產(chǎn)生復雜的副產(chǎn) 物，導致產(chǎn)物利用困難。雙氧水等氧化劑雖然潔凈環(huán)保，但氧化效率很低，導致脫除過程無 法滿足日益嚴格的環(huán)保要求。綜上所述，目前還沒有一種穩(wěn)定可靠、經(jīng)濟有效，且適合于中 低濃度廢氣硫化氫脫除的工藝。因此，在完善現(xiàn)有脫除技術的同時，積極開發(fā)經(jīng)濟高效的新 型廢氣硫化氫脫除技術具有重要理論和現(xiàn)實意義。

【發(fā)明內容】

[0004] 本實用新型涉及一種基于光催化噴淋的硫化氫脫除系統(tǒng)，所述脫出系統(tǒng)基于的方 法是采用紫外光協(xié)同催化劑分解過氧化物產(chǎn)生強氧化性的羥基或硫酸根自由基作為硫化 氫氧化劑，在撞擊床中氧化脫除煙氣中的硫化氫。
[0005] 本實用新型脫除系統(tǒng)的反應過程及原理如下：
[0006] 1、由圖1所示，采用電子自旋共振光普儀可測定到紫外光協(xié)同金屬氧化物催化劑 催化分解過氧化物過程中產(chǎn)生了羥基和硫酸根自由基。因此，紫外光協(xié)同金屬氧化物催化 劑催化分解過氧化物首先是釋放了具有強氧化性的羥基和硫酸根自由基，具體過程可用如 下的化學反應（1)-(3)表示：
[0007] H202+UV+催化劑 2XOH (1)
[0010] 2、產(chǎn)生的強氧化性的硫酸根和羥基自由基可將煙氣中的硫化氫氧化脫除，具體過 程可用如下的化學反應（4)_(5)表示：
[0011] 2XOH+H2S H2S04+H20 (4)
[0013] 3、反應產(chǎn)生的硫酸溶液可作為工業(yè)原料回收利用。例如，可通過添加氨中和硫酸 產(chǎn)生硫酸銨溶液，利用鍋爐煙氣余熱蒸發(fā)結晶后獲得可用于農業(yè)肥料的固態(tài)硫酸銨，整個 脫汞過程無二次污染。
[0014] 為實現(xiàn)以上目的，基于上述原理，本實用新型采用的技術方案如下：
[0015] 一種基于光催化噴淋的硫化氫脫除系統(tǒng)，所述系統(tǒng)設有排放源、風機、調溫器、 混合器、撞擊床、閥門、霧化器、噴霧泵一和噴霧泵二、儲液箱、再生塔、催化劑儲存塔 和循環(huán)泵；排放源通過煙道與調溫器的進氣口連接，調溫器的出口連接混合器的一個入口， 催化劑儲存塔連接混合器的另一個入口，混合器上設有二組出口，分別與左右撞擊床上的 高速噴嘴相連接；所述撞擊床由上向下依次設有除霧器、除灰器、高速噴嘴、紫外燈及石 英套管和霧化器；所述高速噴嘴與紫外燈及石英套管設于撞擊床的內壁上，所述撞擊床底 部設有出口 g，出口 g連接再生塔；所述儲存過氧化物溶液的儲液箱由連接管道與撞擊床的 入口 e連接，所述儲液箱與左右撞擊床的連接管道上分別設有為過氧化物溶液提供動力源 的噴霧泵一、噴霧泵二；所述霧化器設于撞擊床內的紫外燈管與高速噴嘴之間，過氧化物溶 液經(jīng)霧化器霧化后噴入進入撞擊床。
[0016] 所述混合器的每組出口分別與左右撞擊床連接，所述每組出口連接有兩個煙道， 其中一個煙道連接撞擊床的高速噴嘴入口 c，另一煙道連接設置在撞擊床另一邊的同軸對 向布置的高速噴嘴入口 d。
[0017] 所述撞擊床的頂部設有出口 i，出口 i與后處理系統(tǒng)連接，氧化產(chǎn)生的氣相副產(chǎn)物 由撞擊床的i出口進入后處理系統(tǒng)生成硫酸銨肥料，經(jīng)過凈化的煙氣排入大氣。所述撞擊 床的下部設有出口 f，出口 f與催化劑儲存塔連接，催化劑顆粒由撞擊床出口 f重新回到催 化劑儲存塔，然后再次進入混合器和撞擊床，如此循環(huán)進行。
[0018] 所述撞擊床的底部設有出口 g，出口 g與再生塔連接，再生塔與催化劑儲存塔入口 連接；當催化劑運行一段時間失活后，失活的催化劑則由撞擊床出口 g進入再生塔再生活 化，再生后的催化劑進一步送入催化劑儲存塔循環(huán)使用。
[0019] 催化劑顆粒從催化劑儲存塔的出口 a進入混合器，煙氣從排放源的出口 b經(jīng)調溫 器調溫后也進入混合器，煙氣和催化劑顆粒在混合器內混合后分為兩股均等氣流。一半氣 流由設置在一邊的高速噴嘴經(jīng)入口 c噴入撞擊床，另一半氣流則由設置在另一邊的同軸對 向布置的高速噴嘴經(jīng)入口 d噴入撞擊床。與此同時，來自儲液箱的過氧化物溶液由噴霧泵 一提供動力，由霧化器從入口 e噴入撞擊床內。三股氣液固混合物在撞擊床內發(fā)生充分混 合，傳質速率大大提高。紫外光協(xié)同催化劑分解過氧化物產(chǎn)生強氧化性的羥基或硫酸根自 由基氧化脫除硫化氫。氧化產(chǎn)生的氣相副產(chǎn)物由撞擊床的i出口進入后處理系統(tǒng)生成硫酸 銨肥料，經(jīng)過凈化的煙氣排入大氣。催化劑顆粒由撞擊床出口 f重新回到催化劑儲存塔，然 后再次進入混合器和撞擊床，如此循環(huán)進行。當催化劑運行一段時間失活后，失活的催化劑 則由撞擊床出口 g進入再生塔再生活化，再生后的催化劑進一步送入催化劑儲存塔循環(huán)使 用。當一個撞擊床再生時（例如左撞擊床），另外一個相同的撞擊床（例如右撞擊床）用于 脫除硫化氫，兩者交替使用。
[0020] 所述系統(tǒng)中左右撞擊床對稱布置，左右撞擊床交替使用，兩個撞擊床之間的切換 由閥門一至六控制，所述閥門一設于混合器與左撞擊床連接的煙道上，所述閥門二設于混 合器與右撞擊床連接的煙道上；所述催化劑儲存塔與左撞擊床催化劑出口連接的管道上設 有閥門三，所述催化劑儲存塔與右撞擊床催化劑出口連接的管道上設有閥門五；所述再生 塔與左撞擊床的失活的催化劑出口連接的管道上設有閥門四，所述再生塔與右撞擊床的失 活的催化劑出口連接的管道上設有閥門六。
[0021] 當左撞擊床用于脫除硫化氫時，閥門一、三、四開啟，而閥門二、五、六關閉；當 左撞擊床用于活化催化劑時，閥門一、三、四關閉，而閥門二、五、六則開啟，此時右撞擊 床用于脫除硫化氫。
[0022] 撞擊床內的高速噴嘴、霧化器和紫外燈管均采用多級交叉布置。高速噴嘴、霧化 器和紫外燈管相間布置，且相鄰的高速噴嘴、霧化器與紫外燈管采用同向布置。高速噴嘴 相鄰兩層之間的垂直間距H位于lOcm-lOOcm之間，且相鄰兩級高速噴嘴采用90度錯開的 交叉布置。紫外燈管布置在相鄰兩級高速噴嘴之間的中心點處，且相鄰兩級的紫外燈管同 樣采用90度錯開的交叉布置。霧化器布置在相鄰兩級高速噴嘴和紫外燈管之間的中心點 處，且相鄰兩級的霧化器也采用90度錯開的交叉布置。
[0023] 撞擊床的最佳煙氣入口溫度為70-160°C，有效液氣比為0. 1-5. OL/m3,過氧化物 的最佳濃度為〇? 2mol/L-2. Omol/L之間，溶液的pH位于1. 0-7. 0之間，最佳的溶液溫度為 70-95°C，煙氣中硫化氫的含量不高于5000ppm，紫外光有效輻射強度為20 y W/cm2-500 y W/ cm2,紫外線有效波長為180nm-365nm。霧化器噴出的過氧化物溶液的霧化液滴粒徑不大于 10微米。高速噴嘴最佳的出口流速為5-25m/s。催化劑的最佳投加量可按撞擊床反應器體 積的每立方米投加〇. l_5kg。<