[发明专利]以电触媒转化器处理硫氧化物并回收硫的方法与装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种处理硫氧化物并回收硫的方法与装置，尤其涉及一种利用电触媒转化器处理硫氧化物并回收硫的方法与装置。

背景技术

导致空气污染的废气通常包含氮氧化物(Nitrogen oxides，NO_x)、硫氧化物(Sulfur oxides，SO_x)、一氧化碳(CO)、碳氢化合物(Hydrocarbons，HCs)、粒状物(Particulate matter，PM)等，其中，已有研究显示，包括如汽机车、工厂、发电厂所排放废气的硫氧化物(SO_x)，对人体健康造成重大影响，也因此，长期来，众多产业界与学界均持续发展能有效去除废气中的硫氧化物的技术。

传统去除废气中硫氧化物的方法，大多使用石灰石法(或可称锅炉法)，例如美国专利公告第US 5,246,364号，有关一种减少烟道气(Flue gases)的二氧化硫含量的方法，该方法使用一锅炉，该锅炉包括一燃烧腔室、一与该燃烧腔室连接的料斗以及一连接该燃烧腔室与该料斗的气管，该锅炉的一端连接有一引入烟道气的导管，另一端则为一开口端，供排出燃烧过程所产生的灰烬。其中，该料斗用于储存石灰石(Limestone)颗粒，该石灰石颗粒透过与该气管连接的一喷嘴导入该燃烧腔室，藉此将该烟道气的硫氧化物去除。另如美国专利公告第US 6,391,266号，其描述一种用于脱硫工艺的高温炉，其与前述技术类似，该高温炉主要包含一锅炉以及至少一设于该锅炉内的第一喷嘴，该案利用该第一喷嘴提供石灰石，而去除废气中的二氧化硫。前述技术所根据的化学反应如下：

CaCO_3(s)+SO_2(g)→CaSO_3(s)+CO_2(g)

虽如上所述，硫氧化物存在于废气中，对人体的健康有危害的可能，但从另一方面来看，硫元素的生成，对于许多产业来说，又属相当重要的一环节。例如农业中所使用的肥料、农药；汽车产业所使用的橡胶、轮胎，纺织产业所使用的合成纤维；造纸产业所使用的纸浆，军火产业所使用的火药；以及民生产业所使用的漂白剂等，无不与硫或是硫化物有关。也因此，尚有其他现有技术，曾提及提炼元素硫的技术，如美国专利公告第US 4,427,642号所描述的一种烟道气脱硫工艺，该工艺是利用半焦炭(Semi-coke)作为硫氧化物的吸收剂，使硫氧化物分解为元素硫和一氧化碳。

由以上可知，现有技术中，如拟去除废气中的硫氧化物，需使用锅炉法，由于锅炉法需要使用石灰石作为原料，故具有原料成本的问题；同时，工艺中所产生的固态废弃物，更徒增废弃物处理的额外成本以及工艺的繁复程度。此外，如想要进一步生成元素硫，还需使用其他的设备以及工艺，造成费用增加以及使用上的不便。

发明内容

本发明的主要目的，在于解决现有脱硫技术具有成本高、过程繁复以及无法直接生成元素硫等缺点。

为达上述目的，本发明提供一种以电触媒转化器处理硫氧化物并回收硫的方法，包含有以下步骤：

步骤1：提供一反应器，该反应器包括一前端、一后端以及一位于该前端与该后端之间的电触媒转化器，该前端及该后端之间形成一彼此连通的气流通道，该电触媒转化器包含一固态氧化物层、一阳极以及一阴极，该固态氧化物层位于该阳极与该阴极之间，该固态氧化物层为一第一致密微结构，该阳极由一第一多孔性材质组成并具有一还原性环境，该阴极由一第二多孔性材质组成并和该气流通道连通；

步骤2：将一含有硫氧化物与氧的燃烧废气于冷却至一低于200℃的第一温度后，通入至该反应器的该前端以导入该气流通道而与该电触媒转化器的该阴极连通；

步骤3：利用该反应器中该电触媒转化器的该还原性环境与该燃烧废气的一含氧环境令该阳极及该阴极之间产生一电动势，以驱动促进该燃烧废气中的硫氧化物于该阴极进行一分解反应而分解为硫气体与氧气；以及

步骤4：冷却离开该反应器后的该硫气体，令该硫气体得转换为固态硫晶体并被收集。