[发明专利]一种熔盐深度脱硫及烟气资源化利用的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种熔盐深度脱硫及烟气资源化利用的方法，属于温室气体减排及烟气处理 领域，属于炭材料领域，也属于电化学领域。

背景技术

目前全球能源需求的85％来自于化石燃料的燃烧，化石燃料燃烧后产生的气体中存在大 量的二氧化硫及三氧化硫，同时该过程还产生大量的二氧化碳。这些气体已经对全球气候产 生了较为显著的影响，如何控制这些气体的排放已经成为一个不可忽视的全球性问题。

目前已有成熟的工艺对烟气中的二氧化硫和三氧化硫进行脱除，GB13223-2011《火电厂 大气污染物排放标准》对火电厂脱硫后的二氧化硫浓度进行了新的规定，但是经过目前的脱 硫工艺处理的烟气，较大一部分很难达到新标准的要求，同时低浓度的二氧化硫不进行处理， 会不断在环境中积累，加剧环境的恶化，因此，烟气深度脱硫技术的研究迫在眉睫。

同时，烟气中存在的大量二氧化碳是温室效应产生的主要原因，二氧化碳的捕集、贮存 和利用技术也得到广泛研究。近年来，二氧化碳捕集和资源化利用技术(CCUS)越来越受到 重视，这些技术在水溶液体系、离子液体体系中，通过化学转化、光化学转化、生物化学转 化以及电化学转化，把二氧化碳转化为有用的资源，如糖、碳氢化合物、高纯碳粉以及作为 燃料用的一氧化碳等。近年来，熔盐电解转化二氧化碳被认为是一种有效的二氧化碳利用技 术。中国专利CN102895847A报道了一种CO₂捕集资源化的方法，该方法采用 Li₂CO₃-Na₂CO₃-K₂CO₃三元碳酸盐作为熔盐电解质，对二氧化进行了吸收并且制得了高附加 值的纳米级别碳。

上述脱硫及脱碳技术，均为单独进行，如何深度脱硫的同时对二氧化碳进行吸收和利用， 成为一个新的挑战。在水溶液或者离子液体中的CCUS技术，采用的气源为纯二氧化碳，未 考虑实际脱硫后的烟气中低浓度的二氧化硫对转化二氧化碳的影响，例如，在部分CCUS技 术中，转化二氧化碳会使用催化剂，而二氧化硫可能会使这些催化剂中毒。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种熔盐深度脱硫及烟气资源化利用技术。 在熔盐深度脱硫的同时，还可同时吸收二氧化碳，并且将其转化为硫掺杂的纳米碳，实现了 烟气的资源化利用。

本发明所采用的技术方案是：一种熔盐深度脱硫及烟气资源化利用的方法，其使用碱金 属碳酸盐或碱金属碳酸盐和碱金属硫酸盐的混合体作为熔盐吸收体系；吸收燃煤电厂、燃气 电厂、化工厂或水泥厂排放的低浓度含硫烟气；烟气中的二氧化硫、三氧化硫及二氧化碳被 同步吸收的同时，在熔盐吸收体系中，在350-900℃的温度范围内，通过电解，二氧化硫、 三氧化硫及二氧化碳转化为硫掺杂的纳米碳。

按上述方案，所述的碱金属碳酸盐为Li₂CO₃、Na₂CO₃和K₂CO₃中的任意一种或者多种的 混合；所述的碱金属硫酸盐为Li₂SO₄、Na₂SO₄和K₂SO₄中的任意一种或者多种的混合。

按上述方案，所述的低浓度含硫烟气为脱硫后的烟气，烟气中的二氧化硫、三氧化硫及 其混合物的浓度在0-300mg/m³之间。

按上述方案，所述的电解采用电解槽压在2.8V-6V之间，采用惰性材料为阳极，以金属 或非金属材料为阴极。

本发明所述阳极为二氧化锡陶瓷电极、石墨电极以及钛电极、金电极、铂电极、铱电极、 钯电极及其合金电极中的任意一种；所述的阴极为石墨电极以及镍电极、铜电极、钼电极、 钛电极、铝电极、银电极、金电极、铂电极及其合金电极中的任意一种；所述电解采用的电 化学反应装置分为阴极区和阳极区，采用全封闭或者半封闭的隔膜将阴极区和阳极区分开， 防止阳极区产生的氧气扩散至阴极区，避免阴极区得到的硫掺杂碳材料被二次氧化。