[发明专利]一种从烟气中回收硫氮资源并生产硫酸羟胺的方法

说明书

技术领域

本发明涉及环境保护和化学工程领域，具体的说是从烟气中回收硫氮资源，并将副产物生产硫酸羟胺产品的方法。

背景技术

随着能源需求的增加，使用传统化石燃料导致的空气污染问题得到了广泛关注。在当前日益严格的氮氧化物排放要求之下，相应的治理技术成为了研究的热点，而“氧化-吸收”两步脱硫脱硝技术(湿法同步脱硫脱硝技术)由于具有较高的脱除效率和更广的适用范围受到研究人员更多的关注。但是目前的湿法同步脱硫技术的仅将气相中的氮氧化物转化为液相中的硝酸盐和亚硝酸盐，未能实现该污染的根本去除。此外，亚硝酸盐具有一定毒性，被摄入人体后会形成亚硝胺，不仅会产生强烈的“三致”作用，还会导致血液输氧能力降低，引发高铁血红蛋白症。硝酸盐类又是水体富营养化的主要原因。因此，结合湿法同步脱硫脱硝工艺，并彻底解决含亚硝酸盐/硝酸盐废水问题，实现烟气中硫氮资源回收具有重要的意义。

我国专利公开号为CN103102002B提出基于Pd/Fe₃O₄催化剂用于除去水溶液中硝酸根或亚硝酸根的应用，催化剂制备复杂且需要150～200℃下用纯氢气还原，工业应用难度较高。我国专利公开号为CN101785964A提出向氨法脱硫产物硫酸铵溶液中加入硝酸钠形成羟胺二磺酸盐溶液，之后通入二氧化硫磺化水解制得硫酸羟胺，但该法未能结合脱硝工艺，对烟气中氮资源进行利用。

Sima Ajdari等研究发现在酸性条件下，亚硝酸与亚硫酸氢根会生成以羟胺二磺酸(HON(SO₃)₂^2-)为主的硫氮化合物。

HNO₂+2HSO₃^-→HON(SO₃)₂^2-+H₂O

在拉西法合成硫酸羟胺工艺中，亚硝酸钠溶液与氨水混合后，通入过量二氧化硫可以得到以羟胺二磺酸为主要成分的产物，之后将该溶液105～110℃下将进行水解2h，可以得到硫酸羟胺。

HON(SO₃)₂^2-+2H₂O→NH₃OH⁺+2SO₄^2-+H⁺

硫酸羟胺作为一种具有较高经济价值的化工原料，常被用作还原剂、显影剂和橡胶硫化剂，其衍生物肟或羟肟酸衍生物可用于生产杀虫剂、杀菌剂和除草剂等，具有广泛的应用前景和市场空间。现有的硫酸羟胺合成路线主要包括：一氧化氮催化还原法、拉西合成法、硝基烷烃水解法、硝酸根离子还原法等，但现有方法存在反应路线复杂、成本较高、毒害副产物较多等问题，因此有必要寻求一种工艺简单、成本低廉、不产生毒害副产物的路线。

发明内容

本发明的目的在于解决现有湿法脱硫脱硝废水处理问题，提出一种从烟气中回收氮氧化物和二氧化硫的方法，实现烟气中硫氮资源的最大化利用，实现“变废为宝”。

一种从烟气中回收硫氮资源并生产硫酸羟胺的方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)锅炉烟气经预除尘后进行喷淋降温除尘，喷淋降温除尘后的烟气与氧化剂混合进行氧化，氧化后的烟气进入吸收塔内循环喷淋进行同步脱硫脱硝，净化烟气的同时得到以SO₄^2-和NO₂^-为主的吸收液；

(2)将所得吸收液部分排出用于对烟气进行所述喷淋降温除尘，吸收液中NO₂^-与烟气中的SO₂反应，形成以羟胺二磺酸盐为主要成分的硫氮化合物吸收废液；

(3)硫氮化合物吸收废液通过除污提纯后得到羟胺二磺酸溶液，所得羟胺二磺酸溶液在95～110℃条件下水解即得硫酸羟胺溶液，再经分离提纯即得硫酸羟胺固体。

现有的同步湿法脱硫脱硝工艺可以将烟气中的硫氮组分收集在吸收液中，本发明通过工艺改进可以将该部分硫氮资源制备硫酸羟胺，既有效降低硫酸羟胺生产成本，同时实现变废为宝，提高经济效益。

优选地，氧化过程中所用氧化剂为双氧水，双氧水浓度为5～20％，双氧水加入量是NO摩尔系数的0.1～1.5倍。进一步优选双氧水加入量是NO摩尔系数的0.1～1倍；最优选双氧水加入量是NO摩尔系数的1倍。