申请日2009.02.11
公开(公告)日2009.07.15
IPC分类号C01B17/033
摘要
本发明提供了一种从烟气生物脱硫污泥中回收和提纯单质硫的方法，该方法采用卤代烃、烷基或芳基二硫化物、或烷基萘与液体石油烃的混合物作为萃取剂，通过加热萃取回收生物脱硫污泥中的单质硫，再经冷却结晶提纯单质硫。本发明的工艺方法具有较高的单质硫回收率(>90%)，且获得的单质硫纯度高(>98%)，萃取剂可循环使用，消耗量低。
权利要求书
1.一种从烟气生物脱硫污泥中回收和提纯单质硫的方法，其特 征在于，该方法采用卤代烃、烷基或芳基二硫化物、或烷基萘与液体 石油烃的混合物作为萃取剂，通过加热萃取回收生物脱硫污泥中的单 质硫，再经冷却结晶提纯单质硫。
2.根据权利要求1所述从烟气生物脱硫污泥中回收和提纯单质硫 的方法，其特征在于，所述的卤代烃为四氯乙烷、三氯乙烯或四氯乙 烯，优选的为四氯乙烯。
3.根据权利要求1所述从烟气生物脱硫污泥中回收和提纯单质硫 的方法，其特征在于，所述的烷基或芳基二硫化物为二甲基二硫、二 苯基二硫、甲基苯基二硫、二甲苯基二硫、甲苯基乙苯基二硫，以及 由它们组成的混合物。
4.根据权利要求1所述从烟气生物脱硫污泥中回收和提纯单质硫 的方法，其特征在于，所述的液体石油烃为石脑油。
5.根据权利要求4所述从烟气生物脱硫污泥中回收和提纯单质硫 的方法，其特征在于，所述烷基萘和石脑油的混合物为5～50%的烷 基萘和50～95%的石脑油，优选为10～30%的烷基萘和70～90%的石 脑油;所述烷基萘为甲基萘或二甲基萘。
6.根据权利要求1-5任意一项所述从烟气生物脱硫污泥中回收和 提纯单质硫的方法，其特征在于，所述高温萃取的温度为80～100℃， 萃取时间为10～30min。
7.根据权利要求1-6任意一项所述从烟气生物脱硫污泥中回收和 提纯单质硫的方法，其特征在于，所述烟气生物脱硫污泥先通过离心 或板框压滤浓缩成含硫泥饼。
8.根据权利要求7所述从烟气生物脱硫污泥中回收和提纯单质硫 的方法，其特征在于，所述含硫泥饼与萃取剂的质量比为1∶5～1∶15。
9.根据权利要求1-8任意一项所述从烟气生物脱硫污泥中回收和 提纯单质硫的方法，其特征在于，所述冷却结晶的温度为20～25℃。
10.根据权利要求1所述从烟气生物脱硫污泥中回收和提纯单质 硫的方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)先将烟气生物脱硫污泥处理成含硫泥饼;
2)然后将泥饼与萃取剂以质量比为1:5～1:15进行混合，并加热 至80～100℃，萃取时间为10～30min，静置后采用过滤或离心分离 污泥和含硫的萃取剂溶液;
3)最后将含硫的萃取剂溶液去除杂质后，进行冷却结晶析出单 质硫，剩余的饱和含硫萃取剂溶液进入步骤2)进行再萃取处理。
说明书
一种从烟气生物脱硫污泥中回收和提纯单质硫的方法
技术领域
本发明涉及一种萃取回收和提纯单质硫的方法，具体地说，涉及 一种采用加热萃取、降温结晶的方法从生物脱硫污泥中回收和提纯高 纯度的单质硫。
背景技术
二氧化硫是电厂烟气中的主要污染物，也是形成酸雨的主要物 质。烟气生物脱硫是近年来出现的一种空气污染控制技术。2006年， 我国建成了首套烟气生物脱硫示范线，并投入运行。
烟气经电除尘后送至碱液洗涤塔。烟气中的二氧化硫在洗涤塔内 被碱液吸收，随后吸收了二氧化硫的碱液被送入生物处理系统。在生 物处理系统中，二氧化硫在微生物的作用下转化为单质硫。单质硫与 生物处理系统中的其它固体杂质经过絮凝、沉淀后，以污泥的形式排 出生物处理系统。污泥经过离心脱水或板框压滤后得到含水率60～ 80%的泥饼，污泥的固体成分包括40～70%的单质硫，其它成分为烟 气中的灰分、絮凝剂和生物质等。烟气生物脱硫可以有效的减少电厂 排放的二氧化硫量，但同时也产生了一个新的问题，即烟气生物脱硫 污泥的处理和处置。
单质硫是一种重要的化工原材料，但是由于生物脱硫污泥中的单 质硫纯度不高，难以提纯和加工。因此，生物脱硫污泥的价值不高， 主要被作为固体废物处理。
但是，我国是一个硫资源匮乏的国家，每年需要进口200万吨以 上的硫磺。因此，从烟气生物脱硫污泥中回收和提纯高纯度的单质硫 有着十分重要的实际意义。但由于烟气生物脱硫的工程应用在国内是 一个较新的课题，对生物脱硫污泥的处理还没有很好的办法，目前尚 未见合适的从烟气生物脱硫污泥中回收和提纯单质硫的方法报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种以萃取工艺回收和提纯烟气生物脱硫 污泥中单质硫的方法，该方法简单易行，能耗低，萃取剂可循环使用， 消耗量小，经济可行，单质硫的纯度高，实现废弃物资源化、无害化 和高值化。
为了实现本发明目的，本发明的一种从烟气生物脱硫污泥中回收 和提纯单质硫的方法，该方法采用卤代烃、烷基或芳基二硫化物、或 烷基萘与液体石油烃的混合物作为萃取剂，通过加热萃取回收生物脱 硫污泥中的单质硫，再经冷却结晶提纯单质硫。
发明人经过大量的试验研究发现，对于萃取剂来说，应该具有以 下性质，才能有效萃取获得单质硫：
硫在所选萃取剂中的溶解度大，在80～100℃时，硫在溶剂中的 溶解度应大于10%;
硫在所选萃取剂中的溶解度随温度升高有显著提高，在80～100 ℃时的溶解度应至少为20℃时的2～4倍，最好能达到10倍;
与水不互溶，与水不形成乳化液，且与水有一定的密度差，以便 与水分离;
具有较高的溶解硫的速度;
具有较高的沸点，在操作温度内(20～100℃)不沸腾气化;
萃取剂化学性质稳定，可循环再生，再生损失小，同时回收其中 溶解的单质硫的方法简单易行(本方法采用升温萃取，降温结晶的方 法回收单质硫);
萃取剂生产方便，价格合适，经济可行;
合适的粘度，低的蒸汽压，不易燃烧，操作安全;
且能够长时间保持溶剂系统的稳定，从而保持溶剂溶解单质硫的 活性。
因此，本发明所使用的萃取剂优选选自卤代烃、烷基或芳基二硫 化物、或烷基萘与液体石油烃的混合物等。
所述的卤代烃包括四氯乙烷、三氯乙烯和四氯乙烯。其中，四氯 乙烯是最为合适的萃取剂。
所述的烷基或芳基二硫化物包括二甲基二硫、二苯基二硫、甲基 苯基二硫、二甲苯基二硫、甲苯基乙苯基二硫，以及由它们组成的混 合物。也可以采用精制含硫原油的副产品，其成分可随原油性质有所 变化。
所述的液体石油烃为石脑油。
所述烷基萘和石脑油的混合物为5～50%的烷基萘和50～95%的 石脑油，优选为10～30%的烷基萘和70～90%的石脑油。所述烷基萘 为甲基萘或二甲基萘。
所述高温萃取的温度为80～100℃，萃取时间为10～30min。
为了便于污泥中单质硫的萃取，可先将烟气生物脱硫污泥处理成 含水率为60～80%的含硫泥饼，所采用的处理方式可以为离心或板框 压滤浓缩。此时含硫泥饼也可进一步干燥为含水率为1%左右的含硫 泥饼。
所述含硫泥饼与萃取剂的质量比为1:5～1:15。
所述冷却结晶的温度为20～25℃，可采用循环冷却水冷却等方式 冷却。
具体地说，本发明的一种从烟气生物脱硫污泥中回收和提纯单质 硫的方法，包括如下步骤：
1)先将烟气生物脱硫污泥处理成含硫泥饼;
2)然后将泥饼与萃取剂以质量比为1:5～1:15进行混合，并加热 至80～100℃，萃取时间为10～30min，静置后采用过滤或离心分离 污泥和含硫的萃取剂溶液;
3)最后将含硫的萃取剂溶液去除杂质后，进行冷却结晶析出单 质硫，剩余的饱和含硫萃取剂溶液进入步骤2)进行再萃取处理。
为了使萃取剂能循环利用，可以对萃取后的水相、杂质进行萃取 剂的回收处理，比如采用快速闪蒸方式回收萃取剂。
所述结晶析出的单质硫可以经进一步处理，比如清洗和干燥，得 到纯度大于98%的单质硫。
本发明采用卤代烃、烷基芳基二硫化物、或烷基萘与石脑油混合 物的作为萃取剂，同时采用加热萃取、降温结晶的单质硫提纯过程。 本方法操作过程简单易行，能耗低，萃取剂可循环使用，消耗量小， 经济可行，单质硫的回收率>90%，纯度>98%，满足化工生产要求， 可作为化工生产原材料出售。而且本发明用于从烟气生物脱硫污泥中 回收高纯度的单质硫，实现废弃物资源化、无害化和高值化。