[发明专利]从废气中除掉酸性气体的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种从废气中除掉酸性气体的方法。更具体而言，本发 明涉及一种通过使废气与水在有机亚砜中的乳液，特别是水在油衍生的 亚砜中的乳液接触而除掉酸性气体，特别是SO_x、Hg和NO_x的方法。通 过使乳液沉降并分离成两相，有机亚砜相可以在乳液载有污染物后再生。 分离后获得的水相包含硫酸根离子和硝酸根离子，可将它们收集并作为 有价值的化学品使用。

背景技术

工业发达国家产出亿万吨空气污染物，其中很大一部分来自发电厂 的煤、油和汽油燃烧。其它主要空气污染源包括炼油厂、水泥厂和石油 化工厂。

排放到大气中的空气污染物中最棘手的是酸性气体，特别是SO₂和 NO_x或汞蒸汽。这些气体是酸雨、烟雾和人类不适与疾患的主要成因。

二氧化硫由诸如煤气、石油和煤等矿物燃料中的含硫化合物的燃烧 释放到大气中。SO₂是具有特有的窒息性气味的较重的无色气体。在湿空 气中它会缓慢氧化成硫酸，有助于形成酸雨。另一方面，NO_x气体部分 来源于含氮化合物的燃烧，但是主要来源于在发生各种工业过程(和燃 烧)的高温条件下存在于空气中的氧元素和氮元素之间的反应。由于NO_x的问题为这些过程所固有并且其产生不可避免，因此更难克服。除了有 利于形成酸雨，氮氧化物还会分解形成臭氧，并与其它大气污染物反应 形成光化烟雾，而光化烟雾会刺激敏感膜并损害植物。

随着近几十年来人们环境意识的加强，已经有很多国家针对发电厂 和各种工业的最大空气污染物排放量制定了政府规程和强制标准，以使 各种有害材料达到空气质量标准。例如，在美国，曾于1970、1977和1990 年修正的1967年颁布的清洁空气法案(the Clean Air Act)是整个美国空 气污染控制的法律基础。1967年颁布的清洁空气法案的1990年修正案制 定了截止到2000年1月1日将发电厂排放的二氧化硫降低到1千万吨/ 年的法规。该排放量大约是1990年排放量的一半。1988年，作为联合国 发起的长程越界空气污染公约(Long-Range Transboundary Air Pollution Agreement)的一部分，美国联合其它24个国家一同制定了将氮氧化物 排放速率冻结在1987年排放水平的草案。

由于需要遵守这些法规，人们需要开发用于控制和降低空气污染物 排放的各种方法。这些方法通常包括在使用之前将有害材料除掉(例如， 使用硫含量低的煤)或者在污染物形成之后将其除掉。对于一些空气污染 物(例如NO_x)，只能采用第二类办法。

工业排放的污染物气体可以由在有害气体被释放到大气中之前将其 吸收的液体或固体收集器(trap)收集。这些收集器通常为塔式容器接触 器的形式，在这些收集器中废气向上通过而液体或浆液(即液体和固体 的混合物)则向下沉落。吸收污染物并防止他们排放到大气中的试剂被 称作洗涤剂。当所述试剂是液体时，实践中有时需要使用惰性颗粒填充 所述塔，以便提高洗涤剂和废气之间的接触表面积和延长气体在反应器 内的滞留时间。在此情况下，实践中也需要使液体洗涤剂在反应器中循 环，直到其载有污染物为止。

湿烟气脱硫，即，除掉SO₂的工序通常涉及使用碱性清洗液，例如 钙基浆液或钠基或氨基溶液。然而这些工序不适于除掉氮氧化物。当前 使用的从烟气中除掉NO_x的方法主要基于在存在或不存在催化剂下的 NO和NO₂与氨的反应，结果形成氮气和水。这些方法仅在很窄的烟气温 度范围内有效，其成本较高，并具有氨泄漏到大气中的风险。在催化剂 存在下，所述工序更为有效，但是其成本更高，并且容易发生催化剂中 毒。在任何情况下，这些方法都需要单独用于除掉NO_x的专门设备。

美国专利3,707,004号披露了一种除掉气体中含有的痕量硫化氢 (H₂S)的方法。所述方法包括使含有硫化氢的气体通过主要由溶解在有 机溶剂中的碘构成的液相。

美国专利3,784,478号教导了一种利用气-液吸收从燃烧过程的气体 排放物中除掉氮氧化物的方法。

俄罗斯专利2099789号描述了一种通过使用亚砜吸收来除掉气体中 的二氧化硫的方法。