[发明专利]用于从工艺气体中脱除二氧化硫的湿式洗涤器

说明书

发明领域

本发明涉及借助湿式洗涤器清洗含二氧化硫的工艺气体(process gas)的方法。

本发明还涉及用于清洗含二氧化硫的工艺气体的湿式洗涤器，所述湿式洗涤器包含有效(operative)用于使工艺气体与吸收液接触以从工艺气体中吸收二氧化硫的吸收容器。

发明背景

在燃料如煤、油、泥煤、废物等在燃烧装置如动力装置中的燃烧中，生成热工艺气体，这样的工艺气体含有二氧化碳CO₂等组分。随着环境需求的提高，已开发出用于从工艺气体中脱除二氧化碳的各种方法。一种这样的方法是所谓的纯氧燃料（oxy-fuel）法，其一个实例公开在US 2007/0243119中。在纯氧燃料法中，燃料如上述燃料之一在贫氮气体存在下燃烧。将氧源提供的氧气供应给锅炉，在此氧气将燃料氧化。在纯氧燃料燃烧法中生成富二氧化碳的烟道气，其二氧化碳含量可以在单独的装置中压缩并处置以减少二氧化碳排放到大气中。

在纯氧燃料法中生成的二氧化碳CO₂在处置前通常压缩至高压或甚至液化。二氧化碳的压缩与对低杂质浓度的严格要求相关。一种这样的杂质是在燃烧过程中氧化该燃料的含硫化合物时生成的二氧化硫。WO 2009/052775公开了可用于从纯氧燃料燃烧法中生成的工艺气体中脱除二氧化硫的湿式洗涤器。WO 2009/052775的湿式洗涤器在一些情况下在所需的二氧化硫脱除效率方面不够有效。

发明概述

通过借助湿式洗涤器清洗含二氧化硫的工艺气体的方法克服或缓解了现有技术的上述缺点和不足，所述方法包括

使工艺气体与吸收容器中的吸收液接触以从工艺气体中吸收二氧化硫，

将所述吸收液与包含至少20体积%二氧化碳的含二氧化碳的气体混合，

将吸收剂材料添加到至少一部分吸收液中，和

使至少一部分吸收液返回吸收容器以从工艺气体中吸收更多二氧化硫。

这种方法的一个优点在于提高了二氧化硫的脱除。这种效应可归因于添加到吸收液中的含二氧化碳的气体，添加的二氧化碳被认为提高吸收液的二氧化硫脱除能力。

根据一个实施方案，将吸收液与包含至少20体积%二氧化碳的含二氧化碳的气体混合的步骤与将吸收剂材料添加到至少一部分吸收液中的步骤同时进行。这种实施方案的一个优点在于可以使增加的吸收剂材料溶解在吸收液中，以致该吸收液更有效地从工艺气体中脱除二氧化硫。

根据一个实施方案，该方法进一步包括在将吸收液与包含至少20体积%二氧化碳的含二氧化碳的气体混合之前将该吸收液与含有至少3体积%氧气O₂的含氧气体混合。这种实施方案的一个优点在于可以在添加气态二氧化碳之前将捕获的硫物类氧化成合适的剩余（rest）产物，如石膏。这降低任何弱键合的硫物类，如亚硫酸根离子在添加的二氧化碳的影响下分解形成气态二氧化硫的危险。

根据一个实施方案，将吸收液与含有至少3体积%氧气O₂的含氧气体混合的步骤在氧化槽中进行，从中将吸收液转移至吸收剂溶解槽，在此进行将吸收液与包含至少20体积%二氧化碳的含二氧化碳的气体混合的步骤。这种实施方案的一个优点在于在分开的槽中将吸收液与含氧气体和与含二氧化碳的气体混合降低了不想要的副作用的危险，如溶解的硫物类分解成气态二氧化硫和/或由含氧气体诱发的溶解的碳酸盐物类分解成气态二氧化碳。

根据一个实施方案，将第一部分吸收剂材料添加到吸收剂溶解槽中并在吸收液已离开吸收剂溶解槽后将第二部分吸收剂材料添加到吸收液中。这种实施方案的一个优点在于吸收剂材料在吸收剂溶解槽中的溶解可以在最适合使这种溶解有效的pH下进行，随后借助第二部分吸收剂材料将pH改变成最适合在吸收容器中脱除二氧化硫的水平。

根据一个实施方案，包含至少20体积%二氧化碳的所述含二氧化碳的气体至少部分源自在湿式洗涤器中要清洗的或已清洗的工艺气体。这种实施方案的一个优点在于降低操作成本，因为该工艺气体可以以极低成本大量获得。因此，不必购买要与该吸收液混合的所述含二氧化碳的气体。

根据一个实施方案，包含至少20体积%二氧化碳的所述含二氧化碳的气体的至少一部分在纯氧燃料锅炉中生成。纯氧燃料锅炉生成大量含有高二氧化碳气体百分比的含二氧化碳的工艺气体。因此，在纯氧燃料锅炉中生成的工艺气体非常适合与吸收液混合并可以以低成本或无成本获得。