[发明专利]用于清洁粘胶生产废气的方法和用于该方法的催化剂

说明书

一种用于清洁来自粘胶生产的主要含有H₂S和CS₂的废气的方法，所述方法包括使气体通过含有直接氧化型催化剂(例如负载在二氧化硅上的V₂O₅)的催化反应器，以通过气体中存在的氧或通过添加到气流中的氧将气体中的H₂S转化为元素硫、SO₂或其混合物。从催化反应器的流出气体中除去元素硫和SO₂，并将未转化的CS₂再循环到粘胶生产工艺中。

本发明涉及一种清洁来自粘胶生产的废气的方法和用于该方法的催化剂。

粘胶人造丝是再生纤维素的纤维；它的结构类似于棉，但可以由多种植物(如大豆、竹和甘蔗)生产。纤维素是β-D-葡萄糖单元的线性聚合物，具有经验式(C₆H₁₀O₅)_n。为了制备粘胶，将溶解的浆液用氢氧化钠水溶液(通常为16-19％w/w)处理以形成“碱纤维素”，其具有近似式[C₆H₉O₄-ONa]_n。然后，用二硫化碳处理碱纤维素，以形成黄原酸纤维素钠：

[C₆H₉O₄-ONa]_n+nCS₂→[C₆H₉O₄-OCS₂Na]_n

纤维素与组合的硫的比例越高，则黄原酸纤维素的溶解度越低。将黄原酸酯溶解在氢氧化钠水溶液(通常2-5％w/w)中并使其解聚至所需程度，由溶液的粘度指示。解聚(成熟或熟化)的速率取决于温度，并受多种无机和有机添加剂(如金属氧化物和氢氧化物)存在的影响。空气也影响成熟过程，因为氧气引起解聚。

通过用无机酸如硫酸处理，从成熟的溶液产生人造丝纤维。在此步骤中，黄原酸酯基团被水解以再生纤维素并释放二硫代碳酸，然后二硫代碳酸分解成二硫化碳和水：

[C₆H₉O₄-OCS₂Na]_2n+nH₂SO₄→[C₆H₉O₄-OH]_2n+2nCS₂+nNa₂SO₄

H₂COS₂→H₂O+CS₂

除了再生纤维素，酸化产生硫化氢、硫和二硫化碳。洗涤由再生纤维素制成的线以除去残留的酸。然后通过添加硫化钠溶液来除去硫，并通过用次氯酸钠溶液漂白来氧化杂质。

因此，在粘胶行业中，存在几种含有硫组分的废气。通常回收含有高含量H₂S的流并转化成硫酸，如上所述，硫酸是生产粘胶纤维的原料。还存在源自烟气收集的气体，所述气体含有少于2％H₂S和相关的硫化合物。H₂S的水平通常在200至2000ppm的范围内，并且CS₂水平为约200至1000ppm。在当前运行的大多数粘胶工厂中处理这种更贫的废气。在最常见的方法中，将气体通入苛性碱洗涤器(用NaOH操作)，其中从气相中除去H₂S，在液体排出后形成NaHS和Na₂S。