[发明专利]废气中污染物的再生回收

说明书

将污染物气体在串联操作的两个吸收和汽提环路中从进料气中除去。所述气体首先穿过富气吸收器中，产生富吸收液，在富液汽提塔中使富吸收液中的所述污染物气体汽提。离开富气吸收器的贫气穿过贫气吸收器，产生贫吸收液，在贫液汽提塔中使贫吸收液中的污染物气体汽提。离开各自汽提塔的再生的吸收介质再循环到各自吸收器中。

本申请是申请号为201480027375.5的发明专利申请的分案申请，原申请的申请日为2014年3月14日，发明名称为：废气中污染物的再生回收。

发明领域

本发明涉及从废气中选择性除去污染物的方法。更具体地，本发明的各种实施方案涉及在再生二氧化硫吸收/解吸方法中从废气中选择性除去和回收二氧化硫，所述方法可实现有利的能效。本发明的回收方案适用于其它酸性气体，如硫化氢、二氧化碳和氯化氢，以及其它污染物气体如氨气的除去和回收。

发明背景

各种操作产生含有污染物气体的气态流出物。例如，在各种化学和冶金操作中产生二氧化硫，所述化学和冶金操作包括燃硫制硫酸处理、废硫酸厂、硫化物金属矿石的焙烧或熔炼、Claus设备和浓含硫燃料(例如燃煤电厂的烟道气)的浓缩和燃烧。碳燃料在电力生产中起重要作用，用于提供加热的能源和运输燃料。大多数碳燃料含硫，当燃烧时硫变成二氧化硫。排放的二氧化硫造成众多种环境和健康问题。随着新兴经济发展，能量需求也迅速增涨，并随着低硫含量的碳燃料耗尽，越来越多的具有增加的较高水平的硫的石油和煤炭储量将被利用，导致二氧化硫排放量增加。

对于减少全世界二氧化硫排放量的监管压力同样日益增大。最常用的除去二氧化硫的方法是通过吸收或吸附技术。一种常见的方法是使二氧化硫与含廉价碱的含水流接触。二氧化硫溶解在水中形成亚硫酸(H₂SO₃)，进而再与碱反应形成盐。常见的碱是氢氧化钠、碳酸钠和石灰(氢氧化钙Ca(OH)₂)。pH值开始为约9，在与二氧化硫反应后降低至约6。一级湿式洗涤系统通常除去超过95％的二氧化硫。湿式洗涤器和类似的干式洗涤方法需要资金投资，因石灰消耗和固体处理加上用于操作二氧化硫除去系统的能量消耗和效用消耗而费用可变。

替代与如石灰的碱反应，原本可能被排放到大气中的废气中的二氧化硫可以被回收作为精制二氧化硫产品出售，可用作进料气的一部分供给接触法硫酸厂，和回收为硫酸和/或发烟硫酸以满足化肥工业中不断增长的全球需求量，或供给Claus厂用于制备元素硫。除了解决与二氧化硫排放相关的环境和健康问题，这种方法从煤和其它含硫碳燃料中回收硫值。然而，这些气流通常具有相对低的二氧化硫浓度和高浓度的水蒸汽。其中，供给硫酸厂的气体中二氧化硫的浓度按体积计小于约4％至5％，在硫酸厂中关于水平衡和能量平衡均可能出现问题。更具体地，常规硫酸厂的物料平衡要求供给工厂的含二氧化硫气流中的H₂O/SO₂的摩尔比不大于产品酸中的H₂O/SO₃的摩尔比。如果所要产品酸浓度为98.5％或以上，则在供给工厂的含二氧化硫气流中这个比率不能超过比率约1.08。产生时，来自冶金过程的废气和来自硫燃料燃烧的烟气通常具有的水蒸汽含量远高于1.1的比率，该比率无法在无大量资金和能源支出的情况下通过冷却气体而充分降低。而且，如果源气的二氧化硫气体强度按体积计低于约4％至5％，则它可能不足以使催化转化器自热操作。即，二氧化硫转换成三氧化硫的热量可能不足以高到将进入的气体加热到催化剂工作温度，并且结果是，必须提供一些来自外部能源的热。继而也增加了用于硫酸设施的运营成本和资本要求。

提高气态流出物中二氧化硫强度的一种方式是通过在合适的溶剂中选择性吸收二氧化硫，随后汽提所吸收的二氧化硫以产生再生的溶剂和富含二氧化硫含量的气体。多种水性和有机溶剂用于再生二氧化硫吸收/解吸方法中。例如，碱金属水溶液(如亚硫酸钠/亚硫酸氢盐溶液)、胺(例如链烷醇胺，四羟基乙基亚烷基二胺等)、胺盐和各种有机酸盐已用作可再生二氧化硫吸收剂。