[其他]二氧化硫脱除工艺

说明书

本发明涉及到在含水系统中通过吸收，从气流中除去二氧化硫的工艺。更具体地，本发明涉及到在缓冲的、含水的硫代硫酸盐/连多硫酸盐溶液中吸收二氧化硫的工艺。本发明中通过总的液相克劳期反应，在一再生区中，生成的浓SO₂溶液与硫化氢反应，生成硫和一种再生的，稀硫代硫酸盐/连多硫酸盐溶液。脱硫之后，接着恢复用这种溶液进行二氧化硫吸收。

缓冲含水系统使其PH值保持在2.5和60之间的较宽范围内，并且当将该含水系统循环通过本工艺的各个环节时，它含有浓度上下波动的硫代硫酸盐/连多硫酸盐。混合的硫代硫酸盐和连多硫酸盐离子浓度的变化范围一般在0.01至3.0之间，其中以硫代硫酸盐占主要。

用非挥发性的有机酸，如己二酸、乙醇酸、柠檬酸或琥珀酸来缓冲含水系统，或者可用水溶性，如碱金属磷酸盐，来缓冲含水系统，使其尽管当含水系统与SO₂一起变得浓缩，系统中的氢离子在不断增加时，PH值保持在有助于吸收二氧化硫的范围里。为简单起见，下面主要是以柠檬酸作缓冲剂为基础的来描述。

在著名的柠檬酸工艺中，由于柠檬酸离子的高缓冲力、化学稳定性、低蒸汽压力、溶液产生的容易性以及生成的硫产物的高纯度等一些特点，因此它被用在柠檬酸/柠檬酸钠/硫代硫酸盐/连多硫酸盐溶液中的缓冲剂。柠檬酸工艺是在实验室发展起来的，由美国矿产局进行中间试验工作，在由Korosy、Gewanter、Chalmers和Vasan所著的题为“通过柠檬酸工艺吸收和转换SO₂到硫的化学”（美国化学协会志，1974年，4月）的论文中，对该工艺进行了充分的描述。这篇论文（在此作为参考）特别指出，在水中，二氧化硫的溶解力是有限的，并且当氢离子积聚时，这种溶解力便下降。然而，在溶液中，氢离子与柠檬酸离子结合，便可使PH值保持在理想的范围，从而，就提高了循环溶液的SO₂吸收能力。尽管如此，即使这种吸收能力已达到是一个更高的水平，由于缓冲剂（这种缓冲剂最终会导致接触区二氧化硫反压的增加。）量的限制，它还是有限的。这又决定了总的液体循环速率和吸收剂的尺寸，这尺寸用其达到期望的脱硫水平。

如前面所提到的，在已知的柠檬酸工艺中，通常以化学计量过量，遵循总的、主要的反应：SO₂+2H₂S→3S+2H₂O，将浓缩的SO₂吸收剂液体通入到一再生区中，以便与硫化氢反应。实际上，在此再生步骤中，也会发生涉及硫代硫酸盐和连多硫盐的中间反应。根据工艺条件，硫代硫酸盐和连多硫酸盐的平衡量在循环溶液的各个工艺环节保持不变。正如所提到的，通常以化学计量过量，加硫化氢到再生区的硫反应器中，以保证从浓缩的硫代硫代硫酸盐/连多硫酸盐/柠檬酸盐/亚硫酸氢盐溶液获得最大的硫磺产品，而相应的再生稀溶液，在脱除硫磺后，适于循环使用，以作二氧化硫吸收剂。必须妥善地处理来自硫反应器的过量硫化氢，因此就必须将其送至SO₂发生装置的上流位置，例如，烧煤的蒸汽锅炉，以便与从正在燃烧的燃料中所产生的其他二氧化硫氧化和混合。由于这种硫化氢的循环，大约10%新增的二氧化硫被转到SO₂气/液接触区。

所述的已有工艺，对于将二氧化硫脱除到可接受的水平这一点来说，是相当令人满意的。但是，这种已有工艺受到二氧化硫反压的限制。这种反压来自SO₂一气/液接触区内包含在硫代硫酸/连多硫酸盐缓冲水溶液中存在的亚硫酸氢盐的量。此外，为了令人满意进行硫化氢与亚硫酸氢盐的反应，就需要大型的反应器，通过生成中间硫代硫酸盐和连多硫酸盐，最终生成硫磺产品。

本发明的任务在于改进已有工艺的吸收以及再生步骤。