CN1097645A - 处理含硫氧化物的气流的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

一种处理包含有含硫氧化物的气流，获得硫酸、 冷凝二氧化硫和单质硫之一的方法，它包括如下步 骤：
(i)处理气流，获得包含硫氧化物总量至少30％ 的第一分流和包含硫氧化物总量的剩余物的至少一 部分的第二分流；
(ii)将所述第一分流转化为一浓缩气体，使之硫 氧化物的浓度至少为2.5％(体积)；
(iii)将所述第二分流中的硫氧化物转化成硫化 氢；
(iv)将步骤(ii)的所述浓缩气体和步骤(iii)的所述 硫化氢送至一能将它们生成硫酸、冷凝二氧化硫和单 质硫之一的设备。

Description

本发明涉及一种含硫氧化物的气流，例如来自烧煤发电厂的气流，生产硫酸、冷凝二氧化硫或单质硫的方法和设备。
在烧煤发电厂的操作中，所产生的排气流中被含硫的化合物，特别是硫氧化合物所污染。在其它过程中，如钢铁工业的生产烧结物时，需要给鼓风炉充气，废气流中也含有硫。当这些废气被排入大气时，会使环境酸化，从而严重危害环境。所以产生这种气流的生产装置通常需要提供一些设备来从气流中除去含硫的化合物。然而，这些气体净化系统费用十分高，而且往往只是把环境问题从一个地方转移至另一个地方。这种系统的一个已知实例是：从废气中除去含硫化合物，使之变为粉末，因而产生一个很大的处理问题。
EP-A-217565描述了处理含SO2量高的气体，使之进行克劳斯（Claus）反应，并生成单质硫的方法。
NL-A-7505940描述了通过从含二氧化硫的废气中吸收二氧化硫，然后以较高浓度再生含二氧化硫的气流来浓缩二氧化硫的方法。在送入Claus反应器之前，含较高浓度SO2气体与来自Claus反应器的废气产生的一还原气体混合。
本发明的目的是提供一种方法和设备，从气流中除去含硫化合物，同时避免前述的环境问题和处理问题，并得到有价值的产品，如硫酸或单质硫。
按照本发明，提供了一种处理含硫氧化物的气流，以获得硫酸、冷凝的二氧化硫和单质硫之一的方法，它包括如下步骤：
（ⅰ）处理所述气流以获得含有所述气流中流氧化物总量的至少30%的第一分流和含有所述气流中硫氧化物的总量的剩余物的至少一部分的第二分流;
（ⅱ）将所述第一分流转化为一浓缩气体，使之硫氧化物的浓度至少为2.5%（体积）;
（ⅲ）将所述第二分流中的硫氧化物转化成硫化氢;
（ⅳ）将步骤（ⅱ）的所述浓缩气体和步骤（ⅲ）的所述硫化氢送至一能将它们生成硫酸、冷凝二氧化硫和单质硫之一的设备。
典型地，除少量泄漏损失外，第二分流包含形成第一分流后剩下的所有硫氧化物，但在本发明中，一部分原始气流可以用在下面描述的方法中，这一部分在计算分流百分量时被忽略掉了。
现已发现从能耗和化学产量的观点这两方面来看，通过本发明的方法，可以提供一系统，该系统有利于净化含硫的气流，而且能得到经济上有价值的产品。
本发明特别适合处理含被氧化物量低于5%的污染气流，它提供了一种处理含硫氧化物并获得硫酸、冷凝二氧化硫和单质硫之一的产品的设备，该设备包括：
（ⅰ）处理所述气流以获得含有所述气流中含硫氧化物总量的至少30%的第一分流和含有所述气流中硫氧化物的总量的剩余物的绝大部分的第二分流的装置;
（ⅱ）将所述第一分流转化为含硫氧化物浓缩气体的装置;
（ⅲ）将所述第二分流中的硫氧化物转化成硫化氢的装置;和
（ⅳ）用来自所述的转化所述第一分流装置的所述浓缩气体和来自所述的转化所述的第二分流中所述硫氧化物的装置的所述硫化氢生产硫酸、冷凝二氧化硫和单质硫之一的装置。
在本方法中，第一分流优选含原始气流中硫氧化物总量的至少60%，在步骤（ⅳ）中处理设备用作生产硫酸。发现在这种处理方式中可能实现生产特别高纯度的硫酸。
在本发明的一种优选方案中，为把原始气流分离成第一分流和第二分流，使用一个湿气洗涤器使得第一分流离开湿气洗涤器时基本上是含硫氧化物的水流，把该水流送入一脱气器以得到浓缩气体。在这种方式中，使用一简单的装置就能获得高浓度的硫氧化物。例如，如果原始气流中硫氧化物的含量在1000-9000PPM之间变动的话，则离开脱气器的物流中的硫氧化物的浓度将平均增加20倍。
传统的方法是向脱气器中提供蒸汽作为汽提气体，可以实现脱气作用。在本发明的特殊实施例中，现建议空气或一部原始气流作为汽提气体。这种出人意料的解决办法提供了一种在能耗方面很有吸引力的方法。因为传统的方法中产生蒸汽需要很多能量。而且，这种方法还有这样一个优点，即在后续处理设备中生产硫产品所需氧气量将会减少。
从脱气器出来的水流含有硫氧化物，可以作为供水返送回湿气洗涤器。这样可以进一步优化操作。
在本发明中，优选地，第二分流是气流，接下来，将其中的硫氧化合物吸收到水中，再将水送到一厌氧反应器中，使溶解的硫氧化合物化成硫化氢。然后将硫化氢混入浓缩的含硫氧化物的气体中。各种系统都适用作为生物厌氧反应器。
第二分流可以包含有原始气流中硫氧化物的至少40%。但是，优选的是调节该分流使之尽量少，例如使之含有不超过气流中原始硫氧化合物的30%。这样做的优点在于厌氧反应器的负荷小，而且反应器中的添加物的消耗也小。
进一步说，希望向厌氧反应器中提供来自处理第一分流的脱气器的含硫氧化物的水流。水中的硫氧化物可以与硫化氢混合，并送至生产硫酸的反应器，或生产冷凝二氧化硫的设备或生产单质硫的克劳斯反装置。
对于第一分流，脱气器较有利的是在1-1.5巴（bar）的压力下操作。其优点在于来自脱气器的浓缩气流可以不经进一步处理就直接送到上面提到的生产硫酸和单质的设备中去。
本发明将参照附图进一步描述，附图为一幅描述本发明设备示意流程的图。
附图示出了本发明的设备，通过该设备可以完成本发明的方法。
在图中，来自装置A的气流以烟道气的形式经冷却后（未画出）被送至所谓的湿气分离器或吸收器1，烟道气被分离成两个不同的分流。第一分流包括溶解在水中的至少30%，优选接近60%，进一步优选70%的存在于烟道气中的硫氧化物。第一分流经管10送至脱气器或汽提器5，其中相对于经管12离开汽提器5的总气流，获得含有至少2.5%（体积）硫氧化物的高度浓缩气流。汽提器5可以用蒸汽操作，但在本发明中，优选用空气或一部分原始烟道气来操作。如果调节分离器1使得第一分流占有原始硫化合物的至少30%，则本发明的方法特别合适用生产单质硫。当第一分流中占有硫化合物原始总量的60%或更高时，本发明用来生产硫酸更合适。按本发明的方法，可以获得高纯度的硫酸。同时本发明方法还适合于生产冷凝二氧化硫。
从脱气器5排放的水经管11返回，并作为供给水添加到湿气分离器1中。
第二分流含有存在于烟道气中的硫氧化物的剩余部分，经管7从湿气分离器1送至第二湿气分离器2，一方面得到了充分净化的气体，并通过装置B排放到大气中，另一方面得到了吸收气体分离器2中并溶在其中的硫氧化物水流。后面的水流经管8被送至厌氧反应器3。同时从脱气器5排出的水经管13送至厌氧反应器3。在厌氧反应器3中，水中的硫氧化物转化为硫化氢（H2S）。然后，溶解有硫化氢的水经管9离开反应器3，沉积在反应器3中的淤浆经管16排放。
反应器3是一生物厌氧反应器，合适的例子见于荷兰专利166000。溶解的SOx（亚硫酸盐或硫酸盐）转化为HS。并向反应器3供应加料基质。
管9将溶有硫化氢的水供给脱气器4，从脱气器4排出的水经管15作为供给水送回脱气器2。对环境没有危害可排放的水可以经管14离开脱气器4。从脱气器4排出的气体硫化氢与从脱气器5排出的含有硫氧化物的浓缩气体混合，送至适合于生产硫酸，或者可选择用来生产单质硫的设备6。在后面的这种情形中，正如所熟知的，可以用克劳斯（Ceaus）反应装置。
图中设备的各种部件的具体情况在这里没有必要说明，因为合适的例子是本领域的工程技术人员所熟知的。例如湿气分离器1、2是以逆流方式操作的敞开的喷淋塔。如装置3、5的合适汽提器是熟知的，能有效地从水中除去溶解的SOx并成为气体。水的酸度和温度将升高，然后水与汽提气接触。适合于设备6的硫酸生产设备和克劳斯反应器也是熟知的。
本发明不限于所示的特殊方案，在本发明的原理内可以作出变化和修改。

Claims (13)

1、一种处理包含有硫氧化物的气流以获得硫酸、冷凝二氧化硫和单质硫之一的方法，包括如下步骤：
(i)处理所述气流，获得含有所述气流中硫氧化物总量的至少30%的第一分流和含有所述气流中硫氧化物的总量的剩余物的至少一部分的第二分流；
(ii)将所述第一分流转化为一浓缩气体，使之硫氧化物的浓度至少为2.5%(体积)；
(iii)将所述第二分流中硫氧化物转化成硫化氢；
(iv)将步骤(ii)的所述浓缩气体和步骤(iii)的所述硫化氢送至一能将它们生成硫酸、冷凝二氧化硫和单质硫之一的设备。
2、根据权利要求1的方法，所述第一分流含有所述气流中硫氧化物总量的至少60%，并在步骤4中生产硫酸。
3、根据权利要求1或2的方法，包括：在步骤（ⅰ）中，使所述气流经过一湿气洗涤器，从所述湿气洗涤器获得包含有硫氧化物的水流形式的第一分流，在步骤（ⅱ）中，在脱气器中处理所述水流，获得浓缩身体。
4、按权利要求3的方法，包括：向所述脱气器提供空气和所述气流的至少一部分作为汽提气。
5、按权利要求4的方法，包括：向所述湿气洗涤器提供包含有来自所述脱气器的硫氧化物的水的出流。
6、按前述权利要求任何一项的方法，包括：在步骤（ⅰ）中获得作为气流的第二分流，在步骤（ⅲ）中将第二分流中的硫氧化物吸收在水中，并将所述硫氧化物在厌氧反应器中转化为硫化氢。
7、按权利要求6的方法，其中所述的第二分流包含硫氧化物的量小于所述气流中总量的30%。
8、根据从属于权利要求3的权利要求6或7的方法，包括：向所述厌氧反应器提供来自所述脱气器的包含硫氧化物的水的出流。
9、按从属于权利要求3-5和8的任何一项的方法，其中所述脱气器在1-1.5巴的压力下操作。
10、一种处理包含有硫氧化物的气流获得硫酸，冷凝二氧化硫和单质硫之一的设备，包括：
（ⅰ）处理所述气流，获得含有所述气流中流氧化物总量的至少30%的第一分流和含有所述气流中硫氧化物的总量的剩余物的至少一部分的第二分流的装置（1）;
（ⅱ）将所述第一分流转化为一浓缩气体，使之硫氧化物的浓度至少为2.5%（体积）的装置（5）;
（ⅲ）将所述第二分流中含硫氧化物转化成硫化氢的装置（3）;
（ⅳ）用来自所述的转化所述和第一分流装置（5）的所述浓缩气体和来自所述的转化所述的第二分流中所述硫氧化物的装置（3）的所述硫化氢生产硫酸、冷凝二氧化硫和单质硫的装置（6）。
11、根据权利要求10的设备，其中用来处理所述气流的装置（1）包括一湿所洗涤器（1），在其中水与所述气流接触形成水流形式的第一分流，和用于转化所述第一分流的装置（5）是一脱气器，用来处理来自所述湿气洗涤器（1）的水流。
12、根据权利要求11的设备，包括输送来自所述脱气器（5）的含有硫氧化物的水的出流至所述湿气洗涤器（1）的装置。
13、根据权利要求10-12的任何一项的设备，其中使所述第二分流转化的装置（3）包括一厌氧反应器，用来使硫氧化物转化为硫化氢。
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