CN204727611U - 由焦炉煤气脱硫产物生产硫酸的工艺设备 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种用于从包含H2S和HCN的气体生产硫酸的工艺设备，包括：碱性吸收器；机械分离装置；焚烧装置；冷却装置；颗粒去除装置；用于向所述工艺气体中添加选择性NOx还原剂的装置；二氧化硫转化装置；以及用于排出硫酸的装置。

Description

由焦炉煤气脱硫产物生产硫酸的工艺设备
技术领域
本实用新型涉及从焦炉煤气去除硫化氢和氰化氢并与之相关联地生产浓硫酸的方法和工艺设备。
背景技术
当由煤生产焦炉煤气时，还释放了大量的硫和氮，其主要是H2S和HCN的形式。在将焦炉煤气用作城市煤气或工艺气体之前，必须从焦炉煤气去除这些成分。清洗焦炉煤气的一种方法涉及在碱性洗涤器中吸收H2S和HCN，并且通过液体催化剂的方式将H2S氧化成元素硫，该液体催化剂通常为醌类化合物与诸如钒、钴或铁的金属的组合，以促进催化活性。然后将元素硫与浆料分离，并且可以将其作为低质量硫而销售，或者可以转移到硫酸生产设备，在此通过使用辅助燃料将其焚烧，形成SO2，在高温过滤器中过滤，并转移到将SO2催化成SO3的变换单元，然后水合成H2SO4，并作为浓硫酸而收集。这样的设置的实例可以见于专利CN101033060和CN101092577(涉及干式过滤器和湿式硫酸工艺)以及CN101734629(涉及湿式工艺气体清洗单元和干式气态硫酸工艺)。这些工艺还会向环境释放氮氧化物NOx，因为大气氮和反应性氮物质存在于焚烧装置的给料中(例如HCN以及在NH3是碱性吸收剂的情况下的NH3)，并且在高温焚烧过程中氧化成NOx。NO2的存在可能导致具有棕色/红色的烟缕(plume)，并且亚硝基硫酸(NOHSO4)的冷凝可能导致硫酸产物的腐蚀性增加。
实用新型内容
现在已经认识到，如果碱性洗涤器溶液是氨(NH3)，那么它可以与合适的催化活性物质组合使用，以通过选择性催化还原(SCR)方法或选择性非催化还原(SNCR)方法去除NOx。
对于本申请，术语“催化剂”应当被理解为可逆地参与反应的任何化合物。这应当被解释为包括溶解的化合物，其在一个工艺位置反应并在不同的反应位置再生；以及固体物质，其催化反应而很少需要或不需要再生。
在宽的形式中，本发明涉及一种用于从包含H2S和HCN的气体生产硫酸的方法。所述方法包括以下步骤：
a.将所述气体引导到碱性吸收器，所述碱性吸收器包含液氨吸收剂溶液和具有将H2S氧化成元素硫的催化活性的溶解的物质，提供包含元素硫和焦炉煤气吸收器液体的液体浆料，
b.通过机械分离装置从焦炉煤气吸收器液体分离至少一部分所述元素硫，作为硫淤渣，
c.在焚烧装置中或焚烧装置的上游将所述硫淤渣与辅助燃料和包含氧的第一氧化气体组合，
d.焚烧所述混合物，提供包含SO2和NOX的焚烧气体，
e.可选择地，向所述焚烧气体添加包含氧的第二气体，
f.在过滤装置中去除无机粉尘，
g.将所述焚烧气体与包含NOx选择性还原剂的流组合，所述NOx选择性还原剂选自氨、尿素和它们的前体，提供用于选择性还原的工艺气体，
h.在选择性NOx还原条件下使所述用于选择性还原的工艺气体反应，提供具有降低的NOx浓度的工艺气体，
i.使所述工艺气体与具有将SO2氧化成SO3的催化活性的物质接触，以提供氧化的工艺气体，
j.通过冷却和冷凝而排出(withdraw)浓硫酸，提供浓硫酸以及硫降低的工艺气体，
相关的益处是避免SO2和NOx的排放，从而降低该方法对环境的影响。此外，氧化的工艺气体中的一部分NOX最终会作为亚硝基硫酸存在于产物酸中，从而降低酸的质量，并显著地增加作为用于管道输送、保持和运输容器的最常见结构材料的碳钢的腐蚀速率。此外，铁腐蚀产物会导致酸的变色。
在另一实施方式中，步骤b在低于150℃的温度下进行，相关的益处是低的加热需求，提供能量有效的方法。
在另一实施方式中，所述方法还包括使用于选择性还原的工艺气体与具有选择性还原NOx的催化活性的物质接触，并且其中所述选择性NOx还原条件包括350～550℃之间的温度和0.8～1.2巴的压力，与NOx的选择性非催化还原(即无催化剂)相比，选择性催化还原NOx的方法的相关益处是更有效和对工艺条件要求更低。
在另一实施方式中，具有选择性还原NOx的催化活性的物质包含载体，例如氧化钛；以及活性催化成分，其选自诸如钒、钼和钨的基本金属(basemetal)的氧化物、沸石类和贵金属，相关的益处是所述组合物的成本效益并在NOx的选择性催化还原中很好地得到了证明。
在另一实施方式中，氧化的工艺气体中的H2O/SO2比例小于1.1，并且其中将氧化的工艺气体引导到用于冷却和排出冷凝的浓硫酸的冷凝器，所述方法可选择地还包括在所述冷凝器上游的任何位置添加水的步骤，相关的益处是提供需要量的用于将SO3水合成H2SO4的水以及使硫酸完全冷凝。
在另一实施方式中，工艺气体包含少于60ppm的水，并且其中将氧化的工艺气体引导到用于将SO3吸收到浓硫酸中且用于排出浓硫酸的吸收器，所述方法还包括在所述具有将SO2氧化成SO3的催化活性的物质上游的任何位置去除水的步骤，相关的益处是在吸收器中提供在无酸雾的条件下将SO3吸收到浓硫酸中的正确条件以及显著降低工艺气体中的硫酸露点温度。
在另一实施方式中，所述具有将H2S氧化成元素硫的催化活性的物质选自苦味酸、硫代砷酸盐或醌类，例如苯醌、萘醌或蒽醌化合物，其可选择地带有一个或多个另外的离子形式的成分(例如钠、铁、钒或钴)，具有醌结构或类似结构的催化剂的相关的益处是公知的、经检测的、活性的、低成本且已知仅产生气体燃烧产物，例如CO2、H2O，以及如果被硫或氮基团取代时可能的N2、NOx、SO2。
在另一实施方式中，所述方法还包括排出所述焦炉煤气吸收器液体的吹扫气流(purge stream)的步骤，相关的益处是避免诸如S2O3 2-、SCN-和SO4 2-的含硫离子在焦炉煤气吸收器液体中的积累。
在另一实施方式中，将至少一部分所述吹扫气流引导到焚烧装置，用于将含硫的阴离子转化成SO2和SO3，相关的益处是将吹扫气流转化成商业硫酸产品，而不是必须将吹扫气流送到废水处理设施。
在另一实施方式中，所述具有将SO2氧化成SO3的活性的物质包含钒，相关的益处是高效和稳定的(robust)SO2氧化催化剂。
在另一实施方式中，所述包含氧的第一气体和第二气体中的一种或两种是被诸如氧化的工艺气体的热的工艺流通过热交换而预热的大气，相关的益处是有助于工艺的有效热控制。
在另一实施方式中，所述方法还包括将所述焚烧气体冷却至300～450℃，优选380～420℃的温度的步骤，相关的益处是用于选择性去除NOX的催化剂和用于SO2氧化的催化剂二者在该温度下具有高活性，同时避免了SO2+0.5O2<---->SO3的平衡向SO2移动。
本发明的另一方面涉及一种工艺设备，包括：
碱性吸收器，所述碱性吸收器被设置为使包含H2S的气体与液氨吸收剂溶液以及具有将H2S氧化成元素硫的催化活性的溶解的物质接触，提供包括元素硫和焦炉煤气吸收器液体的液体浆料
机械分离装置，所述机械分离装置被配置为通过机械分离的方式从焦炉煤气吸收器液体分离至少一部分所述元素硫，作为硫淤渣，
焚烧装置，所述焚烧装置被设置为焚烧所述硫淤渣以及辅助燃料和包含氧的第一气体，提供工艺气体，
冷却装置，例如废热锅炉，用于降低所述工艺气体的温度，
颗粒去除装置，用于从所述工艺气体中分离固体颗粒，
用于添加选择性NOx还原剂的装置，
二氧化硫转化装置，所述二氧化硫转化装置包含具有将SO2氧化成SO3的活性的物质，并且被设置为接受所述工艺气体并提供氧化的工艺气体，以及
用于排出硫酸的装置，所述用于排出硫酸的装置被设置为接受所述氧化的工艺气体并提供浓硫酸和脱硫的工艺气体，相关的益处是所述工艺设备简单且便宜。
在另一实施方式中，所述用于排出硫酸的装置是冷凝器，所述冷凝器被设置为接受所述被氧化的工艺气体和冷却介质，并且被设置为冷却和冷凝浓硫酸、脱硫的工艺气体和加热的冷却介质，并且该工艺设备可选择地包括用于在所述冷凝器的上游添加水的装置，相关的益处是这样的工艺设备有效地提供高度浓缩的硫酸。
在另一实施方式中，所述用于排出硫酸的装置是吸收器，所述吸收器被设置为接受所述氧化的工艺气体和浓硫酸，并将SO3吸收到所述硫酸中，提供浓硫酸和脱硫的工艺气体，相关的益处是这样的工艺设备有效地提供高度浓缩的硫酸。
在另一实施方式中，该工艺设备还包括在添加选择性还原剂下游的反应器，所述反应器被设置为使工艺气体与具有将NOx选择性还原的催化活性的物质接触，相关的益处是更有效地将NOx转化成N2以及对工艺条件的要求较低。
来自煤的气化的焦炉煤气(COG)在其离开气化设备并且用于例如化学合成、燃烧和加热的目的之前经过若干清洗步骤。
在脱硫单元中，将H2S和HCN有效地吸收到碱性吸收剂中，其中将一部分H2S通过液体催化剂氧化成元素硫。通过添加空气而使催化剂再生，这可选择地在单独的工艺步骤中进行。作为副反应，一些H2S会被进一步氧化成宽范围的硫氧化物，包括S2O3 2-和SO4 2-，并且HCN被转化为SCN-。使用NH3作为碱性成分，可以在液相中形成宽范围的水溶性盐，包括(NH4)2S2O3、(NH4)2SO4和NH4SCN，这占去除的H2S中的硫的一半以上。将硫和溶解的NH4+盐进料到单元中，其中将硫与NH4+盐分离。将大部分的盐溶液返回到脱硫单元，但是撤去吹扫气流，以控制溶解的盐的浓度。
该COG脱硫方法是便宜和有效的，但是产物质量差，并且以环境友好的方式去除可能是昂贵的。工艺的变体有许多，并且已知为诸如HPF、PDS、Perox、LoCat、Takahax、Thylox、Fumaks-Rhodacs和Stretford的商品名称。差异主要在于催化剂体系和碱性化合物。
在现有技术中已知有宽范围的用于将H2S氧化成元素硫的有机催化剂，其通常具有醌结构，例如苯醌、萘醌或蒽醌化合物，可选择地具有一个或多个非金属取代基，或者结构类似的苦味酸或硫代砷酸盐。通常，这些醌类催化剂以钠盐的形式或与诸如铁、钒或钴的金属的离子一起提供至所述方法。
本公开涉及通过焚烧然后在硫酸设备中处理而将质量差的硫和经吹扫的焦炉煤气吸收器液体转化成商业品质的浓硫酸的方法。将脱硫单元中捕获的全部H2S(而不仅是在焦炉煤气脱硫设备中形成的元素硫)转化成硫酸。
根据本公开，将硫和经吹扫的焦炉煤气吸收器液体与辅助燃料(其可以是焦炉煤气)一起进料到焚烧装置，从而将元素硫氧化成SO2，并且将含硫的NH4 +盐分解为SO2、CO2、N2和NOX。燃烧所需要的氧气可以为大气、纯氧或富含氧的任何其它气体的形式。例如，通过使用来自硫酸冷凝器的经加热的冷却空气，可以有益地预热该助燃空气，因为这会减少所需的辅助燃料的量。
为了减少焚烧装置中形成的灰烬，焦炉煤气脱硫工艺可以基于NH3，并且液体催化剂可以为仅具有低的金属浓度的有机来源，使得焚烧后的气体中仅存在低浓度的尘埃。这会简化硫酸设备的工艺操作。如果例如使用NaOH作为焦炉煤气吸收器液体中的碱性溶液，那么会形成大量的尘埃，相关的风险是堵塞废热锅炉管道，并增加过滤装置所需要的效率。
在焚烧步骤后，可以将工艺气体在废热锅炉中冷却至380～420℃，产生饱和的蒸汽。
然后，使工艺气体经过过滤装置，这实际上从工艺气体中去除全部粉尘。如果不去除，则粉尘最终会阻塞下游SO2反应器中的催化剂床。过滤装置可以是例如静电除尘器(electrostatic precipitator)或烛形过滤器(candle filter)。
将通过焚烧形成的NOX在用于选择性还原NOx的过程中用NH3还原，这或者可以为具有适中效率的气相反应并需要窄的工艺条件(选择性非催化还原(SNCR))，或者通过使工艺气体与催化剂接触，所述催化剂包含载体，例如氧化钛；以及通常为基本金属(例如钒、钼和钨)的氧化物、沸石类或贵金属的活性催化成分(选择性催化还原(SCR))。反应需要的NH3可以从洗涤工艺步骤(其中从焦炉煤气中去除NH3)获得。无水氨、氨水(NH4OH)以及尿素((NH2)2CO)也经常用作SCR反应的NH3来源。
在SCR过程的下游，工艺气体进入SO2反应器，其中SO2被合适的催化剂氧化，该催化剂例如二氧化硅载体上的钒类SO2转化催化剂。
SO2氧化可以发生在两个或三个具有夹层冷却(inter bed cooling)的催化床中；确切的布局依赖于工艺气体中的SO2浓度以及所需的SO2转化率。在最后的SO2转化催化剂的床之后，将气体在工艺气体冷却器中冷却，产生饱和的蒸汽。
可以在SO2反应器中的第一催化剂层之上安装一个或多个防尘催化剂层，如EP1114669中所述。在工艺气体中存在少量无机灰烬的情形下，这样的保护层会延长硫酸设备的正常运行时间。
夹层冷却器使废热锅炉和工艺气体冷却器中产生的蒸汽过热，并且可以将有价值的过热蒸汽输出到其它工艺。
工艺气体最终进入硫酸冷凝器，其中通过用空气冷却而使硫酸冷凝，然后将其与净化的工艺气体分离。来自硫酸冷凝器的热的冷却空气可以用作焚烧装置中氧源，从而增加热回收并使辅助燃料的消耗最小化。
附图说明
图1显示了根据现有技术的工艺设备的流程图，以及
图2显示了根据本公开的优选实施方式的工艺设备的流程图。
具体实施方式
如图1中描述，在根据现有技术的方法中，将焦炉煤气1引导到碱性吸收器2中，该吸收器2中进料有含有溶解的催化剂的碱性溶液4。在气体侧，从吸收器中释放脱硫的焦炉煤气3，且在液体侧排出包含元素硫以及含硫的溶解离子的焦炉煤气吸收器液体5。在反应器6中，焦炉煤气吸收器液体继续形成硫的反应，并且通过添加空气7的方式而使催化剂再次氧化。在机械分离器8中，从焦炉煤气吸收器液体中撇去形成的浆料，形成硫淤渣12和焦炉煤气吸收器液体13。将包含元素硫和一部分焦炉煤气吸收器液体的硫淤渣12引导到具有辅助燃料17(例如焦炉煤气和(热的)助燃气体34)的焚烧装置18。可能地，在补充了催化剂和碱性溶液16之后，将焦炉煤气吸收器液体13引导回到碱性吸收器。如果通过管道12固有地吹扫焦炉煤气吸收器液体是不充分的，则需要另外的吹扫管道13，以在焦炉煤气吸收器液体中保持可接受的低浓度的溶解的含硫离子(例如，S2O3 2-、SO4 2-、SCN-)。
焚烧的硫淤渣和焦炉煤气吸收器液体形成工艺气体19，其在废热锅炉20中冷却，并被引导到热过滤装置22，有效地去除由在焚烧装置的进料中存在的无机物形成的粉尘，所述无机物例如无机催化剂化合物、工艺用水中溶解的离子、腐蚀产物以及从焦炉煤气中吸收的化合物。
无粉尘的工艺气体23进入SO2氧化反应器24中，SO2氧化反应器24在该情况下包括单一的催化床25和出口热交换器27。氧化的工艺气体28中的SO3立即与氧化的工艺气体中存在的(或可选择地添加到氧化的工艺气体中的)水反应，以形成H2SO4，其在用空气32冷却的冷凝器29中冷凝为浓硫酸30。来自冷凝器29的一部分加热的空气33可以用作焚烧装置18中的助燃空气34。剩余的热空气可以与从冷凝器中释放的工艺气体31组合，其会具有非常低的硫浓度，并且可在烟囱36中释放到大气。
图2显示了根据本公开的优选实施方式的工艺设备的流程图。
将焦炉煤气1引导到碱性吸收器2中，该吸收器2中进料有含有催化剂的碱性溶液4。在气体侧，从吸收器中释放脱硫的焦炉煤气3，并且在液体侧排出包含元素硫和含硫的溶解离子的焦炉煤气吸收器液体5。在反应器6中，焦炉煤气吸收器液体反应，以形成浆料形式的元素硫和含硫离子，在机械分离器8中将该浆料从焦炉煤气吸收器液体中撇去。在11中可以将浆料进一步分离成浓缩的硫淤渣12和焦炉煤气吸收器液体13。可以将吹扫气流14与焦炉煤气吸收器液体分离并引导至含有硫淤渣12、辅助燃料22(例如焦炉煤气)和热的助燃空气34的焚烧装置。剩余的焦炉煤气吸收器液体15可以补充有催化剂和碱性溶液16，并重新引导到碱性吸收器17。
焚烧的硫淤渣和焦炉煤气吸收器液体形成工艺气体19，将其在废热锅炉20中冷却。在废热锅炉之后，工艺气体21经过过滤装置40，其中将焚烧过程中形成的无机粉尘以及可能的有机粉尘与工艺气体分离并排放。将净化的工艺气体42与含氨的料流43混合，并且引导到选择性催化还原反应器45，其中在具有选择性还原NOx的催化活性的物质的存在下，将焚烧过程中形成的NOx选择性地还原成N2，提供具有减小的NOx浓度的工艺气体。在选择性催化反应器的下游，将具有减小的NOx浓度的工艺气体46引导到SO2氧化反应器，在该情形下，该SO2氧化反应器包括3个催化床(25a、25b、25c)和两个夹层热交换器(26a和26b)和出口热交换器27。氧化的气体28中的SO3立即与水反应，以形成H2SO4，H2SO4在被空气32冷却的冷凝器29中冷凝为浓硫酸30。可以将来自冷凝器29的经加热的空气33引导为用于焚烧装置18的助燃空气34。从冷凝器释放的工艺气体31会具有非常低的二氧化硫浓度，并且可在烟囱36中释放到大气中(可能在用经加热的空气35稀释后)。
在本公开的一个实施方式中，所述方法不使用冷却和冷凝，而是使用吸收器，其中将SO3吸收到硫酸中。通常，这涉及如下设置：其中经常在SCR反应器的下游干燥工艺气体，因为在焚烧和NOx的选择性还原期间产生水。
在本公开的另一个实施方式中，在气相中进行NOx的选择性还原。为了确保最佳的反应，这要求温度在限定的范围内，并且停留时间足够长。在该实施方式中，可以通过管道41将用于SNCR反应的含NH3的反应物进料到焚烧装置的中等温度部分。
实施例
表1中显示了进入脱硫设备的焦炉煤气组成和脱硫设备的去除效率的实例。
表1：典型的焦炉煤气组成和焦炉煤气脱硫设备中的去除效率
H2浓度 vol％ 50
CH4浓度 vol％ 30
CO浓度 vol％ 5
N2浓度 vol％ 余量
HCN浓度 g/Nm3 3
H2S浓度 g/Nm3 8
去除H2S的效率 ％ 99
去除HCN的效率 ％ 90
实施例1
在根据本公开的实施例中，使用如图2所示的方法，其中涉及氨水吸收剂溶液和醌类型的H2S氧化催化剂。表2中显示了在湿式硫酸工艺中用于处理典型的焦炉煤气(表1中给出)的关键参数。总的工艺包括焦炉煤气脱硫、硫淤渣的焚烧以及在湿式硫酸设备中生产焦炉煤气吸收器液体和硫酸。
将焦炉煤气冷却至大约30℃，并与液氨吸收剂溶液接触，所述液氨吸收剂溶液还包含溶解的醌类催化剂。根据本实施例的碱性吸收器大约在大气压下操作。在约30℃下操作的反应器中，大约50％的H2S被转变为元素硫，形成液体浆料。剩余的H2S被进一步被氧化成大量的包含硫和氧的离子，为了简单起见，其被认为是NH4SCN和(NH4)2S2O3。NH4盐的实际组成的差异仅会略微影响焚烧后的工艺气体的组成。将液体浆料分离成硫淤渣和焦炉煤气吸收器液体。将少部分的焦炉煤气吸收器液体与硫淤渣组合并引导到焚烧装置，而将焦炉煤气吸收器液体的主要部分在补充催化剂和氨溶液之后再循环到吸收器中。
在焚烧装置中，将全部的S原子氧化为SO2。NH4 +离子主要被分解成N2和H2O，但是小部分会被氧化成NO。在表2中，假设进料中的氮(SCN-和NH4 +)的5％被转变为NO，形成1800ppm的NOX。确切的百分比会依赖于焚烧装置的设计和操作。
为了在焚烧装置中维持约1100℃的燃烧温度，将大约0.5％的焦炉煤气用于辅助燃料—可以在脱硫装置的上游排出焦炉煤气。
可以在普通的废热锅炉中将工艺气体冷却至约400℃，产生饱和的高压蒸汽。
在380～420℃下操作的过滤装置(例如静电除尘器或烛形过滤器)中去除粉尘(低浓度)。
在工艺气体进入湿式硫酸设备之前，通过在SCR催化剂上与NH3反应而除去在焚烧装置中由NH4 +分解所形成的NO。本领域技术人员已知的宽范围的SCR催化剂通常包含载体，例如氧化钛；以及活性催化成分，其选自诸如钒、钼和钨的基本金属的氧化物、沸石类和贵金属。可省略该NOX的去除，对脱硫无影响，但是这会自然地导致非期望的NOx排放。尤其地，NO2排放可能产生问题，因为在气体中的高浓度会导致红/棕色的烟缕。此外，小部分NOX最终会作为亚硝基硫酸(NOHSO4)存在于浓酸中，降低酸的质量。该溶解的NOX还会增加碳钢(其是用于储存和运输容器的最常见的结构材料)的腐蚀速率。
添加NH3以使NOX浓度降低95％，使未转化的NOX浓度从4,100mg/Nm3降低至205mg/Nm3(以NO2计算)。在该实施例中，烟囱烟缕是透明的，而如果没有SCR反应器，则烟缕会是红棕色的。使进料中少于大约1％的N在焚烧装置中形成NOX，以便使烟囱烟缕在不操作SCR反应器的情况下不可见，实际的百分比主要依赖于用于SO2氧化的最后的催化剂床的温度以及烟囱的直径。在所给出的实施例中，使烟囱烟缕保持为无色的NO2的浓度限制估计为280mg NO2/Nm3。
在湿式硫酸设备中，SO2在三个催化剂床中被氧化，这三个催化剂床被夹层冷却器分隔开，以提供SO2氧化反应速率和SO2至SO3的平衡之间的最佳状态。全部三个床的入口处的温度大约为400℃。获得99.67％的总的SO2转化率，产生净化的工艺气体中400mg/Nm3的SO2浓度。如果使用1个或2个床，则总的转化率会稍低。
在硫酸冷凝器中，通过与外壳侧流动的空气热交换而在玻璃管中将工艺气冷却体。从冷凝器的底部排出浓硫酸。
将来自硫酸冷凝器的一部分热空气(200～240℃)用作助燃空气，从而提高工艺的热效率，并节省辅助燃料。通过使用未加热的大气，会增加所需要的辅助燃料的量。
将通过在废热锅炉、夹层冷却器和工艺气体冷却器中将工艺气体冷却而提取的热量转变为有价值的高压过热蒸汽。
表2：100,000Nm3/h焦炉煤气脱硫设备以及由脱硫设备的流出物生产硫酸的关键工艺参数。
实施例2
实施例2包括在与实施例1相似的条件下操作的工艺，但是用另一种除氮系统。
离开焚烧装置的工艺气体与实施例1中的工艺气体相似，除了现在假定从进料中N的内含物(content)(SCN-和NH4 +-盐)形成1.5％的NOX。
非受控的NOX浓度按体积计会是540ppm，相当于1,230mg/Nm3(以NO2计算)。由于SO2氧化催化剂还将一部分无色的NO氧化成红色的NO2，所以离开烟囱的工艺气体会具有明显的颜色。
如果NO2浓度可以低于约280mg NO2/Nm3，即焚烧过程中形成的NOX保持低于进料中约1％的N，那么烟囱烟缕在不需要除氮工艺的情况下也可以是无色的，但是NOX浓度可能仍然高于本地的排放限值。
焚烧装置和燃烧室中的温度在可以发生所谓的SNCR反应(选择性非催化还原)的范围内。该反应是SCR反应的非催化等同反应，其中通过添加NH3源(通常为NH3或尿素)来还原NOX。化学反应在动力学方面限于～875℃的最低温度，大于～1,200℃，NH3分解，而非与NOX反应。在技术文献中，已经报道了工业应用中的NOX转化效率在20～50％之间。低转化效率是由于NH3与工艺气体差的混合、在活性温度范围内短的停留时间、以及对低浓度的未反应的NH3的期望。后者对于硫酸设备不是问题，因为NH3会在SO2氧化催化剂上被破坏。用于SNCR反应的NH3可取自与用于焦炉煤气脱硫设备中的焦炉煤气吸收器液体的相同的NH3溶液。
在表3中，假定45％的NOX转化率，将烟囱中的NOX排放降低至300ppm，其足够低，以在烟囱中获得无色的烟缕。当地的排放限值可能会要求更低的NOX排放。
为了获得无色的烟囱烟缕，SNCR工艺会仅与考虑在焚烧装置中形成的NOX是否能够保持小于～600ppm(对应于仅料中的N的～1.6％)相关。
表3：100,000Nm3/h焦炉煤气脱硫设备以及由脱硫设备的流出物生产硫酸的关键工艺参数。

Claims (8)

1.一种工艺设备，包括：
碱性吸收器，所述碱性吸收器被设置为使包含H2S的气体与液氨吸收剂溶液以及具有将H2S氧化成元素硫的催化活性的溶解的物质接触，提供包括元素硫和焦炉煤气吸收器液体的液体浆料，
机械分离装置，所述机械分离装置被设置为接受一定量的所述液体浆料，并且被设置为通过机械分离的方式从焦炉煤气吸收器液体分离至少一部分所述元素硫，作为硫淤渣，
焚烧装置，所述焚烧装置被设置为接受并焚烧所述硫淤渣以及辅助燃料和包含氧的第一气体，提供工艺气体，
冷却装置，例如废热锅炉，用于降低所述工艺气体的温度，
颗粒去除装置，用于接受所述工艺气体并从所述工艺气体中分离固体颗粒，
用于向所述工艺气体中添加选择性NOx还原剂的装置，提供具有降低的NOx含量的工艺气体，
二氧化硫转化装置，所述二氧化硫转化装置被设置为接受所述具有降低的NOx含量的工艺气体，并且包含具有将SO2氧化成SO3的活性的物质，并且被设置为接受所述工艺气体并提供氧化的工艺气体，以及
用于排出硫酸的装置，所述用于排出硫酸的装置被设置为接受所述氧化的工艺气体并提供浓硫酸和脱硫的工艺气体。
2.根据权利要求1所述的工艺设备，其特征在于，所述用于排出硫酸的装置是冷凝器，所述冷凝器被设置为接受所述氧化的工艺气体和冷却介质，并且被设置为冷却和冷凝浓硫酸、脱硫的工艺气体和加热的冷却介质，并且所述工艺设备可选择地包括用于在所述冷凝器的上游添加水的装置。
3.根据权利要求1所述的工艺设备，其特征在于，所述用于排出硫酸的装置是吸收器，所述吸收器被设置为接受所述氧化的工艺气体和浓硫酸，并将SO3吸收到所述硫酸中，提供浓硫酸和脱硫的工艺气体。
4.根据权利要求1、2或3所述的工艺设备，还包括在用于添加选择性NOx还原剂的装置下游的反应器，所述反应器被设置为使所述工艺气体与具有将NOx选择性还原的催化活性的物质接触。
5.根据权利要求1、2或3所述的工艺设备，其特征在于，所述机械分离装置在低于150℃的温度下操作。
6.根据权利要求1、2或3所述的工艺设备，还包括用于在所述二氧化硫转化装置上游的任何位置去除水的装置。
7.根据权利要求1、2或3所述的工艺设备，还包括用于排出所述焦炉煤气吸收器液体的吹扫气流的装置。
8.根据权利要求7所述的工艺设备，其特征在于，还包括用于将至少一部分所述吹扫气流引导到所述焚烧装置的装置。
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