[发明专利]排放气体中二氧化硫的再生回收

说明书

本发明设计从排放气体选择性去除污染物的方法。更具体而言，本发明的一些实施例涉及在一种二氧化硫吸收/解吸方法中从排放气体选择性去除和回收二氧化硫，所述方法利用了含水缓冲吸收液来从所述排放气体选择性吸收二氧化硫，所述吸收液包含某些弱无机酸或有机酸或它们的盐、优选某些多元羧酸或它们的盐。可使用氧化抑制剂。所吸收的二氧化硫随后被汽提以再生所述吸收液，并产生富集二氧化硫的气体。所述吸收液的再生可包括集成二氧化硫汽提塔和热泵系统，以提供改善的能量效率。本发明的其他实施例涉及从排放气体同时去除二氧化硫和氮氧化物(NO_x)并回收二氧化硫。所述方法利用了还包含金属螯合剂的含水缓冲吸收液以从所述气体吸收二氧化硫和NO_x，并随后将所吸收的NO_x还原以形成氮气。此外，本发明提供了通过部分结晶并去除硫酸盐晶体来控制吸收液中硫酸盐污染物浓度的方法。

技术领域

本发明涉及从排放气体中选择性去除污染物的方法。本发明特别适用于由二氧化硫含量相对微小的排放气体制备富集二氧化硫的气体。

背景技术

含二氧化硫的气体排放物通过多种途径产生，包括硫化物金属矿和精矿的煅烧和冶炼以及含硫碳燃料的燃烧(例如，发电厂燃煤的烟道气体)。碳燃料在发电中扮演重要角色，提供了用于加热的能量和用于运输的燃料。大部分碳燃料含硫，其在燃烧时转化二氧化硫。排放的二氧化硫导致大范围的环境和健康问题。随着新兴经济体的发展，他们对能源的需求迅速增加，并且随着含硫量较低的碳燃料耗尽，越来越多的具有逐渐更高硫含量的石油和煤炭储备被采用，导致二氧化硫排放的增加。

全世界范围内的减少二氧化硫排放的监管压力越来越大去除二氧化硫最常用的方法是通过吸收或吸附技术。一种常用的方法是使二氧化硫与包含廉价碱的含水气流接触。二氧化硫溶在水中形成亚硫酸(H₂SO₃)，其继而与碱反应形成盐。普通碱为氢氧化钠，碳酸钠和石灰(氢氧化钙，Ca(OH)₂)。pH开始为约9，并且与二氧化硫反应后降低到6。一步湿法洗涤体系通常去除超过95％的二氧化硫。湿法洗涤器和相似的干法洗涤器要求资金投入、由于石灰消耗和固体处理的变动成本，并且消耗能源和设备来运作此类二氧化硫去除体系。

排放气体中的二氧化硫可被回收以作为产品出售或者被用作接触法硫酸厂的进料气并被回收为硫酸和/或发烟硫酸，从而满足化肥工业的全球需求增长或用来生产精制二氧化硫，而不是与碱如石灰反应，除了解决与二氧化硫排放相关的环境和健康问题以外，该方法从煤或其他含硫碳燃料从回收硫值。然而，这些气流在很多情况下具有相对低的二氧化硫浓度和高水蒸气浓度。当进料到硫酸厂的气体中二氧化硫浓度低于约4至5体积％时，可能在制酸厂发生有关水平衡和能量平衡的问题。更具体地讲，常规硫酸厂的物料平衡要求在进料到工厂的含二氧化硫的气流中H₂O/SO₂摩尔比不高于产品酸中的H₂O/SO₃摩尔比。如果所需的产品酸浓度为98.5％或更高，则在进料到工厂的含二氧化硫的气流中该比例不能高于约1.08。当产生时，来自冶金过程的排放气体和来自含硫燃料燃烧的烟道气体通常具有远远高于1.08比率的水蒸气含量，没有大量的资金和能量支出通过冷却气体其并不能有效降低。此外，如果排放气体的二氧化硫气体浓度低于约4至5体积％，则可能对催化转化器的自热操作是不够的。也就是说，二氧化硫到三氧化硫的转化的热可能不足够大以将进气加热到催化操作温度，结果是，必须供应来自一些外部来源的热。这继而增加了对硫酸设备的操作成本以及资金要求。

气体排放物的二氧化硫浓度可通过下述方式得以增大：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制备再生溶剂和富集二氧化硫含量的气体。多种水溶液以及有机溶剂和溶液可用于二氧化硫吸收/解吸方法。例如，碱金属水溶液(例如亚硫酸钠/亚硫酸氢钠溶液)、胺(例如链烷醇胺、四羟乙基亚烷基二胺等)、胺盐和各种无机酸的盐已被用作可再生二氧化硫吸收剂。