專利名稱：除去氣流中污染物的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供一種除去氣流排出物中污染物的方法。更具體地，本發(fā)明 提供除去硫酸生產(chǎn)工藝氣流中氮氧化物之類的污染物的方法。發(fā)明背景硫酸廣泛用于工業(yè)生產(chǎn)中。硫酸據(jù)信是世界上規(guī)模最大的化學(xué)產(chǎn)品。 在過去幾十年中，全世界大部分硫酸都是通過接觸法生產(chǎn)的，該方法包括 由各種硫源產(chǎn)生含二氧化硫的氣流。例子包括燃燒單體硫，或者焙燒金屬 礦石的方法，或者燃燒由石油產(chǎn)品的加氫硫化之類的工業(yè)處理得到的H2S， 或者簡單燃燒含硫酸鹽或硫酸的廢料，或者燃燒廢硫酸，所有這些工藝都在氣流中產(chǎn)生S02。如果硫源是臟的，則在多通道轉(zhuǎn)化器中在V205催化劑上對(duì)廢氣進(jìn)行處理和氧化，使幾乎全部的S02轉(zhuǎn)化為S03。氧化所需的氧 氣可以空氣或氧氣的形式存在，或者以加入空氣或氧氣的形式進(jìn)行補(bǔ)充。 這種含S03的氣流被硫酸溶液吸收，得到酸濃度大于95Q/^的H2S04產(chǎn)品或 者所需濃度的發(fā)煙硫酸。因?yàn)榱蛩崾浅杀痉浅５偷漠a(chǎn)品，并且反應(yīng)是放熱的，所以重點(diǎn)應(yīng)該放 在熱集成上，因此從節(jié)省能量的角度考慮，放出的熱量回收后一般應(yīng)該大 部分用于該方法中，而多余的任何熱量以蒸氣的形式輸出。在產(chǎn)生S02的 步驟中通常形成氮氧化物(NOx)，具體的量取決于多種因素。當(dāng)含S03的氣 流被硫酸溶液吸收時(shí)， 一些NOx與硫酸的循環(huán)溶液反應(yīng)，形成一種絡(luò)合物 及其類似物，該絡(luò)合物在工業(yè)中稱為硝石(亞硝?；蛩?。在許多應(yīng)用中， 硝石是產(chǎn)品中不利的雜質(zhì)，并且會(huì)使產(chǎn)品帶有一定的顏色。離開洗滌器的一些NOx通過大部分工藝設(shè)備，最后排放到環(huán)境中。通常應(yīng)注意來自硫酸生產(chǎn)設(shè)備的羽煙與SOx排放物、NOx排放物、硝石、消霧裝置的類型和各種工藝參數(shù)有關(guān)。在現(xiàn)代設(shè)備中，通過雙級(jí)吸收工藝、 選擇有效的消霧設(shè)備、然后通過堿洗滌器，可以緩解這些環(huán)境問題中的一些問題。選擇性催化還原(SCR)、選擇性非催化還原(SNCR)類方法已經(jīng)被 建議用于除去NOx。但是，工業(yè)上還是不同程度地存在以下問題NOx排 放、酸羽煙、由于硝石和含氮化合物仍然存在于硫酸中而導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量的 下降。隨著人們對(duì)環(huán)境的關(guān)注和政府監(jiān)控力度的增強(qiáng)，目前的NOx控制水 平是不夠的。硫酸是高生產(chǎn)量、低成本和低利潤的化學(xué)品。生產(chǎn)硫酸的設(shè)備成本相當(dāng)高。資金成本和設(shè)備容量的相關(guān)性不是線性的。因此，具有較大生產(chǎn)容 量的設(shè)備與具有較少生產(chǎn)容量的設(shè)備相比，能獲得更好的經(jīng)濟(jì)效益。硫酸是高活性化學(xué)品，因此將其長距離運(yùn)輸不僅花費(fèi)巨大，而且危險(xiǎn)性很高。 對(duì)于較小的設(shè)備，通過在S02生成或氧化階段使用富氧條件提高硫酸的生 產(chǎn)量可以獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益。當(dāng)富氧條件用于S02生成階段時(shí)，不僅提高了生產(chǎn)量，而且可以提高 熱效率，從而減少對(duì)燃料需求，提高工藝氣流中S02的濃度，輸出更多的 蒸氣，降低裝置的生產(chǎn)成本。用氣態(tài)氧替代一部分燃燒/氧化空氣不僅可以 提高加熱爐的容量，而且可以增加從加熱爐排出的工藝氣流中S02的含量。 通常，下游設(shè)備如催化轉(zhuǎn)化器、廢熱回收設(shè)備、風(fēng)扇等在較高的S02濃度 和較低的工藝氣體流量的情況下可以更有效地運(yùn)行。通常硫酸處理設(shè)備具 有足夠的加工能力，能夠處理額外裝載的30-40%的S02。當(dāng)S02是由金屬 焙燒爐產(chǎn)生時(shí)，富氧條件不僅增加了硫酸生產(chǎn)量，而且提高了礦石加工能 力。雖然在生產(chǎn)能力和成本上富氧條件具有這些積極的效果，但是它有一 個(gè)主要的缺點(diǎn)。富氧條件在加熱爐中產(chǎn)生更高的燃燒溫度和更高的02濃度， 使得有更多的NOx形成。不解決較高的環(huán)境排放和產(chǎn)物中硝石含量增加的 問題，富氧條件的潛力或益處將無法全部實(shí)現(xiàn)。圖1說明了由于成本回收期較長，小尺寸設(shè)備難以再獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益。但是采用富02條件，可 以明顯縮短成本回收期。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供一種在硫酸生產(chǎn)過程中除去廢氣流中污染物的方法，該方 法包括以下步驟a) 使所述廢氣流與臭氧接觸；b) 將所述廢氣流引入微粒洗滌器； C)將所述廢氣流引入氣體干燥器；d)回收所述廢氣流。本發(fā)明還提供一種在硫酸生產(chǎn)過程中除去來自燭霧消除器(candle mist eliminator)的氣流中污染物的方法，該方法包括以下步驟a) 使所述氣流接觸臭氧；b) 將所述氣流引入環(huán)境洗滌器；c) 回收所述氣流。本發(fā)明還提供一種生產(chǎn)硫酸的方法，該方法包括以下步驟a) 從硫酸回收爐中回收氣流；b) 將所述氣流引入微粒洗滌器；C)在所述氣流進(jìn)入所述微粒洗滌器之前，將臭氧注入所述氣流中；d) 將所述經(jīng)過洗滌的氣流引入氣體干燥塔；e) 將所述經(jīng)過洗滌和干燥的氣流引入催化劑床，使所述經(jīng)過洗滌和干 燥的氣流中含有的二氧化硫轉(zhuǎn)化為三氧化硫；f) 將所述含三氧化硫的氣流引入硫酸吸收塔；g) 回收硫酸。本發(fā)明涉及消除硫酸生產(chǎn)設(shè)備的生產(chǎn)能力瓶頸(de-bottle-necking capacity),特別是當(dāng)S02氣體來自元素硫以外的來源時(shí)。可以得到S02氣 體的硫源的的例子是1.)金屬礦石加工爐，其中S02通過金屬硫化物與氧氣反應(yīng)產(chǎn)生 MS + 2 02 + M02 + S022. )通過精煉加工產(chǎn)生的H2S2 H2S + 3 02 + 2 S02 + 2 H203. )含廢硫酸的硫酸鹽爐S04 + S02 + 022 H2S04 + 2 S02 + 2 H20 + 02廢硫酸流通常是稀的或受污染的硫酸，它通常含有水和主反應(yīng)的一些 副產(chǎn)物，必須進(jìn)行凈化。廢硫酸的主要來源之一是煉油廠氣體的垸基化過程，其中含C4(丁烯，異丁烯)的氣流經(jīng)過烷基化反應(yīng)產(chǎn)生含異辛烯的石油 原料。其它使用硫酸的重要工藝是有機(jī)分子的酯化、硝化、氧化和磺化。在制造過程中對(duì)廢硫酸流進(jìn)行凈化的一些具體例子是草酸、尼龍66(己二 酸)、鄰苯二甲酸二辛酯、鄰苯二甲酸二乙酯、鄰苯二甲酸二甲酯等的生產(chǎn)。 盡管理論上大部分廢硫酸可以再生，但是在經(jīng)濟(jì)上只有從大量產(chǎn)生的 低含水量的物流中回收硫酸才有意義，特別是在無法使用便宜的處置或處 理裝置時(shí)。有許多方法可以用來消除、減少和預(yù)防在硫酸再生和生產(chǎn)系統(tǒng)中形成 NOx。這些方法中大部分不是非常有效的，需要耗費(fèi)大量資金，并且是復(fù) 雜和/或需要大量能量的。本發(fā)明提供一種基于設(shè)備操作者的需要，在兩個(gè)不同的位置除去NOx 的新方法。如果重要的是需要減少產(chǎn)物硫酸中的硝石含量，則第一個(gè)位置 更合適，如果排氣管廢氣中的NOx是考慮的重點(diǎn)，則第二個(gè)位置是較佳的 選擇。在兩種選擇中，都將臭氧注入到氣流中，使不溶的NOx氧化為高度溶 解的氮的氧化物。NO + 03 + N02 + 02 N02 + 03 + N03 + 02 N03 + N02 = N205N205與N02和NO相比，溶解度非常高，因此很容易用水洗滌除去。 N205 + H20 + 2 HNO3臭氧原地產(chǎn)生，按照需要，使用最高達(dá)25psig的干燥儀表空氣產(chǎn)生 2.7重量％的臭氧，或者使用93%或更高純度的氧氣產(chǎn)生10重量％或更高濃度的臭氧。在第二種選擇中，環(huán)境洗漆器不僅除去NOx，而且要除去未轉(zhuǎn)化的 S02。因此，洗滌溶液由氫氧化鈉或碳酸鈉溶液組成。S02被碳酸鈉或氫氧 化鈉溶液吸收，就地形成亞硫酸鈉和亞硫酸氫鈉。 S02 + NaOH + NaHS03 NaHS03 + NaOH = Na2S03 + H20 在第二種選擇中，如果經(jīng)過處理的氣流中NOx的體積濃度要降低到 20ppm以下，則存在亞硫酸氫鹽對(duì)于消除過量的臭氧非常重要。洗滌器中 未反應(yīng)的臭氧按照以下反應(yīng)消耗Na2S03 + 03 + Na2S04 + 02 除了臭氧氧化亞硫酸鹽外，氣流中存在的氧氣也將洗滌溶液中的亞硫 酸鹽氧化為硫酸鹽。2 Na2S03 + 02 + Na2S04 氣流中存在的N02也已知可以消耗水性物流中的亞硫酸鹽。因此，如 果臭氧通過經(jīng)處理的氣流排放到排放管是需要考慮的問題，則可以向環(huán)境 洗滌器中添加補(bǔ)充的亞硫酸鹽?？梢詫⒘虼鷣喠蛩徕c或還原硫加入到環(huán)境 洗滌器中，以將用于消耗臭氧的亞硫酸鹽的濃度保持在所需的水平。


圖1表示設(shè)備生產(chǎn)能力與回收資金成本所需的年數(shù)的關(guān)系。圖2表示NOx和硝石的增加隨進(jìn)料中氧含量增加的關(guān)系。圖3是表示本發(fā)明的整合了 NOx減少裝置的硫酸再生(SAR)工藝的示意圖。圖4表示收入的增加與富氧條件下生產(chǎn)能力的增加之間的關(guān)系。
具體實(shí)施方式
硫酸再生(SAR)設(shè)備和金屬礦焙燒爐上的酸回收系統(tǒng)是硫燃燒硫酸設(shè) 備的略微改進(jìn)的形式。在所有三種類型的設(shè)備中，都將硫源轉(zhuǎn)化為工藝氣 體中的S02。在前兩種類型的設(shè)備中，含S02的物流具有微粒物質(zhì)，必須 在氧化為S03之前進(jìn)行清洗和干燥。將干凈且干燥的含S02的物流通過一
系列熱交換器和V205催化劑床，在約7ocrc使其轉(zhuǎn)化為so3。通常使用
3-4個(gè)稱為轉(zhuǎn)化器的催化劑床。離開最后一個(gè)轉(zhuǎn)化器床的工藝氣體流的熱量 通過一系列級(jí)聯(lián)的熱交換器對(duì)進(jìn)入轉(zhuǎn)化器的氣體進(jìn)行加熱。S03被硫酸吸 收器吸收，形成發(fā)煙硫酸或98%的硫酸，連續(xù)移出一些產(chǎn)物。
在更新的硫酸設(shè)備中，來自吸收器的廢氣流再次得到加熱，通過V20s
床，使殘余量的S02氧化，然后進(jìn)入另一個(gè)吸收器中，以除去基本上全部
的作為S03的硫。來自第二吸收器的廢氣通過燭霧消除器，以除去H2S04
霧，最后用苛性鈉在環(huán)境洗滌器中洗滌，然后通過排放管排出。環(huán)境洗滌 器不總是要使用，將其設(shè)置在工藝序列中大部分是為了符合地方政府對(duì)
S02排放的監(jiān)管。
傳統(tǒng)的硫燃燒硫酸和酸回收或SAR裝置的重要區(qū)別在于如何將硫源 轉(zhuǎn)化為S02。圖3所示的SAR裝置使用加熱爐將廢硫酸轉(zhuǎn)化為S02。因?yàn)?H2S04的分解是吸熱反應(yīng)，提高溫度有利于反應(yīng)，因此需要天然氣或烴原 料來提高加熱爐的溫度。通常將細(xì)霧化的硫酸在65CTC或更高的溫度加熱 充分的時(shí)間，以實(shí)現(xiàn)99.5%的轉(zhuǎn)化率。出于以下三個(gè)主要原因，可以向該
加熱爐中加入補(bǔ)充的H2S進(jìn)料流1)H2S具有一定熱值，2)H2S是硫的良
好來源，3)使用H2S對(duì)經(jīng)濟(jì)效益有利。SAR加熱爐的排放物除了 S02外， 還含有其它污染物，例如飛灰等。在廢熱鍋爐中回收熱量后，廢氣約為230 。C- 260。F。用水洗滌該工藝氣體，以除去微粒物質(zhì)、飛灰和其它雜質(zhì)。然 后通過用硫酸洗滌來干燥氣體，使氣體通過一系列熱交換器和轉(zhuǎn)化器。
在常規(guī)硫酸設(shè)備中，熔化的元素硫在加熱爐中燃燒，形成二氧化硫。 與SAR相比，由元素硫產(chǎn)生的S02相對(duì)而言不含有粉塵、飛灰和其它污染 物，并且不需要"清洗"或洗滌。將來自加熱爐的含S02的氣流直接引入 到一系列廢熱鍋爐、轉(zhuǎn)化器和熱交換器中。因此，每產(chǎn)生1噸硫酸，硫燃 燒硫酸設(shè)備排出1.4噸物流。在產(chǎn)生S02的加熱爐中總是產(chǎn)生一些NOx。按照SAR工藝進(jìn)行的硫
酸分解反應(yīng)尤其在較高的加熱爐溫度下進(jìn)行是有利的，因?yàn)楦邷乜梢允挂?些氮在加熱爐中轉(zhuǎn)化為一氧化氮。廢硫酸中含有的一些有機(jī)氮在加熱爐中 轉(zhuǎn)化為一氧化氮。為了確保廢硫酸中的有機(jī)污染物充分地分解，需要在加
熱爐溫度下保持一定的停留時(shí)間。為了提高SAR裝置的生產(chǎn)率(最高達(dá)30 %)，通常向加熱爐補(bǔ)充純氧氣流。所有這些做法都使得在加熱爐中形成 NOx。
形成的NOx主要由NO和N02組成。 一氧化氮(NO)和二氧化氮(N02)
都是微溶的氣體。它們無法在微粒洗滌器中被大量除去，與工藝氣體一起 通過轉(zhuǎn)化器到達(dá)硫酸吸收器。 一些NO與硫酸反應(yīng)，形成亞硝?；蛩峒?"硝石"，使硫酸產(chǎn)品帶有紫色。工業(yè)硫酸使用者對(duì)于硫酸中"氮"或"硝 石"的濃度非常敏感。硫酸吸收器的排出物仍然具有平衡濃度的NO，其中 的一些在燭霧消除器中進(jìn)一步濃縮為硝石。最后，剩余的NO與通過排放 管排放到大氣中的廢氣一起離開硫酸設(shè)備。
為了提高現(xiàn)有的SAR加熱爐或金屬礦窯的生產(chǎn)能力，可以向進(jìn)料空氣 補(bǔ)充氧氣。圖2顯示了富02條件對(duì)排放管排岀物和產(chǎn)品質(zhì)量的影響。如圖 2所示，隨著進(jìn)料中02濃度增加，通過排放管排放的廢氣中NOx的含量迅 速增加，產(chǎn)物酸中硝石的含量也同樣如此。
因此，能夠提供高達(dá)30%以上的生產(chǎn)率的富氧條件非常有可能導(dǎo)致環(huán) 境污染和產(chǎn)品質(zhì)量方面的問題。另外，盡管確切的原因還未知，但是產(chǎn)物 酸中硝石含量較高也與排放管處出現(xiàn)可見的羽煙相關(guān)。
美國的許多地區(qū)，如東北、休斯敦-加爾維斯敦和加州地區(qū)，屬于臭氧 未達(dá)到區(qū)域法規(guī)要求的地區(qū)。NOx排放物的控制是地方、州和聯(lián)邦環(huán)境保 護(hù)機(jī)構(gòu)關(guān)注的主要問題。
《1990年清潔空氣法案(Clean Air Act)》和《州際空氣質(zhì)量法規(guī) (Interstate Air Quality Rules, IAQR)》要求USEPA、州和地方空氣質(zhì)量管 理機(jī)構(gòu)執(zhí)行更嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)來提高空氣質(zhì)量。大部分現(xiàn)有的產(chǎn)生廢硫酸的煉 油廠位于美國東海岸、墨西哥灣海岸以及西海岸沿線。各煉油廠產(chǎn)生的廢 硫酸的量還不夠大，不足以經(jīng)濟(jì)可行地運(yùn)行SAR裝置。因此，更優(yōu)選的是能夠處理一個(gè)以上煉油廠的廢硫酸的分離裝置。這種裝置成為新的獨(dú)立的
氣體排放源，因此與任何一個(gè)煉油廠的氣體排放許可上限(bubble permit)無關(guān)。
硫酸是價(jià)值非常低的產(chǎn)品，并且是危險(xiǎn)的運(yùn)輸品。煉油廠還要面臨的 一個(gè)日益增大的壓力是減少液體燃料(柴油)的硫含量。因此，在煉油廠附近 建立廢硫酸和產(chǎn)品硫酸能夠通過管道交換的廢硫酸設(shè)備是有意義的。另外， SAR裝置還能有利地處理由這些煉油廠產(chǎn)生的額外量的H2S。但是，上文 提到的地點(diǎn)需要經(jīng)過嚴(yán)格的環(huán)境許可審查，要求工廠安裝符合MACT標(biāo)準(zhǔn) 的氣體污染控制裝置。
參考圖3，通過管路1向加熱爐A提供燃料氣體。通過管路2提供廢 酸，分別通過管路3和4提供氧氣和硫化氫。來自加熱爐A的廢氣通過管 路13離開，進(jìn)入廢熱鍋爐B。來自廢熱鍋爐B的蒸氣通過管路15離開。 冷卻廢氣通過管路14離開廢熱鍋爐B，進(jìn)入空氣加熱器C，通過管路5向 該空氣加熱器C中提供空氣。來自空氣加熱器C的熱空氣也通過管路1A 引入用于向加熱爐加入燃料氣體的管路1。在另一種構(gòu)造中，管路3和管 路4也可以引入管路1。
廢氣流將通過管路16離開空氣加熱器C，被引入到微粒洗滌器D中。 本發(fā)明的第一種選擇在此開始，通過管路16引入臭氧，使得廢氣流在進(jìn)入 微粒洗滌器D之前先與臭氧混合在一起。如果進(jìn)入微粒洗滌器D的廢氣溫 度高于135t:，則廢氣在與臭氧混合之前可以先進(jìn)行驟冷。經(jīng)過洗滌的氣 流將通過管路18離開微粒洗滌器。洗滌溶液通過泵17被抽出微粒洗滌器 D，通過管路17A引入噴淋頭組件。
管路18中的濕氣流具有通過管路6注入其中的空氣，該物流進(jìn)入氣體 干燥塔E。用于氣體干燥塔E的溶液(通常是H2S04)通過泵19抽出，通過 液體分配器經(jīng)管路19A進(jìn)入干燥塔。來自該塔的一些循環(huán)H2S04與硫酸吸 收塔J交換。在示意圖中沒有顯示該線路。干燥氣體通過管路20離開干燥 塔E，該氣流約為65°C 。該干燥氣流將通過管路20進(jìn)入一系列熱交換器中， 在該實(shí)施例中，分別是F、 G和H，然后再進(jìn)入轉(zhuǎn)化器I。轉(zhuǎn)化器I具有文中所述的貫穿型分離轉(zhuǎn)化器(through separate converter),該轉(zhuǎn)化器含有催化 劑材料，將進(jìn)入轉(zhuǎn)化器I的干凈且干燥的二氧化硫氣流轉(zhuǎn)化為三氧化硫。
通過催化轉(zhuǎn)化產(chǎn)生的三氧化硫?qū)⑼ㄟ^管路23離開轉(zhuǎn)化器I，進(jìn)入第一 熱交換器H，物流在此冷卻，然后在低于其離開時(shí)的溫度下再次進(jìn)入轉(zhuǎn)化 器l。同樣，三氧化硫通過管路22離開，進(jìn)入第二熱交換器G，然后在低 于其離開時(shí)的溫度下再次進(jìn)入轉(zhuǎn)化器I。最后，轉(zhuǎn)化的三氧化硫通過管路 21從轉(zhuǎn)化器I的底部回收，在其進(jìn)入硫酸吸收塔J之前先通過第三熱交換 器。熱交換系統(tǒng)還可具有產(chǎn)生蒸氣的能力。SCb氧化為S03是高度放熱的反 應(yīng)，在工業(yè)應(yīng)用中在高溫下發(fā)生。通常在超過55(TC的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行該反 應(yīng)。有許多構(gòu)造可用于有益地回收和利用熱量。本發(fā)明可適用于所有這些 構(gòu)造。為了簡便起見，本文在該實(shí)施例中只討論其中的一種。
硫酸通過管路7進(jìn)入硫酸吸收塔，吸收溶液通過泵24經(jīng)管路24A離開， 將吸收溶液加入位于硫酸吸收塔J頂部的液體分配器。通過管路8回收作 為產(chǎn)物的發(fā)煙硫酸或硫酸。已經(jīng)去除大部分硫酸的氣流通過管路25離開吸 收塔J，進(jìn)入最后的熱交換器K，然后再進(jìn)入最后的轉(zhuǎn)化器L。最后的轉(zhuǎn)化 器L含有催化材料，將再次將任何殘余的二氧化硫轉(zhuǎn)化為三氧化硫。
目前僅含有非常少量的二氧化硫的氣流離開該轉(zhuǎn)化器后，通過管路26 進(jìn)入最后的硫酸吸收塔M。硫酸循環(huán)到該塔中。洗滌溶液(硫酸)通過泵9A 回收，通過管路9B返回到液體分配器中。 一些硫酸(產(chǎn)物)也通過管路10 從泵9A回收。通過管路9向吸收塔M中加入硫酸溶液。經(jīng)過洗滌的氣體 將通過管路28離開最后的硫酸吸收塔，并進(jìn)入燭霧消除器N。燭霧消除器 N含有篩子或其它氣體過濾裝置，以使進(jìn)入消除器的含有二氧化硫、 一些 硫酸、氮氧化物、二氧化碳和氧氣及氮?dú)獾臍怏w混合物分離。從氣體混合 物中分離的殘余硫酸通過泵29離開燭霧消除器，被引入進(jìn)料管10中。有 時(shí)，從消霧器中收集的物流不與產(chǎn)物酸(管路10中)混合，而是單獨(dú)處理， 因?yàn)樗休^高濃度的硝石。
經(jīng)過分離的仍然含有氮氧化物的氣流通過管路30離開燭霧消除器N。 通過管路12向該管路中注入臭氧，使得在進(jìn)入環(huán)境洗滌器O之前，臭氧先 與含氮氧化物的氣流混合。對(duì)臭氧注入管路30的位置加以選擇，使得臭氧具有足夠的停留時(shí)間，在進(jìn)入洗滌器O之前，與NOX混合并使其氧化。通 過噴嘴或多孔管注入臭氧，以確保臭氧與氣流體相充分混合。
在洗滌器O中，將使用溶液洗滌氣體混合物中殘留的氮氧化物和硫氧
化物。通過泵31從環(huán)境洗滌器0中抽出洗滌溶液，通過洗滌器排放管路 11從系統(tǒng)中放出。沒有放出的溶液通過管路31A回到環(huán)境洗滌器0的噴淋 頭中。現(xiàn)在基本上不含有氮氧化物和硫氧化物的氣體將通過管路32離開環(huán) 境洗滌器O，待引入排放管。環(huán)境洗滌器的pH主要通過加入苛性鈉或堿性 碳酸鹽來維持，在該圖中沒有顯示。
當(dāng)管路30中SOx的含量較低時(shí)，在環(huán)境洗滌器O中就地產(chǎn)生的亞硫 酸鹽可能不足以消耗完未反應(yīng)的臭氧?？赡苓€需要加入少量亞硫酸鈉、硫 代硫酸鈉或還原硫以保持環(huán)境洗滌器中具有消耗臭氧所必需的亞硫酸鹽濃 度。
本發(fā)明的第一種選擇是在較低的溫度(優(yōu)選低于132°C)，在SAR加熱 爐的下游處理離開廢熱鍋爐的工藝氣體，從而選擇性地使NOx氧化為更高 價(jià)態(tài)的可溶氧化物如N205，該氧化物與廢氣中的水分反應(yīng)，形成硝酸。在
不同的設(shè)施中進(jìn)行的大量測試表明該技術(shù)不會(huì)氧化S02而產(chǎn)生任何可測量
的S03。用于除去工藝氣流中飛灰和其它微粒物質(zhì)的濕洗滌器還可以除去 該NOx的氧化形式即&05和硝酸。這種選擇產(chǎn)生基本不含NOx的含S02 工藝氣體。因此，如果采用這種選擇，則硫酸產(chǎn)物不含有不合適量的硝石 或亞硝?；蛩帷Ｒ?yàn)楣I(yè)廢氣流中過量的臭氧基本不是SAR方法的結(jié)果， 所以通過適當(dāng)?shù)墓こ毯凸に嚳刂凭湍軌驅(qū)Ox含量保持在低至2ppm的水 平。如果使用驟冷降低廢氣的溫度，則必須小心謹(jǐn)慎，以減少或最大程度 地減少臭氧氧化區(qū)的水滴。
本發(fā)明的第二種選擇是處理離開燭霧消除器的工藝廢氣。根據(jù)設(shè)備的 設(shè)計(jì)，廢氣中SO2的含量從50PPM變化到2000PPM。該廢氣還含有一些 硫酸霧、10-1000ppm的NOx、 4-12%的C02和余量的氧氣和氮?dú)??？赏?過將臭氧混入廢氣中而使NOx選擇性地氧化為1^205和硝酸。在廢氣進(jìn)入 排放管之前，使用苛性鈉或堿性碳酸鹽/碳酸氫鹽水溶液循環(huán)的環(huán)境洗滌器 可以同時(shí)明顯減少SOx禾[]NOx。為了中和硝酸，洗滌器堿的消耗略微增加。上文所述的兩種選擇能夠提所需的范圍較寬的NOx去除效率，工藝條 件可以有較大的變化，并且無需考慮進(jìn)料氮氧化物的增加或負(fù)載波動(dòng)。因 此，本發(fā)明可用于處理工藝氣體或廢氣，以符合質(zhì)量/環(huán)境要求(第一種選擇) 或單獨(dú)符合環(huán)境要求(第二種選擇)。
從上述實(shí)施例中可以看出，用撬裝式CV02注入裝置(injectionskid)就 可以改進(jìn)或翻新現(xiàn)有設(shè)備，而沒有添加新設(shè)備。
這種NOx控制溶液對(duì)成本的影響相對(duì)于通過富02條件能實(shí)現(xiàn)的利益 來說是很小的。
圖4清楚地顯示了由于增加生產(chǎn)能力帶來的收入增加，包括操作成本 增加。
雖然已經(jīng)根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
描述了本發(fā)明，但是本發(fā)明的許 多其它形式和改進(jìn)方式對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員是顯而易見的。本發(fā)明的所附權(quán) 利要求應(yīng)該理解為覆蓋所有這些顯而易見的形式和改進(jìn)方式，只要它們落 在本發(fā)明的真實(shí)精神和范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種在硫酸生產(chǎn)過程中除去廢氣流中污染物的方法，該方法包括以下步驟a)使所述廢氣流與臭氧接觸；b)將所述廢氣流引入微粒洗滌器；c)將所述廢氣流引入氣體干燥器；d)回收所述廢氣流。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述廢氣流來自廢熱鍋爐。
3. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述廢氣流含有二氧化硫、 氮氧化物、飛灰和微粒。
4. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述臭氧將所述氮氧化物 轉(zhuǎn)化為&05和硝酸。
5. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述微粒洗滌器除去所述 廢氣流中的所述飛灰、微粒、1^205和硝酸。
6. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，將所述回收的廢氣流引入 催化劑床和硫酸吸收塔。
7. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述廢氣流的溫度等于或 低于135°C。
8. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，向所述洗滌器中加入亞硫 酸鹽。
9. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括向所述硫酸生產(chǎn)過 程的加熱爐中注入氧氣。
10. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述氣流來自燭霧消除器。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種降低來自硫酸再生和生產(chǎn)設(shè)備的工藝氣流中的氮氧化物含量的方法。使來自廢熱鍋爐和燭霧消除器的工藝氣流與臭氧接觸，所述臭氧將與廢氣中含有的氮氧化物反應(yīng)。
文檔編號(hào)C01B17/74GK101301567SQ20081000516
公開日2008年11月12日 申請(qǐng)日期2008年1月23日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月23日
發(fā)明者J·A·埃斯巴齊, N·蘇卡, R·賽斯, S·J·芬勒 申請(qǐng)人:琳德股份有限公司