專利名稱：一種低濃度二氧化硫廢氣的處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬工業(yè)廢氣處理領(lǐng)域，具體涉及一種低濃度二氧化硫廢氣的處理方法。
背景技術(shù)：
為了防治二氧化硫污染和酸雨問題，國內(nèi)外所采取的方法很多，可分為干法和濕法兩大類。目前大多數(shù)使用濕法，主要有石膏法、鈉堿法、氨法、金屬氧化物法、海水洗滌法 等，這些脫硫方法雖然對于減輕二氧化硫污染起到了積極作用，但是所得的副產(chǎn)品往往不 易銷售，價格低廉，運(yùn)行過程費(fèi)用偏高，有的還造成二次污染。由于干法脫硫效率低、設(shè)備龐大、操作要求高，發(fā)展較慢。而濕法脫硫工藝繁雜、操 作困難、設(shè)備腐蝕嚴(yán)重，且極易產(chǎn)生設(shè)備、管道堵塞現(xiàn)象，存在著使用壽命短、投資大等致命 缺陷。有鑒于此，一些工廠依托現(xiàn)有的硫磺回收裝置，處理低濃度含氧二氧化硫廢氣。將低 濃度含氧二氧化硫廢氣引入制硫燃燒爐或制硫反應(yīng)器，利用克勞斯反應(yīng)進(jìn)行處理?；?qū)⒌?濃度含氧二氧化硫廢氣引入尾氣加氫反應(yīng)器，利用加氫反應(yīng)將二氧化硫還原成硫化氫，進(jìn) 行吸收，以達(dá)到脫硫的目的。由于低濃度含氧二氧化硫廢氣中惰性組分較多，不僅影響克勞 斯反應(yīng)的效率，增加裝置能耗，容易造成催化劑超溫，威脅裝置正常安全生產(chǎn)，而且增大了 設(shè)備投資。同時，將氧氣和二氧化硫進(jìn)行加氫處理，消耗了大量氫氣，加大了生產(chǎn)成本。為了避免二氧化硫的不良反應(yīng)，本發(fā)明提供了一種工藝過程簡單、設(shè)備簡單、投資 少、成本低的新型脫硫方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明以低濃度二氧化硫廢氣與含硫化氫的硫化合物混合、預(yù)熱，在活性三氧化 鋁或二氧化鈦催化劑的作用下，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)后的氣體經(jīng)冷凝、冷卻得到單質(zhì)硫，降 低了二氧化硫的排放，減少了氧對后續(xù)工序的影響。其化學(xué)反應(yīng)方程式為2H2S+02 = = = 2H20+2/nSn2H2S+S02 = = = 2H20+3/nSnxH2S+N0x = = = H20+l/2N2+x/nSn本發(fā)明用含摩爾比為1-99%硫化氫的硫化合物與低濃度二氧化硫廢氣為原料， 其配比為廢氣中氧氣與二氧化硫之和與硫化合物中的硫化氫的摩爾比為1 1.5-2.5， 經(jīng)混合加熱150°C -300°C后，進(jìn)入裝有催化劑的反應(yīng)器中，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)溫度控制 180°C _450°C，停留時間1-5秒，反應(yīng)生成的氣體經(jīng)冷卻器冷凝冷卻至130-160°C，捕集回收 液體硫磺，用于成型、銷售。捕集后的氣體與硫磺回收裝置的合成尾氣一起進(jìn)入硫磺回收裝 置的尾氣加氫還原處理系統(tǒng)進(jìn)行處理，處理合格后的尾氣達(dá)標(biāo)排放。根據(jù)廢氣中SO2和O2的含量變化，相應(yīng)調(diào)整含硫化氫的硫化合物的加入量，控制 H2S 與 SO2 及 O2 之和的比例為 1.5-2.5 l(mol% )，優(yōu)選 1.9-2. 1 l(mol%)。根據(jù)廢氣中SO2和O2含量的高低，可以選擇單級或多級絕熱反應(yīng)器。當(dāng)廢氣中SO2和O2的含量高時，選擇多級反應(yīng)器，根據(jù)反應(yīng)器床層溫度的變化，調(diào)整各級反應(yīng)器入口含硫 化氫的硫化合物的加入量。各級反應(yīng)器反應(yīng)生成的物流經(jīng)冷凝冷卻得到硫磺，剩余的氣體 與含硫化氫的硫化合物經(jīng)預(yù)熱后，進(jìn)入下一級反應(yīng)器。最后一級反應(yīng)器冷卻剩余的氣體進(jìn) 入硫磺回收裝置尾氣處理系統(tǒng)進(jìn)行處理。所述的多級反應(yīng)器不大于5級，優(yōu)選不大于3級。根據(jù)廢氣中SO2和O2含量的高低，可以選擇單級或多級等溫反應(yīng)器。所述的低濃度二氧化硫廢氣中，SO2濃度范圍在0. 01-30% (mol% )，O2濃度范圍 在0. 01-22% (mol% )，其它組分是氮氣、二氧化碳、一氧化碳、三氧化硫、氫氣、、氮氧化物、 水至少一種以上組分。所述的含硫化氫的硫化合物中，H2S濃度范圍在1-99% (mol% )。所述的硫化合 物是煉廠氣、天然氣、煤氣、合成氣脫硫回收后含硫的氣體。所述的催化劑以活性三氧化二鋁、二氧化鈦為載體，添加金屬氧化物為活性組分， 其中鐵、鉻、釩、錳等金屬的化合物至少一種以上。
具體實施例方式實施例1一種低濃度含氧二氧化硫廢氣，其組成為S025 . 62 %，CO2L 98%，CO 0.08%, H2O 5. 68 %，Ν286· 44 %，O2O. 2 %，將 IOOmol 此種廢氣，與 17. 48mol 組成為H2S 65 %, C0234. 8%，烴類0. 2%的含硫化氫的硫化合物混合，預(yù)熱至200°C進(jìn)入裝有活性三氧化二鋁 催化劑的固定床反應(yīng)器中進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)溫度控制300°C，反應(yīng)壓力控制在常壓附近，反應(yīng) 生成的氣體經(jīng)乏汽冷卻器冷凝冷卻至160°C，捕集回收液體硫磺。捕集后的氣體進(jìn)入硫磺回 收裝置的尾氣加氫系統(tǒng)，經(jīng)加氫、急冷、吸收、尾氣焚燒后，達(dá)標(biāo)排放。二氧化硫的轉(zhuǎn)化率為 94. 73%。實施例2一種低濃度含氧二氧化硫廢氣，其組成為S025 . 62%, CO2L 98%, CO 0. 08%, H2O 5. 68%,N283. 64%，023%，將 IOOmol 此種廢氣，與組成為=H2S 65%,C0234. 8%，烴類 0. 2% 的7. 45mol含硫化氫的硫化合物混合，預(yù)熱至200°C進(jìn)入裝有活性三氧化二鋁與二氧化鈦 混合物為催化劑的第一級固定床反應(yīng)器中進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)溫度363°C，反應(yīng)壓力控制在常壓 附近，反應(yīng)生成的氣體經(jīng)乏汽冷卻器冷凝冷卻至160°C，捕集回收液體硫磺。捕集后的氣體 與19. 07mol含硫化氫的硫化合物混合，預(yù)熱至200°C進(jìn)入裝有活性三氧化二鋁與二氧化鈦 混合物為催化劑的第二級固定床反應(yīng)器中進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)溫度372°C，反應(yīng)壓力控制在常壓 附近，反應(yīng)生成的氣體經(jīng)乏汽冷卻器冷凝冷卻至160°C，捕集回收液體硫磺。捕集后的氣體 進(jìn)入硫磺回收裝置的尾氣加氫系統(tǒng)，經(jīng)加氫、急冷、吸收、尾氣焚燒后，達(dá)標(biāo)排放。二氧化硫 的轉(zhuǎn)化率為91. 92%。實施例3一種低濃度含氧二氧化硫廢氣，其組成為S024. 5 %，CO2L 98%, C00. 08 %, H2O 5. 68 %, N278. 18 %, 025 %, NOxO. 0008 % 將 IOOmol 此種廢氣，與組成為H2S 65%, C0234. 8%，烴類0. 2%的7. Imol含硫化氫的硫化合物混合，預(yù)熱至200°C進(jìn)入裝有二氧 化鈦催化劑的第一級固定床反應(yīng)器中進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)溫度357°C，反應(yīng)壓力控制在常壓附近，反應(yīng)生成的氣體經(jīng)發(fā)起冷卻器冷凝冷卻至160°C，捕集回收液體硫磺。捕集后的氣體與7. Imol含硫化氫的硫化合物混合，預(yù)熱至200°C進(jìn)入第二級固定床反應(yīng)器中進(jìn)行反應(yīng)， 反應(yīng)溫度357°C，反應(yīng)壓力控制在常壓附近，反應(yīng)生成的氣體經(jīng)乏汽冷卻器冷凝冷卻至 160°C，捕集回收液體硫磺。捕集后的氣體與14. 83mol含硫化氫的硫化合物混合，預(yù)熱至 200°C進(jìn)入第三級固定床反應(yīng)器中進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)溫度343°C，反應(yīng)壓力控制在常壓附近，反 應(yīng)生成的氣體經(jīng)乏汽冷卻器冷凝冷卻至160°C，捕集回收液體硫磺。反應(yīng)產(chǎn)物中未檢測到 NOx，捕集后的氣體進(jìn)入硫磺回收裝置的尾氣加氫系統(tǒng)，經(jīng)加氫、急冷、吸收、尾氣焚燒后，達(dá) 標(biāo)排放。二氧化硫的轉(zhuǎn)化率為93. 03%。 上述的發(fā)明方法與現(xiàn)有的直接加氫工藝相比，不僅節(jié)省了大量的氫氣資源，降低 了生產(chǎn)成本。而且消除了氧氣和二氧化硫?qū)α蚧腔厥昭b置的影響，促進(jìn)了硫磺回收裝置的 平穩(wěn)生產(chǎn)。還可以回收硫資源，減少二氧化硫和氮氧化物的排放，具有較好的經(jīng)濟(jì)和社會效益。
權(quán)利要求
一種低濃度二氧化硫廢氣的處理方法，其特征在于它是用含硫化氫的硫化合物與低濃度二氧化硫廢氣為原料，其中硫化氫在所述含硫化氫的硫化合物中的含量為1-99mol％，所述原料的配比為廢氣中氧氣與二氧化硫之和與硫化合物中的硫化氫的摩爾比為1∶1.5-2.5，經(jīng)混合加熱150℃-300℃后，進(jìn)入裝有催化劑的反應(yīng)器中，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)溫度控制180℃-450℃，停留時間1-5秒，反應(yīng)生成的物流經(jīng)冷凝冷卻至130-160℃得到硫磺，剩余的氣體與硫磺回收裝置的合成尾氣一起進(jìn)入硫磺回收裝置的尾氣加氫還原處理系統(tǒng)進(jìn)行處理，處理合格后的尾氣達(dá)標(biāo)排放。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低濃度二氧化硫廢氣的處理方法，其特征在于根據(jù)廢氣中 SO2和O2的含量變化，相應(yīng)調(diào)整含硫化氫的硫化合物的加入量，控制H2S與SO2及O2之和的 比例為 1.5-2. 5 lmol%，優(yōu)選 1. 9-2. 1 Imol %。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低濃度二氧化硫廢氣的處理方法，其特征在于根據(jù)廢氣中 SO2和O2含量的高低，可以選擇單級或多級絕熱反應(yīng)器.當(dāng)廢氣中SO2和O2的含量高時，選 擇多級反應(yīng)器，根據(jù)反應(yīng)器床層溫度的變化，調(diào)整各級反應(yīng)器入口含硫化氫的硫化合物的 加入量.各級反應(yīng)器反應(yīng)生成的物流經(jīng)冷凝冷卻得到硫磺，剩余的氣體與含硫化氫的硫化 合物經(jīng)預(yù)熱后，進(jìn)入下一級反應(yīng)器.最后一級反應(yīng)器冷卻剩余的氣體進(jìn)入硫磺回收裝置尾 氣處理系統(tǒng)進(jìn)行處理。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低濃度二氧化硫廢氣的處理方法，其特征還在于所述的多 級反應(yīng)器不大于5級，優(yōu)選不大于3級。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低濃度二氧化硫廢氣的處理方法，其特征在于根據(jù)廢氣中 SO2和O2含量的高低，可以選擇單級或多級等溫反應(yīng)器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低濃度二氧化硫廢氣的處理方法，其特征在于所述的低濃 度二氧化硫廢氣中，SO2濃度范圍在0. 01-30mol%，O2濃度范圍在0. 01-22mol %，其它組分 是氮氣、二氧化碳、一氧化碳、三氧化硫、氫氣、氮氧化物和水中的至少一種以上組分。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低濃度二氧化硫廢氣的處理方法，其特征在于所述的含硫 化氫的硫化合物中，所述的硫化合物是煉廠氣、天然氣、煤氣或合成氣脫硫回收后含硫的氣 體。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低濃度二氧化硫廢氣的處理方法，其特征在于所述的催化 劑以活性三氧化二鋁、二氧化鈦或三氧化鋁與二氧化鈦混合物為載體，添加金屬氧化物為 活性組分，其中鐵、鉻、釩、錳金屬的化合物至少一種以上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種低濃度二氧化硫廢氣的處理方法，它是用含有硫化氫的硫化合物與低濃度二氧化硫廢氣，在活性三氧化二鋁或二氧化鈦催化劑的作用下，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)冷凝、冷卻得到單質(zhì)硫。該發(fā)明不僅消除了廢氣中氧對后續(xù)工序的影響，簡化了尾氣處理工藝，降低了生產(chǎn)成本，而且回收了硫資源，減少了環(huán)境污染，具有重大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
文檔編號B01D53/86GK101810998SQ201010111778
公開日2010年8月25日 申請日期2010年2月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月22日
發(fā)明者李紅 申請人:李紅