本发明的一个目的是改善从气体中除去二氧化硫的流程,所说的流程要求产生一种含有比较高浓度的、或较纯的二氧化硫的气流,或要求产生基本上完全由二氧化硫组成的气流。要解决这个问题应尽可能满足下列要求。
1.从气体中选择性地除去二氧化硫,而不产生不希望有的副反应。
2.二氧化硫接受体应当有尽可能高的吸收容量。
3.穿透曲线应当有一个急剧上升的部分,即在穿透点以前,废气中应当完全没有二氧化硫,在穿透点后,废气中二氧化硫含量应当急剧上升。
4.接受体的再生在技术上应当简单易行,而且高效,接受体应当经得起许多次吸收-再生循环。用于再生的气体的穿透曲线也应是陡峭的。
5.接受体应当在整个过程的所有条件下具有热稳定性。
上面第1条提到的不希望有的副反应包括,例如当被处理的气体含有一氧化碳时,碳在接受体上形成沉积。
上面第2条提到高吸收容量指接受体对二氧化硫具有高的吸收容量,使到气体在离开装有接受体的反应器时实际上已不含二氧化硫,即如果可能的话,应使二氧化硫的浓度小于百万分之一。当然,有一些吸收体,在废气中二氧化硫浓度比较高时,能结合相当大量的SO2。但这不是技术上满意的解决,因为在那种情况下,废气中仍然含有较大量的SO2。当然这是不希望发生的。所以如果不指出吸收反应器的废气中SO2的含量的话,一个接受体对SO2的高吸收容量并不能肯定地表明该接受体在工艺上有效。
上面第3条提到的陡峭穿透曲线在某种程度上与上述问题有关。如果SO2与接受体反应非常迅速,事实上它将被完全除去,废气中实际上发现不到SO2。于是就有可能利用接受体的全部理论吸收容量,直到废气中出现了不能再允许的SO2分压为止。为此,本发明中将接受体的吸收容量定义为当从反应器出来的气体中SO2浓度上升到1ppm(百万分之一)以上时,SO2与接受体中所含的铜的摩尔比。这是一个对吸收容量的非常严格的定义。
上面第4条提到的“含铜接受体的有效再生”基本意思是指,让氢气或其他还原性气体与因吸收SO2而形成的硫酸铜颗粒迅速反应以形成金属或氧化铜和SO2。形成的SO2随气流排出。当然,如果在气流中大部分的,或在理想情况下全部的还原剂与饱和接受体进行反应直到接受体所含的铜基本上变成金属铜或氧化铜为止,而此时在再生过程的废气流中实际上没有剩下还原剂,特别是没有剩下氢气,这在经济上是特别有利的。要特别注意,当用氢气作还原剂时,含高浓度SO2的气流应当不再含有氢气,因为如果来自再生过程的SO2还要用某些方法作进一步处理的话,未反应的氢气将必须从废气中用一种麻烦的方法除去。如果废气中含有高浓度或基本上纯的SO2(也许还有惰性载气),那么再生阶段的废气接着可以用常规的,在经济上特别有吸引力的克劳斯设备进行处理。然而,如果由再生阶段得到的浓集的SO2气流中含有大量的氢气,则SO2和氢气必须用非常昂贵的低温分离过程来分离,或者气体混合物可流经Comox(可莫克思)催化剂,使两种成分形成硫化氢。这在经济上也许并不吸引人,因为需要消耗大量昂贵物质氢气。
基于过程中大量放热,第5条所要求的热稳定性是特别重要的。如果接受体不具备足够的热稳定性,以至于在使用时遭到机械损坏的话,那么由此会产生很多的问题。
在吸收-再生期间存在如下反应
所以在吸收阶段,气体需要含有足够浓度的氧气。一般情况下,废气中含有的氧气量是足够用的。
在某些已知的试图解决上述问题的方法中,用在耐热载体上含铜的吸收物质作为接受体。