專利名稱：用于氣態(tài)廢物脫硫的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高水蒸氣含量的氣態(tài)廢物(off-gas)脫硫方法。更具體地說，本發(fā)明包括一種降低來自硫回收設(shè)備的氣態(tài)廢物的總硫含量的方法。
利用氧氣或如空氣的含氧氣體使硫化氫(H2S)部分氧化，然后，在有催化劑存在的條件下，由硫化氫形成的二氧化硫(SO2)與殘留部分的硫化氫反應(yīng)，從而制備元素硫，這種方法稱之為克勞斯方法。這種方法通常用于精煉廠和處理從天然氣回收的硫化氫。傳統(tǒng)的克勞斯設(shè)備包括具有燃燒室的燃燒爐，所謂的熱步驟，接下來是多個—通常是兩個或三個—反應(yīng)器，其中填充了催化劑。后面的這些步驟構(gòu)成了所謂的催化步驟。在燃燒室中，輸入的富含H2S的氣流在與一定量的空氣在約1200℃的溫度下燃燒?？諝饬繎?yīng)使得三分之一的H2S按如下反應(yīng)燃燒成SO2(1)在H2S部分燃燒后，未反應(yīng)的H2S(即存在量的約三分之二)和所形成的SO2相當(dāng)一部分按克勞斯反應(yīng)進(jìn)一步反應(yīng)(2)因此，在熱步驟中，約60％的H2S轉(zhuǎn)化成了元素硫。來自燃燒室的氣體在硫冷凝器中被冷卻到約160℃，在其中所形成的硫冷凝，然后，經(jīng)虹吸管流入硫的洗滌槽(sulfur sink)。未冷凝的氣體—其中硫化氫與二氧化硫的摩爾比率仍然為2∶1-再加熱到約250℃，通過第一催化劑反應(yīng)器，再建立平衡
來自這一催化反應(yīng)器的氣體再在硫冷凝器中冷卻，之后所形成的流體硫被回收，殘留氣體在再加熱后進(jìn)入第二催化反應(yīng)器。
根據(jù)催化反應(yīng)的級數(shù)，在傳統(tǒng)克勞斯設(shè)備中硫的回收百分?jǐn)?shù)為94-97％。因此，剩下了一定量的硫化氫和二氧化硫。
克勞斯方法的重要限制之一是隨著硫化氫轉(zhuǎn)化成硫，處理氣體中的水含量升高。
由于水蒸氣含量升高，以及同時降低了硫化氫和二氧化硫的濃度，熱力學(xué)的角度上看，克勞斯反應(yīng)受到了限制，導(dǎo)致克勞斯反應(yīng)(2)的平衡向左移動。為了盡可能消除為這一限制，希望從處理氣體中將水冷凝。然而，由于水的露點比硫的固化點低得多，在克勞斯方法中，進(jìn)行水汽的冷凝遇到了難以克服的問題，例如，由于硫的固化引起的堵塞，以及由于形成亞硫酸引起的腐蝕。
在過去，克勞斯過程的氣態(tài)廢物在后燃燒爐中燃燒。然而，考慮到日益嚴(yán)格的環(huán)境方面要求，這將不被允許。
這就導(dǎo)致了對克勞斯方法的改進(jìn)和克勞斯氣態(tài)廢物除去方法的開發(fā)?？藙谒狗椒ǖ囊环N改進(jìn)是所謂的SUPERCLAUS方法，從而使克勞斯方法的效率從94-97％增長到高于99％。SUPERCLAUS方法公開在“SUPERCLAUS，克勞斯設(shè)備諸多限制的答案”(公開于第38屆加拿大化工會議，1988年10月25日，Edmonton，Alberta，加拿大)中。
在SUPERCLAUS-99方法中，在熱步驟和克勞斯反應(yīng)器中的反應(yīng)(2)是在過量硫化氫下操作的，因此，來自最后一級克勞斯反應(yīng)器的反應(yīng)氣體中的硫化氫含量為約1體積％，而二氧化硫的含量為約0.02體積％。在下一反應(yīng)器步驟中，在有特定選擇的氧化催化劑存在的條件下，硫化氫按以下反應(yīng)選擇性地氧化成元素硫
這些催化劑描述在如歐洲專利0242920和0409353中。
如上所述，更嚴(yán)格的環(huán)境要求不僅需要改進(jìn)克勞斯方法，而且需要開發(fā)克勞斯尾氣(tailgas)處理方法，以進(jìn)一步使來自硫回收設(shè)備的氣態(tài)廢物脫硫。
大多數(shù)克勞斯尾氣處理方法使用了加氫反應(yīng)器，也叫還原反應(yīng)器，在其中，二氧化硫、硫化羰(COS)、二硫化碳(CS2)、硫蒸汽以及任何夾帶硫液滴(硫霧)與氫氣(H2)或還原性氣體—例如，包括氫氣和一氧化碳-轉(zhuǎn)化為硫化氫。
然后，硫化氫通過溶液吸收或氣相催化轉(zhuǎn)化成元素硫得以除去。
僅開發(fā)少數(shù)幾種在克勞斯尾氣燃燒后從煙囪氣體中吸收二氧化硫的尾氣處理方法。這些方法沒有進(jìn)一步的討論。在克勞斯尾氣處理-加氫后用溶液吸收所得到的硫化氫-的方法中，最為著名的是SCOT、BSR-Stretford、BSR-MDEA、Trencor-M和Sulften。這些方法由B.G.Goar公開在“尾氣凈化方法綜述”(33rd氣體調(diào)節(jié)年會，俄克拉何馬州，Norman，1983年3月7-9日)和烴處理(1986年2月)中。
至今最著名也最有效的尾氣脫硫方法是SCOT方法，公開在Maddox的“氣體和液體脫硫”(1997)中。SCOT方法達(dá)到的硫回收率為99.8-99.9％。
在尾氣處理-加氫后將所得到的硫化氫氣相催化轉(zhuǎn)化-的方法中，僅有很少的幾種已經(jīng)構(gòu)造并為人所知，如MODOP、CLINSULF、BSR-Selectox、Sulfreen、SUPERCLAUS-99.5。這些方法由B.G.Goar公開在joumal C&EN(1987年5月11日)，journal Sulphur(1995年1月/2月)以及DE-A 2648190中。
在所有這些克勞斯尾氣處理方法中，在加氫后，克勞斯反應(yīng)(2)和選擇性氧化反應(yīng)(3)中形成的水被冷凝，因為水的存在對在后續(xù)吸收液體或?qū)⒘蚧瘹浯呋D(zhuǎn)化成元素硫有不利的影響。用于上述方法的吸收液體是仲或叔烷鏈醇胺溶液，如二異丙醇胺(DIPA)或甲基二乙醇胺(MDEA)或復(fù)合氧化還原溶液。如果不除去水，吸收過程將完全受到干擾，即，或者在太高的溫度下使得沒有或僅有很小的吸收發(fā)生，或者在吸收過程中水在吸收塔中冷凝，循環(huán)溶液連續(xù)稀釋，以至于吸收作用不再發(fā)生。
在硫化氫氣相催化轉(zhuǎn)化過程中，如果不除去水，按克勞斯反應(yīng)(2)的硫化氫熱力學(xué)轉(zhuǎn)化大大下降，所得到的情形也就與克勞斯方法的最后一級反應(yīng)器中的情形差不多，因此，高于99.5％的硫的總回收率是不可能達(dá)到的。
盡管使用如SUPERSLAUS方法中使用的選擇性氧化催化劑，得到了較高的效率，SUPERSLAUS 99.5也是這樣，但發(fā)現(xiàn)，不可能實現(xiàn)超過99.5％的硫回收率。
大體上可以這樣講，加氫后，氣相中的硫化氫催化轉(zhuǎn)化成元素硫的克勞斯尾氣處理方法的缺點是不能滿足所需要的高于99.90％的總硫回收率。
克勞斯方法，即加氫后，將水冷凝，再用吸收液體吸收硫化氫，如SCOT方法，可以實現(xiàn)硫的總回收率超過99.90％，便其主要缺點是投資成本和能耗極高。較新版本的SCOT方法，如SUPERSCOT和LS-SCOT實現(xiàn)了總硫回收率達(dá)99.95％，但其成本更高。
這些方法的另一缺點是必須排放并處理含有酸性硫化氫的冷凝物，如在Sour Water汽提器中，因此，溶解的酸性氣體與蒸汽分離，其成本也太高。
環(huán)境的要求不僅影響了克勞斯方法和克勞斯尾氣處理方法的開發(fā)，還影響了煙囪氣的處理方法，還涉及了發(fā)電廠的煙道氣處理方法?！盁煹罋饷摿?FGD)”的各種方法是已知的，其中二氧化硫與石灰乳轉(zhuǎn)化為石膏(Ca2SO4)。由于形成了過剩的石膏，所以希望開發(fā)將二氧化硫轉(zhuǎn)化為元素硫的方法。公開在Gas Purification(氣體純化)(第四版，1985，A.L.Kohl，F(xiàn).C.Riesenfeld pp.351-356)中的Wellman Lord方法是這種方法的一個例子，其中二氧化硫最后以濃縮氣體釋放。當(dāng)三分之二的二氧化硫在加氫步驟中轉(zhuǎn)化成硫化氫后，硫化氫和二氧化硫氣體在克勞斯設(shè)備中轉(zhuǎn)化為元素硫。該方法路線也是高成本的。這一領(lǐng)域的另一發(fā)展是煙道氣的生物脫硫。
煙道氣生物脫硫公開在journal Lucht(第4號，1994年12月)中。BIO-FGD方法用于從來自發(fā)電廠的煙道氣中除去二氧化硫，包括一個吸收塔，在塔中，二氧化硫按以下反應(yīng)溶解在稀氫氧化鈉溶液中(4)然后，這一溶液在兩級生物反應(yīng)器中進(jìn)行處理。
在第一級生物步驟中，所形成的亞硫酸氫鈉(NaHSO3)在厭氧反應(yīng)器用電子給體轉(zhuǎn)化成硫化鈉(NaHS)。
(5)合適的電子給體是如氫、乙醇、氫和葡萄糖。在第二步中，硫化鈉在需氧反應(yīng)器中被氧化成元素硫，元素硫被分離。
煤或燃料油燃燒后的煙道氣含有小量的水蒸氣。水含量通常在2-15體積％，相應(yīng)露點為20-55℃。
如果BIO-FGD方法用于已后燃燒的克勞斯氣態(tài)廢物的脫硫，所有的硫組分都已轉(zhuǎn)化成了二氧化硫，氣體必須冷卻，因為克勞斯氣態(tài)廢物的水蒸氣含量高。這樣做是防止水蒸氣在氫氧化鈉溶液中冷凝，其結(jié)果是必須連續(xù)地排放一部分氫氧化鈉溶液。
克勞斯氣態(tài)廢物必須被冷卻，因此，形成了酸性冷凝物，也必須排放。
在煤或燃油發(fā)電廠的氣態(tài)廢物脫硫中，這一問題不會發(fā)生，因為水的露點處于吸收塔的操作溫度之下。這一氣態(tài)廢物的冷卻可以簡單的方式進(jìn)行，而不會發(fā)生水的冷凝。
本發(fā)明的第一個目的是提供一種水蒸氣含量高達(dá)20-40體積％的氣態(tài)廢物的脫硫方法，其中不必要進(jìn)行水的冷凝，因此，防止了形成必須排放的含硫化氫的酸性冷凝物。
本發(fā)明的第二個目的是提供一種方法，在該方法中，加氫所形成的硫化氫在高于氣體中水的露點的溫度下被吸收在吸收液體中，在硫化氫的吸收過程中，不發(fā)生水的冷凝。
本發(fā)明的再一目的是提供一種方法，總硫回收率超過99.90％，但不存在前面提到的缺點。
本發(fā)明是基于這樣一個令人意外的發(fā)現(xiàn)，可以用堿性溶液在高于水的露點的溫度從水含量達(dá)20-40體積％的氣體中吸收硫化氫，之后，所形成的含硫化物的溶液經(jīng)需氧生物氧化。
因此，本發(fā)明涉及一種從水蒸氣含量至少20體積％的氣態(tài)廢物中除去硫化氫的方法，包括在高于氣態(tài)廢物中水露點的溫度下，用水溶液，堿性溶液，處理在硫化氫處于吸收下的氣態(tài)廢物，然后，使所形成的含有硫化物的溶液經(jīng)硫化氫的生物氧化。
令人意外地發(fā)現(xiàn)，溶解在堿性溶液—優(yōu)選氫氧化鈉溶液—中的硫化氫可以在生物需氧反應(yīng)器中，優(yōu)選在進(jìn)行吸收的相同溫度下，用空氣氧化成元素硫。
這些水含量為20-40體積％的氣體的露點為60-80℃，這就意味著生物氧化將在至少65℃下進(jìn)行，特別是在70-90℃的溫度下進(jìn)行。特別令人意外的是可以在如此高的溫度下有效而適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行生物氧化。
在本發(fā)明方法中，首先將氣態(tài)廢物的溫度提高到200℃以上，然后與氫氣和/或含一氧化碳的氣體一起流過負(fù)載在無機(jī)氧化物載體上的硫化的(sulfided)第VI族/第VIII族金屬催化劑，使氣態(tài)廢物中所有硫組分都還原，因此，如二氧化硫、硫蒸汽、和硫霧與氫氣或含有如氫氣和一氧化碳的還原性氣體按以下反應(yīng)式進(jìn)行轉(zhuǎn)化(7)
(8)如果氣態(tài)廢物中存在氧氣，上述催化劑還具有使氧氣按如下反應(yīng)氫化的性質(zhì)(9)優(yōu)選地，上述催化劑還具有使COS和CS2按如下反應(yīng)式加氫的性質(zhì)(10)(11)在本發(fā)明方法中，來自加氫反應(yīng)器的氣態(tài)廢物被冷卻以調(diào)節(jié)到高于存在于氣體中的水蒸氣露點的溫度，因此，不會發(fā)生冷凝。優(yōu)選地，冷卻到高于露點3-5℃。
氣態(tài)廢物，特別是來自克勞斯回收設(shè)備的氣態(tài)廢物其水蒸氣含量為20-40體積％，其露點為60-80℃。
在吸收塔中，這些氣態(tài)廢物直接與pH值在8-9之間的稀堿性溶液-優(yōu)選氫氧化鈉溶液-接觸，氣體中的硫化氫按以下反應(yīng)溶解(12)上述氣態(tài)廢物中未吸收的部分，任選在燃燒后，排放到空氣中。
由于再生后的堿性溶液不含硫化氫，存在于氣態(tài)廢物中的硫化氫被完全吸收，這樣可實現(xiàn)總硫回收率超過99.90％。在本發(fā)明方法中，溶液在相同溫度下，優(yōu)選在進(jìn)行吸收的溫度下，通過需氧生物反應(yīng)器，因此，不必除去或補(bǔ)充熱量。在需氧反應(yīng)器中，供應(yīng)一定量的空氣，使得溶解的硫化氫被空氣中的氧氣部分氧化，按以下反應(yīng)形成元素硫
然后，在硫分離器，也優(yōu)選在相同的溫度下，使硫與氫氧化鈉溶液分離，之后溶液再循環(huán)到吸收塔。在輸送到需氧生物反應(yīng)器之前，吸收了硫化氫的氫氧化鈉溶液可能會冷卻。然而，在分離了硫之后，在供應(yīng)到吸收塔之前，溶液再被加熱。
以下將參考兩個附圖對本發(fā)明進(jìn)行說明，其中本發(fā)明方法以方塊流程的形式描述。


圖1是總流程圖。經(jīng)管線1來自硫回收設(shè)備(未示出)的氣態(tài)廢物以及經(jīng)管線2的附加的氫氣或其它還原性氣體用加熱器3調(diào)節(jié)到所需的加氫溫度，再經(jīng)管線4輸入到加氫反應(yīng)器5中。
在加氫反應(yīng)器5中，氣體中的二氧化硫、硫蒸汽和有機(jī)硫化物與氫氣轉(zhuǎn)化成硫化氫。如果氣體中存在氧氣，則被轉(zhuǎn)化成水。如果存在COS和CS2，則與所存在的水蒸氣轉(zhuǎn)化成硫化氫和二氧化碳。
來自加氫反應(yīng)器5的氣體經(jīng)管線6由冷卻器7調(diào)節(jié)到所需的吸收溫度，然后經(jīng)管線8輸入到生物設(shè)備(bioplant)的吸收塔9之中。在吸收塔中，用稀氫氧化鈉溶液將硫化氫從氣體中洗脫出來，然后，經(jīng)管線10輸入到需氧生物反應(yīng)器11，在其中，硫化氫與經(jīng)管線12供應(yīng)的空氣中的氧氣轉(zhuǎn)化成元素硫。氫氧化鈉溶液經(jīng)管線13輸入到硫分離器14，所形成的硫經(jīng)管線15從其中排出。溶液經(jīng)管線16返回吸收塔。來自吸收塔的氣體含硫化氫的量非常低，經(jīng)管線17輸送到后燃燒器18，之后，氣體經(jīng)煙囪19排放。
圖2的流程圖給出了本發(fā)明的設(shè)備，其中來自克勞斯設(shè)備的具有高H2S/SO2比率的氣態(tài)廢物被直接吸收，而不需中間加氫。
來自三級克勞斯設(shè)備100的氣態(tài)廢物經(jīng)管線101輸入到吸收塔102中?？藙谒乖O(shè)備在H2S/SO2的摩爾比至少為100下操作。
在吸收塔102中，用稀氫氧化鈉溶液將硫化氫從氣體中洗出，然后，氫氧化鈉溶液經(jīng)管線103輸入需氧生物反應(yīng)器104，硫化氫在其中與經(jīng)管線105供應(yīng)的空氣中的氧氣轉(zhuǎn)化成元素硫。一部分氫氧化鈉溶液經(jīng)管線106、泵107和管線108被輸送到硫分離器109，所形成的硫經(jīng)管線110排出。這一溶液經(jīng)管線111和112再循環(huán)到吸收塔，經(jīng)管線113少量排放。來自吸收塔的氣體含有非常少量的硫化氫，經(jīng)管線114輸送到后燃燒器(未示出)，氣體然后經(jīng)煙囪(未示出)排放。實施例1在45℃和1.6巴(絕)的壓力下，來自氣體純化設(shè)備的酸性氣體9700Nm3/h，具有如下組成60.0體積％ H2S3.0體積％ NH330.0體積％ CO25.0體積％ H2O2.0體積％ CH4該酸性氣體被輸送到具有兩個克勞斯反應(yīng)器的克勞斯設(shè)備中。在熱步驟和催化反應(yīng)器步驟后，在硫回收設(shè)備中形成的硫被冷凝和排放。硫的總量為7768kg/h。以酸性氣體為基礎(chǔ)，克勞斯設(shè)備的硫回收率為93.3％。
在164℃和1.14巴(絕)的壓力下，來自克勞斯設(shè)備的氣態(tài)廢物的量為29749Nm3/h，并具有如下組成0.47 體積％ H2S0.24 體積％ SO20.03 體積％ COS0.04 體積％ CS20.01 體積％ S60.04 體積％ S81.38 體積％ CO1.53 體積％ H211.37 體積％ CO2
55.96 體積％ N20.66 體積％ Ar28.27 體積％ H2O向這一氣態(tài)廢物中供應(yīng)103Nm3/h的氫氣作為還原氣體，然后加熱到280℃，使所有二氧化硫(SO2)和硫蒸汽(S6，S8)轉(zhuǎn)化成硫化氫和水，并使羰基硫(COS)和硫化碳(CS2)在加氫反應(yīng)器中水解成硫化氫，該反應(yīng)器中裝有硫化的第6族和/或第8族的金屬催化劑，在這里是Co-Mo催化劑。
在317℃和1.10巴(絕)的壓力下，來自加氫反應(yīng)器的氣態(tài)廢物的量為31574Nm3/h，并具有如下組成1.24 體積％ H2S28ppm COS2 ppm CS22.02 體積％ H212.64 體積％ CO256.62 體積％ N20.67 體積％ Ar26.80 體積％ H2O然后，這一氣態(tài)廢物冷卻到72℃，這一溫度比氣態(tài)廢物中水蒸氣的露點高3℃。
冷卻后的氣態(tài)廢物在72℃下在生物設(shè)備中處理，不會有水從氣態(tài)廢物中冷凝下來。在生物設(shè)備的吸收塔中，用稀氫氧化鈉溶液從氣態(tài)廢物中將硫化氫洗脫出來，之后，吸收了硫化氫的溶液輸送到需氧生物反應(yīng)器中，在那里，硫化氫被轉(zhuǎn)化成元素硫。
在生物設(shè)備中不需供應(yīng)或除去熱量，所以硫化氫的吸收以及轉(zhuǎn)化成元素硫是在相同的溫度，72℃下進(jìn)行的。
向需氧生物反應(yīng)器中供應(yīng)945Nm3/h的空氣以將硫化氫選擇性氧化成硫。在72℃和1.05巴(絕)壓力下，來自吸收塔的氣體量為31189Nm3/h，并具有如下組成250 ppm H2S28 ppm COS2 ppm CS22.04體積％H212.80 體積％CO257.32 體積％N20.68體積％Ar27.13 體積％H2O經(jīng)后燃燒后，這一氣體被輸送到煙囪。在生物設(shè)備形成的硫的量為551kg/h。在硫回收設(shè)備和生物設(shè)備中生成的硫的總量為8319kg/h，提高了總脫硫效率，以原有酸性氣體為基礎(chǔ)，回收率為99.87％。實施例2來自氣體純化設(shè)備的酸性氣體6481 Nm3/h，在45℃和1.6巴(絕)的壓力下，具有如下組成90.0 體積％H2S3.0體積％NH35.0體積％H2O2.0體積％CH4這一酸性氣體被輸送到有兩個克勞斯反應(yīng)器和一個選擇性氧化反應(yīng)器的SUPERCLAUS設(shè)備中。在熱步驟和催化反應(yīng)器步驟后，在硫回收設(shè)備中形成的硫被冷凝和排放。硫的量為8227kg/h。以酸性氣體為基礎(chǔ)，克勞斯設(shè)備的硫回收率為98.5％。
在129℃和1.14巴(絕)的壓力下，來自克勞斯設(shè)備的氣態(tài)廢物的量為21279Nm3/h，并具有如下組成
0.03 體積％ H2S0.20 體積％ SO220 ppmCOS30 ppmCS210 ppmS60.01 體積％ S80.15 體積％ CO1.72 體積％ H21.14 體積％ CO262.45 體積％ N20.74 體積％ Ar33.05 體積％ H2O0.50 體積％ O2向這一氣態(tài)廢物中供應(yīng)133 Nm3/h的氫氣作為還原氣體，然后加熱到280℃，使所有二氧化硫(SO2)和硫蒸汽(S6，S8)轉(zhuǎn)化成硫化氫和水，并使羰基硫(COS)和硫化碳(CS2)在加氫反應(yīng)器中水解成硫化氫，該反應(yīng)器中裝有硫化的第6族和/或第8族的金屬催化劑，在這里是Co-Mo催化劑。
在367℃和1.10巴(絕)的壓力下，來自加氫反應(yīng)器的氣態(tài)廢物量為22863 Nm3/h，并具有如下組成。
0.37 體積％H2S2 ppm COS0.82 體積％H21.90 體積％CO262.89 體積％N20.75 體積％Ar33.27 體積％H2O
然后，這一氣態(tài)廢物冷卻到76℃，這一溫度比氣態(tài)廢物中水蒸氣露點高3℃。
冷卻后的氣態(tài)廢物在76℃下在生物設(shè)備中進(jìn)行處理，不會有水從氣態(tài)廢物中冷凝下來。在生物設(shè)備的吸收塔中，用稀氫氧化鈉溶液從氣態(tài)廢物中將硫化氫洗脫出來，之后，吸收了硫化氫的溶液輸送到需氧生物反應(yīng)器中，在那里，硫化氫被轉(zhuǎn)化成元素硫。
在生物設(shè)備中不需供應(yīng)或除去熱量，硫化氫的吸收以及轉(zhuǎn)化成元素硫是在相同的溫度，76℃下進(jìn)行的。向需氧生物反應(yīng)器中供應(yīng)205Nm3/h的空氣以將硫化氫選擇性氧化成元素硫。在76℃和1.05巴(絕)壓力下，來自吸收塔的氣體量為22780Nm3/h，并具有如下組成75 ppm H2S2 ppm COS0.82 體積％ H21.91 體積％ CO263.12 體積％ N20.75 體積％ Ar33.39 體積％ H2O經(jīng)后燃燒后，這一氣體被輸送到煙囪。在生物設(shè)備中形成的硫的量為119kg/h。在硫回收設(shè)備和生物設(shè)備中回收的硫的總量為8346kg/h，提高了總脫硫效率，以原有酸性氣體為基礎(chǔ)，回收率為99.97％。實施例3在40℃和1.7巴(絕)的壓力下，來自氣體純化設(shè)備的酸性氣體3500Nm3/h，并具有如下組成88.0 體積％ H2S6.1 體積％ CO21.5 體積％ CH4
4.4體積％ H2O這一酸性氣體輸送到有三個克勞斯反應(yīng)器的克勞斯設(shè)備中。
向克勞斯設(shè)備中供應(yīng)空氣，使得熱步驟和克勞斯反應(yīng)器中的反應(yīng)(2)在過量硫化氫下操作，因此，在第三級反應(yīng)器后H2S∶SO2大于100∶1，以至于二氧化硫含量小于0.009體積％。
在熱步驟和催化反應(yīng)器步驟后，在硫回收設(shè)備中形成的硫被冷凝和排放。硫的量為4239kg/h。以酸性氣體為基礎(chǔ)，克勞斯設(shè)備的硫回收率為96.4％。在130℃和1.15巴(絕)的壓力下，來自克勞斯設(shè)備的氣態(tài)廢物的量為10001Nm3/h，并具有如下組成0.93 體積％ H2S0.009 體積％ SO20.04 體積％ COS0.04 體積％ CS20.001 體積 S60.01 體積％ S80.36 體積％ CO1.83 體積％ H22.79 體積％ CO259.68 體積％ N20.60 體積％ Ar33.71 體積％ H2O然后，這一氣態(tài)廢物冷卻到78℃，這一溫度比氣態(tài)廢物中水蒸氣露點高3℃。冷卻后的氣態(tài)廢物在73℃下在生物設(shè)備中處理，而不會有水從氣態(tài)廢物中冷凝下來。在生物設(shè)備的吸收塔中，用稀氫氧化鈉溶液從氣態(tài)廢物中將硫化氫洗脫出來，之后，吸收了硫化氫的溶液輸送到需氧生物反應(yīng)器中，在那里，硫化氫被轉(zhuǎn)化成元素硫。在生物設(shè)備中不需供應(yīng)或除去熱量，因此，硫化氫的吸收以及轉(zhuǎn)化成元素硫是在相同的溫度，即73℃下進(jìn)行。
向需氧生物反應(yīng)器中供應(yīng)320Nm3/h的空氣以將硫化氫選擇性氧化成元素硫。在73℃和1.05巴(絕)壓力下，來自吸收塔的氣體量為9901Nm3/h，并具有如下組成190 ppm H2S7 ppm COS9 ppm CS21.85 體積％ H20.36 體積％ CO2.82 體積％ CO260.28 體積％ N20.61 體積％ Ar34.06 體積％ H2O經(jīng)后燃燒后，這一氣體被輸送到煙囪。在生物設(shè)備形成的硫為156kg/h。在硫回收設(shè)備和生物設(shè)備中生成的硫的總量為4395kg/h，提高了總脫硫效率，以原有酸性氣體為基礎(chǔ)，回收率為99.93％。
在堿液中有少量二氧化硫轉(zhuǎn)化成了硫酸鹽。為了不使硫酸鹽積累，排放少量的的堿液-85kg/h，并用相應(yīng)量代替。
權(quán)利要求
1.一種從水蒸氣含量至少20體積％的氣態(tài)廢物中除去硫化氫的方法，包括在高于氣態(tài)廢物中水的露點的溫度下，用堿性水溶液處理處于硫化氫吸收狀態(tài)下的氣態(tài)廢物，然后，使所形成的含有硫化物的溶液經(jīng)硫化物的生物氧化。
2.權(quán)利要求1的方法，其中吸收和氧化在基本相同的溫度下進(jìn)行。
3.權(quán)利要求1或2的方法，其中要處理的氣態(tài)廢物來自硫除去設(shè)備。
4.權(quán)利要求3的方法，其中氣態(tài)廢物在吸收之前被加氫。
5.權(quán)利要求1-3的方法，其中氣態(tài)廢物的H2S/SO2摩爾比率至少為100，優(yōu)選來自克勞斯設(shè)備。
6.權(quán)利要求1-5的方法，其中氣態(tài)廢物含有20-40％的水蒸氣。
7.權(quán)利要求1-6的方法，其中硫化物在需氧生物氧化反應(yīng)中被轉(zhuǎn)化成元素硫。
8.權(quán)利要求1-7的方法，其中在生物氧化后，硫被從流體中分離出來。
9.權(quán)利要求8的方法，其中在分離出硫之后，液體被作為吸收液體再循環(huán)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種從水蒸氣含量至少為20體積%的氣態(tài)廢物中除去硫化氫的方法,包括:在高于氣態(tài)廢物中水的露點的溫度下,用堿性水溶液處理處于硫化氫吸收狀態(tài)下的氣態(tài)廢物,然后,使所形成的含有硫化物的溶液經(jīng)硫化物的生物氧化。
文檔編號B01D53/52GK1265604SQ98807855
公開日2000年9月6日 申請日期1998年6月15日 優(yōu)先權(quán)日1997年6月17日
發(fā)明者揚·阿道夫·拉加什 申請人:斯托克工程師和承包人公司