[发明专利]使用有机磷溶剂从流出气中选择性除去和回收二氧化硫的方法

说明书

发明背景

本发明涉及从流出气中选择性除去和回收二氧化硫的方法。更具体地说，本发明涉及用二氧化硫吸收/解吸工艺从流出物中回收二氧化硫的方法，所述的工艺利用包含某些有机磷化合物的液体溶剂，从流出气中选择性地吸收二氧化硫。随后汽提吸收的二氧化硫，再生溶剂，并产生富含二氧化硫的气体。此富含二氧化硫的气体可以用作接触法硫酸厂或克劳斯厂原料气体的一部分，用于制备元素硫或被冷却而将二氧化硫冷凝成液体产品形式。在由二氧化硫含量相对低的流出气生产富含二氧化硫气体方面，本发明特别有用。

含有二氧化硫的气态流出物是通过各种操作处理产生的，包括焙烧或熔炼硫化物金属矿石和浓缩物以及燃烧含硫燃料(例如，烟道气)。

在这些流出气中的二氧化硫可以与氧气合并，并加料到接触法硫酸厂，以硫酸和/或发烟硫酸的形式回收。然而，这些气流通常具有相对低的二氧化硫浓度和高浓度的水蒸汽。当加料给硫酸厂的气体中的二氧化硫浓度低于按体积计约4-5％时，则在硫酸厂的水衡算与能量衡算二个方面会出现问题。更具体地说，常规硫酸厂的物料衡算要求，在加料给硫酸厂的含二氧化硫气流中H₂O/SO₂摩尔比不高于产品酸中的H₂O/SO₃摩尔比。如果所需产品酸浓度是98.5％或更高，则在加料给硫酸厂的含二氧化硫气流中的摩尔比不可能高于约1.08。这样，来源于冶金工艺的流出气和来自燃烧含硫燃料的烟道气通常水蒸汽含量大大高于1.1的比率，不投入明显的资金和能量费用，该比率就不能通过冷却气体来充分地降低。而且，如果源气的二氧化硫气体浓度低于按体积计为4-5％时，催化转化器的自热操作或许不足以维持。这就是说，二氧化硫转化成三氧化硫的热量会不够大，不能将进入的气体加热到催化操作温度，结果是，必须提供一些外部能源。这本身也增加操作费用和对硫酸设备的资金需求。

一种提高气态流出物中二氧化硫浓度的方式是用适合的溶剂选择性地吸收二氧化硫，随后汽提吸收的二氧化硫，产生再生的溶剂和富含二氧化硫的气体。在二氧化硫吸收/解吸工艺中业已使用了各种含水溶剂和有机溶剂。例如，碱金属的(例如，亚硫酸(氢)钠溶液)、胺的(例如，烷醇胺、四羟基乙基亚烷基二胺，等)和胺盐的水溶液，已用作可再生的二氧化硫吸收剂。用在二氧化硫吸收/解吸工艺中的有机溶剂包括二甲基苯胺和四乙二醇二甲基醚。然而，对于二氧化硫吸收/解吸循环中的吸收剂中所需的特点而言，常规的溶剂受其一或多个缺点妨碍。

目前采用的许多溶剂具有相对低的二氧化硫吸收容量，特别是在贫含二氧化硫流出物中典型遇到的二氧化硫分压下(例如，约0.1至5千帕)。常规溶剂通常从含二氧化硫的流出物中吸收大量的水蒸汽，导致溶剂的二氧化硫的吸收容量明显降低。结果，需要增加常规溶剂的摩尔流速来满足所需二氧化硫吸收效率。再者，溶剂中水蒸汽的大量吸收，会造成过份腐蚀二氧化硫吸收/解吸工艺中所用的工艺设备。而且，当溶剂在酸性环境中暴露于高温和/或遭受高挥发性时，一些常规溶剂易于过份地降解，如水解，导致大量的溶剂损失。

因此，仍然需要有效的方法和二氧化硫吸收溶剂，用于从流出气中更有选择性地除去和回收二氧化硫。

发明概述

因此，可以提到这样几种本发明的目的：提供一种从含二氧化硫的源气中选择性地除去和回收二氧化硫的改进方法；提供可以以相对低的投资和操作费用实施的方法；提供一种利用特别是在相对低的二氧化硫分压下表现出相对低蒸汽压和改进的二氧化硫吸收容量的二氧化硫吸收溶剂的方法；提供一种利用基本上与水不混溶、且表现出对工艺设备的腐蚀有降低趋势的二氧化硫吸收溶剂的方法；和提供一种可以用于接触法硫酸厂的方法，该方法可以从具有相对低二氧化硫气体浓度和H₂O/SO₂摩尔比大于在产品酸物流中H₂O/SO₃摩尔比的二氧化硫源物流生产浓硫酸。