专利名称：一种低浓度二氧化硫废气的处理方法
技术领域：
本发明属工业废气处理领域，具体涉及一种低浓度二氧化硫废气的处理方法。
背景技术：
为了防治二氧化硫污染和酸雨问题，国内外所采取的方法很多，可分为干法和湿法两大类。目前大多数使用湿法，主要有石膏法、钠碱法、氨法、金属氧化物法、海水洗涤法 等，这些脱硫方法虽然对于减轻二氧化硫污染起到了积极作用，但是所得的副产品往往不 易销售，价格低廉，运行过程费用偏高，有的还造成二次污染。由于干法脱硫效率低、设备庞大、操作要求高，发展较慢。而湿法脱硫工艺繁杂、操 作困难、设备腐蚀严重，且极易产生设备、管道堵塞现象，存在着使用寿命短、投资大等致命 缺陷。有鉴于此，一些工厂依托现有的硫磺回收装置，处理低浓度含氧二氧化硫废气。将低 浓度含氧二氧化硫废气引入制硫燃烧炉或制硫反应器，利用克劳斯反应进行处理。或将低 浓度含氧二氧化硫废气引入尾气加氢反应器，利用加氢反应将二氧化硫还原成硫化氢，进 行吸收，以达到脱硫的目的。由于低浓度含氧二氧化硫废气中惰性组分较多，不仅影响克劳 斯反应的效率，增加装置能耗，容易造成催化剂超温，威胁装置正常安全生产，而且增大了 设备投资。同时，将氧气和二氧化硫进行加氢处理，消耗了大量氢气，加大了生产成本。为了避免二氧化硫的不良反应，本发明提供了一种工艺过程简单、设备简单、投资 少、成本低的新型脱硫方法。
发明内容
本发明以低浓度二氧化硫废气与含硫化氢的硫化合物混合、预热，在活性三氧化 铝或二氧化钛催化剂的作用下，发生化学反应，反应后的气体经冷凝、冷却得到单质硫，降 低了二氧化硫的排放，减少了氧对后续工序的影响。其化学反应方程式为2H2S+02 = = = 2H20+2/nSn2H2S+S02 = = = 2H20+3/nSnxH2S+N0x = = = H20+l/2N2+x/nSn本发明用含摩尔比为1-99%硫化氢的硫化合物与低浓度二氧化硫废气为原料， 其配比为废气中氧气与二氧化硫之和与硫化合物中的硫化氢的摩尔比为1 1.5-2.5， 经混合加热150°C -300°C后，进入装有催化剂的反应器中，发生化学反应，反应温度控制 180°C _450°C，停留时间1-5秒，反应生成的气体经冷却器冷凝冷却至130-160°C，捕集回收 液体硫磺，用于成型、销售。捕集后的气体与硫磺回收装置的合成尾气一起进入硫磺回收装 置的尾气加氢还原处理系统进行处理，处理合格后的尾气达标排放。根据废气中SO2和O2的含量变化，相应调整含硫化氢的硫化合物的加入量，控制 H2S 与 SO2 及 O2 之和的比例为 1.5-2.5 l(mol% )，优选 1.9-2. 1 l(mol%)。根据废气中SO2和O2含量的高低，可以选择单级或多级绝热反应器。当废气中SO2和O2的含量高时，选择多级反应器，根据反应器床层温度的变化，调整各级反应器入口含硫 化氢的硫化合物的加入量。各级反应器反应生成的物流经冷凝冷却得到硫磺，剩余的气体 与含硫化氢的硫化合物经预热后，进入下一级反应器。最后一级反应器冷却剩余的气体进 入硫磺回收装置尾气处理系统进行处理。所述的多级反应器不大于5级，优选不大于3级。根据废气中SO2和O2含量的高低，可以选择单级或多级等温反应器。所述的低浓度二氧化硫废气中，SO2浓度范围在0. 01-30% (mol% )，O2浓度范围 在0. 01-22% (mol% )，其它组分是氮气、二氧化碳、一氧化碳、三氧化硫、氢气、、氮氧化物、 水至少一种以上组分。所述的含硫化氢的硫化合物中，H2S浓度范围在1-99% (mol% )。所述的硫化合 物是炼厂气、天然气、煤气、合成气脱硫回收后含硫的气体。所述的催化剂以活性三氧化二铝、二氧化钛为载体，添加金属氧化物为活性组分， 其中铁、铬、钒、锰等金属的化合物至少一种以上。
具体实施例方式实施例1一种低浓度含氧二氧化硫废气，其组成为S025 . 62 %，CO2L 98%，CO 0.08%, H2O 5. 68 %，Ν286· 44 %，O2O. 2 %，将 IOOmol 此种废气，与 17. 48mol 组成为H2S 65 %, C0234. 8%，烃类0. 2%的含硫化氢的硫化合物混合，预热至200°C进入装有活性三氧化二铝 催化剂的固定床反应器中进行反应，反应温度控制300°C，反应压力控制在常压附近，反应 生成的气体经乏汽冷却器冷凝冷却至160°C，捕集回收液体硫磺。捕集后的气体进入硫磺回 收装置的尾气加氢系统，经加氢、急冷、吸收、尾气焚烧后，达标排放。二氧化硫的转化率为 94. 73%。实施例2一种低浓度含氧二氧化硫废气，其组成为S025 . 62%, CO2L 98%, CO 0. 08%, H2O 5. 68%,N283. 64%，023%，将 IOOmol 此种废气，与组成为=H2S 65%,C0234. 8%，烃类 0. 2% 的7. 45mol含硫化氢的硫化合物混合，预热至200°C进入装有活性三氧化二铝与二氧化钛 混合物为催化剂的第一级固定床反应器中进行反应，反应温度363°C，反应压力控制在常压 附近，反应生成的气体经乏汽冷却器冷凝冷却至160°C，捕集回收液体硫磺。捕集后的气体 与19. 07mol含硫化氢的硫化合物混合，预热至200°C进入装有活性三氧化二铝与二氧化钛 混合物为催化剂的第二级固定床反应器中进行反应，反应温度372°C，反应压力控制在常压 附近，反应生成的气体经乏汽冷却器冷凝冷却至160°C，捕集回收液体硫磺。捕集后的气体 进入硫磺回收装置的尾气加氢系统，经加氢、急冷、吸收、尾气焚烧后，达标排放。二氧化硫 的转化率为91. 92%。实施例3一种低浓度含氧二氧化硫废气，其组成为S024. 5 %，CO2L 98%, C00. 08 %, H2O 5. 68 %, N278. 18 %, 025 %, NOxO. 0008 % 将 IOOmol 此种废气，与组成为H2S 65%, C0234. 8%，烃类0. 2%的7. Imol含硫化氢的硫化合物混合，预热至200°C进入装有二氧 化钛催化剂的第一级固定床反应器中进行反应，反应温度357°C，反应压力控制在常压附近，反应生成的气体经发起冷却器冷凝冷却至160°C，捕集回收液体硫磺。捕集后的气体与7. Imol含硫化氢的硫化合物混合，预热至200°C进入第二级固定床反应器中进行反应， 反应温度357°C，反应压力控制在常压附近，反应生成的气体经乏汽冷却器冷凝冷却至 160°C，捕集回收液体硫磺。捕集后的气体与14. 83mol含硫化氢的硫化合物混合，预热至 200°C进入第三级固定床反应器中进行反应，反应温度343°C，反应压力控制在常压附近，反 应生成的气体经乏汽冷却器冷凝冷却至160°C，捕集回收液体硫磺。反应产物中未检测到 NOx，捕集后的气体进入硫磺回收装置的尾气加氢系统，经加氢、急冷、吸收、尾气焚烧后，达 标排放。二氧化硫的转化率为93. 03%。 上述的发明方法与现有的直接加氢工艺相比，不仅节省了大量的氢气资源，降低 了生产成本。而且消除了氧气和二氧化硫对硫磺回收装置的影响，促进了硫磺回收装置的 平稳生产。还可以回收硫资源，减少二氧化硫和氮氧化物的排放，具有较好的经济和社会效益。
权利要求
一种低浓度二氧化硫废气的处理方法，其特征在于它是用含硫化氢的硫化合物与低浓度二氧化硫废气为原料，其中硫化氢在所述含硫化氢的硫化合物中的含量为1-99mol％，所述原料的配比为废气中氧气与二氧化硫之和与硫化合物中的硫化氢的摩尔比为1∶1.5-2.5，经混合加热150℃-300℃后，进入装有催化剂的反应器中，发生化学反应，反应温度控制180℃-450℃，停留时间1-5秒，反应生成的物流经冷凝冷却至130-160℃得到硫磺，剩余的气体与硫磺回收装置的合成尾气一起进入硫磺回收装置的尾气加氢还原处理系统进行处理，处理合格后的尾气达标排放。
2.根据权利要求1所述的低浓度二氧化硫废气的处理方法，其特征在于根据废气中 SO2和O2的含量变化，相应调整含硫化氢的硫化合物的加入量，控制H2S与SO2及O2之和的 比例为 1.5-2. 5 lmol%，优选 1. 9-2. 1 Imol %。
3.根据权利要求1所述的低浓度二氧化硫废气的处理方法，其特征在于根据废气中 SO2和O2含量的高低，可以选择单级或多级绝热反应器.当废气中SO2和O2的含量高时，选 择多级反应器，根据反应器床层温度的变化，调整各级反应器入口含硫化氢的硫化合物的 加入量.各级反应器反应生成的物流经冷凝冷却得到硫磺，剩余的气体与含硫化氢的硫化 合物经预热后，进入下一级反应器.最后一级反应器冷却剩余的气体进入硫磺回收装置尾 气处理系统进行处理。
4.根据权利要求1所述的低浓度二氧化硫废气的处理方法，其特征还在于所述的多 级反应器不大于5级，优选不大于3级。
5.根据权利要求1所述的低浓度二氧化硫废气的处理方法，其特征在于根据废气中 SO2和O2含量的高低，可以选择单级或多级等温反应器。
6.根据权利要求1所述的低浓度二氧化硫废气的处理方法，其特征在于所述的低浓 度二氧化硫废气中，SO2浓度范围在0. 01-30mol%，O2浓度范围在0. 01-22mol %，其它组分 是氮气、二氧化碳、一氧化碳、三氧化硫、氢气、氮氧化物和水中的至少一种以上组分。
7.根据权利要求1所述的低浓度二氧化硫废气的处理方法，其特征在于所述的含硫 化氢的硫化合物中，所述的硫化合物是炼厂气、天然气、煤气或合成气脱硫回收后含硫的气 体。
8.根据权利要求1所述的低浓度二氧化硫废气的处理方法，其特征在于所述的催化 剂以活性三氧化二铝、二氧化钛或三氧化铝与二氧化钛混合物为载体，添加金属氧化物为 活性组分，其中铁、铬、钒、锰金属的化合物至少一种以上。
全文摘要
本发明涉及一种低浓度二氧化硫废气的处理方法，它是用含有硫化氢的硫化合物与低浓度二氧化硫废气，在活性三氧化二铝或二氧化钛催化剂的作用下，发生化学反应，反应产物经冷凝、冷却得到单质硫。该发明不仅消除了废气中氧对后续工序的影响，简化了尾气处理工艺，降低了生产成本，而且回收了硫资源，减少了环境污染，具有重大的经济效益和社会效益。
文档编号B01D53/86GK101810998SQ201010111778
公开日2010年8月25日 申请日期2010年2月22日 优先权日2010年2月22日
发明者李红 申请人:李红