專利名稱：硫酸廠爐用的富氧方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供一種提高硫酸生產(chǎn)廠爐中含氧量的方法。具體地說，本發(fā)明提供一種提高硫酸廠中二氧化碳回收率的方法。
背景技術(shù)：
硫酸一般由兩大類方法制造，即鉛室法和接觸法。鉛室法一般用于制造生產(chǎn)化肥用的硫酸。該方法生產(chǎn)較低濃度62-78％的硫酸。接觸法則生產(chǎn)更純更濃的硫酸，但也需要使用更純的原料和催化劑。兩種方法中鉛室法是一種較古老的方法，已不再使用。在接觸法中，將提純的二氧化硫和空氣混合，加熱到450℃左右，并通過催化劑，二氧化硫被催化劑氧化成三氧化硫。該催化劑一般是負(fù)載在二氧化硅或類似載體上的鉑或負(fù)載在二氧化硅載體上的五氧化二釩。使三氧化硫冷卻并通過兩個塔。在第一個塔中，用發(fā)煙硫酸洗滌三氧化硫，而在第二個塔中，用97％硫酸洗滌三氧化硫。在這個塔中一般產(chǎn)生98％硫酸?；旌匣蛳♂層么诉^程制得的硫酸，可以得到所需濃度的硫酸。
在催化氧化階段，工藝氣流中的二氧化硫和氧氣通過異相類型反應(yīng)轉(zhuǎn)化成三氧化硫。這是一個催化劑催化的反應(yīng)，所用的催化劑一般是負(fù)載在硅藻土載體上的硫酸釩或硫酸鉀催化劑。然而，已知其它的催化劑如釩型催化劑也可用于該方法中。二氧化硫轉(zhuǎn)化為三氧化硫以后，讓在SO3吸收區(qū)中三氧化硫與水反應(yīng)形成硫酸，吸收區(qū)中的吸收介質(zhì)是濃硫酸溶液。雖然SO3與濃硫酸中水的反應(yīng)迅速且基本上是完全的，SO2則在濃硫酸介質(zhì)中從氣相中除去形成亞硫酸，但此除去程度較低。
硫酸廠的另一種副產(chǎn)物是二氧化碳。然而，由于它的濃度較低，一般不從排出氣體(purged gas)中回收這種二氧化碳。本發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)，在不超過硫酸廠中把二氧化硫轉(zhuǎn)化為三氧化硫的催化劑的最高溫度條件下，用較高濃度的氧氣通入硫酸廠中，可以在排出氣體中產(chǎn)生更高濃度的二氧化碳。

發(fā)明內(nèi)容
通過向硫酸廠中通入富氧氣體，可以提高硫酸生產(chǎn)設(shè)備排出氣體中二氧化碳的濃度。這種含氧量的增加不僅提高了排出硫酸廠的煙道氣中二氧化碳的濃度，而且也抑制了催化劑將二氧化硫轉(zhuǎn)化成三氧化硫的最高溫度的提高。然后可以將從排出氣體中回收的CO2進(jìn)行提純，并通過一個二氧化碳液化設(shè)備，得到食品級二氧化碳。


該圖是詳細(xì)說明本發(fā)明方法的硫酸廠示意圖。
具體實施例方式
本發(fā)明涉及一種提高硫酸廠爐中二氧化碳回收率的方法。該方法包括向上述的爐中注入氧氣。現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，將含氧量提高到通常輸入硫酸廠的空氣之上，降低進(jìn)料氣中的含氮量，可以提高煙道氣中二氧化碳的濃度。該方法也可使催化劑的溫度不致超過會損害催化劑并影響將二氧化硫轉(zhuǎn)化為三氧化硫的溫度之上。一般來說，這種溫度低于2100°F。然而，如果轉(zhuǎn)化爐的耐火材料改進(jìn)到能耐更高的溫度，上述的溫度可以超過2100°F。通入硫酸廠爐的富氧氣流至少應(yīng)含有60體積％的氧氣。這種富氧氣流可以得自任何常規(guī)的來源，例如由加壓循環(huán)式吸附、熱循環(huán)式吸附、真空循環(huán)式吸附或真空加壓循環(huán)式吸附過程制得的氧氣。
這些過程優(yōu)選是循環(huán)吸附。在再生步驟中，也可以在有或沒有壓力變化和/或溫度變化(變化是相對于此過程的吸附步驟而言)的情況下用氣體吹洗吸附床，來再生本發(fā)明所用的吸附劑。進(jìn)行吸附步驟的溫度可以在一個寬的范圍內(nèi)變化，例如從約為-50℃的最低溫度到約為200℃的最高溫度。然而，一般來說，優(yōu)選的吸附溫度為0-80℃，最優(yōu)選的吸附溫度為5-40℃。
可以進(jìn)行吸附步驟的壓力在一個寬的范圍內(nèi)變化。對于加壓循環(huán)式吸附循環(huán)來說，吸附步驟一般在0.8-50巴(絕對巴)，較好在1-20巴的壓力下進(jìn)行。對于熱循環(huán)式吸附循環(huán)(TSA)來說，吸附步驟通常在或高于大氣壓力下進(jìn)行。當(dāng)吸附過程是加壓循環(huán)式吸附(PSA)時，再生步驟一般在進(jìn)行吸附步驟的溫度附近進(jìn)行，此時絕對壓力低于吸附時的絕對壓力。在PSA循環(huán)的再生步驟過程中的壓力通常約為0.1-5巴，優(yōu)選為0.2-2巴。再生階段可以是一個多步驟的過程，它包括把裝有吸附劑的容器放空到所需較低壓力的降壓步驟以及用抽真空裝置(如真空泵)把上述容器的壓力降低到大氣壓力之下的抽真空步驟。
當(dāng)吸附過程是TSA時，吸附床的再生在高于吸附溫度的溫度下進(jìn)行，且一般在50-300℃，優(yōu)選在100-250℃的溫度進(jìn)行。當(dāng)組合使用PSA和TSA時，吸附床再生步驟中的溫度和壓力分別比吸附步驟高和低。本發(fā)明方法中所用的吸附劑一般包括沸石、中孔結(jié)構(gòu)材料、碳分子篩和其它無機(jī)多孔材料如金屬氧化物以及它們的混合物。
本發(fā)明的方法不僅可用于直接生產(chǎn)硫酸的設(shè)備，而且可用于從排放物中除去含硫組分如H2S和SO2，并將其轉(zhuǎn)化成硫酸產(chǎn)品的設(shè)備。這些設(shè)備一般是發(fā)電廠中燒煤的設(shè)備和其它燒煤的設(shè)備。
現(xiàn)在參看附圖。該圖不應(yīng)認(rèn)為起限制本發(fā)明的作用，而是本發(fā)明的一個例子。
含有氫氣和二氧化碳的合成氣通過管道1從煤氣發(fā)生爐(未畫出)輸送到酸氣體系4。合成氣與含有MDEA的酸氣體系反應(yīng)，并通過管道5和管道6輸送到硫酸廠12。與此同時，干凈的合成氣例如通過管道3從該酸氣體系輸送到發(fā)電系統(tǒng)2。主要含有H2S和二氧化碳(濃度約為85摩爾％)的這種酸氣被送到硫酸廠去燃燒，以空氣為氧源，將H2S轉(zhuǎn)化為SO2。然后在硫酸廠的下一個反應(yīng)器(未畫出)中將SO2進(jìn)一步反應(yīng)成SO3，此時惰性組分具體是氮氣和二氧化碳保持不反應(yīng)。
管道10提供來源于任何氧源(未畫出)的富氧氣體。管道13將濃硫酸排出硫酸廠，并輸送到14。14可以是進(jìn)一步處理前硫酸的存貯槽或其它容器。管道15從硫酸廠通出，其中主要含有粗二氧化碳，約含80體積％。該粗二氧化碳進(jìn)入CO2提純裝置16。該CO2提純裝置一般是個蘇打洗滌器，它用于除去煙道氣中的二氧化硫。用任何標(biāo)準(zhǔn)的螺旋式壓縮機(jī)壓縮其中留下的CO2，并通過管道19輸送到液態(tài)二氧化碳設(shè)備17中。該液態(tài)CO2在液態(tài)CO2設(shè)備中作進(jìn)一步的提純，最后通過管道20送到18。富氧氣流中的氧氣濃度可以是高于大氣中氧氣濃度的任何濃度。然而，優(yōu)選的含氧量高于50體積％，最優(yōu)選超過65體積％。這種富氧氣體量會在煙道氣中獲得超過80體積％的二氧化碳，從而可以直接進(jìn)行二氧化碳深冷凈化。
雖然參照具體的實施方式描述了本發(fā)明，但本發(fā)明的許多其它方式和改進(jìn)對于本領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員來說是顯而易見的。因此，所附的本發(fā)明權(quán)利要求書一般應(yīng)解釋為覆蓋所有這些在本發(fā)明真正精神和范圍內(nèi)顯而易見的一些方式和改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.一種提高硫酸廠爐中二氧化碳回收率的方法，其特征在于向所述的爐中注入富氧氣流。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于通入所述爐中的進(jìn)料氣含有硫化氫和二氧化碳。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述的二氧化碳占所述進(jìn)料氣的85摩爾％。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述爐的溫度低于2100°F。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述富氧氣流中的含氧量大于空氣中的含氧量。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于所述富氧氣流中的含氧量大于50體積％。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述回收的二氧化碳是食品級二氧化碳。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的爐在發(fā)電廠的燒煤設(shè)備或其它燃煤設(shè)備中。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于在所述的爐中含有將硫的氧化物轉(zhuǎn)化成更高價硫的氧化物的催化劑。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于不超過所述催化劑會失活的溫度。
全文摘要
本發(fā)明提供注入硫酸廠爐中富氧氣流在提高二氧化碳產(chǎn)率方面的應(yīng)用。然后可以回收、提純和處理產(chǎn)率有所提高的二氧化碳，使其可用于其它工藝，如用于食品工業(yè)。
文檔編號C01B17/76GK1408638SQ0214381
公開日2003年4月9日 申請日期2002年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月26日
發(fā)明者C·沙阿 申請人:波克股份有限公司