Селективное удаление и регенерация двуокиси серы из газообразных промышленных отходов путем применения фосфорорганических растворителей

Номер патента: 1297

Опубликовано: 25.12.2000

Авторы: Бурмастер Брайан М., Макалистер Дональд Р.

Есть еще 7 страниц.

Смотреть все страницы или скачать PDF файл.

Формула / Реферат

1. Способ селективного удаления и регенерации двуокиси серы из содержащего двуокись серы исходного газа, включающий:

контактирование подаваемого на переработку потока газа, включающего указанный сырьевой газ, с жидким растворителем для селективной абсорбции двуокиси серы в абсорбере двуокиси серы, тем самым осуществляют перенос двуокиси серы из указанного подаваемого на переработку потока газа в указанный растворитель и получение отработавшего газа, из которого в значительной степени удалена двуокись серы, и обогащенного двуокисью серы растворителя, указанный жидкий растворитель включает, по меньшей мере, один практически не смешиваемый с водой органический сложный диэфирфосфонат формулы

Рисунок 1

где R1, R2 и R3 независимо означают арил или C1-C8-алкил, указанный органический сложный диэфирфосфонат имеет давление паров ниже приблизительно 1 Па при 25шС, растворимость воды в органическом сложном диэфирфосфонате ниже приблизительно 10 вес.% при 25шС;

десорбцию двуокиси серы из обогащенного растворителя в секции для десорбции двуокиси серы с целью получения десорбированного растворителя и обогащенного двуокисью серы газа из десорбционной секции, отношение концентрации двуокиси серы в указанном газе из десорбционной секции к концентрации двуокиси серы в указанном исходном газе выше, чем приблизительно 1,1 и

рециркуляцию указанного десорбированного растворителя в указанный абсорбер двуокиси серы для дальнейшей селективной абсорбции двуокиси серы из указанного сырьевого газа.

2. Способ по п.1, где указанным, по меньшей мере, одним, органическим сложным диэфирфосфонатом является диалкил-алкил-фосфонат и R1, R2 и R3 независимо обозначают C1-C6-алкил.

3. Способ по п.2, где R1, R2 и R3 одинаковые и каждый содержит более трех атомов углерода.

4. Способ по п.3, где указанный жидкий растворитель включает дибутил-бутил-фосфонат.

5. Способ по п.1, где указанный исходный газ содержит приблизительно 0,1-5 об.% двуокиси серы.

6. Способ по п.5, где отношение концентрации двуокиси серы в указанном обогащенном двуокисью серы газе из десорбционной секции к концентрации двуокиси серы в указанном исходном газе равно, по меньшей мере, приблизительно 5.

7. Способ по п.6, где указанный обогащенный двуокисью серы газ из десорбционной секции содержит, по меньшей мере, 8 объемных процентов двуокиси серы.

8. Способ по п.5, где указанный содержащий двуокись серы исходный газ включает топочный газ от сгорания содержащего серу топлива или газообразные промышленные отходы операций по обжигу металлов, печи для сжигания отходов в установке Клауса или абсорбера трехокиси серы в установке по получению серной кислоты.

9. Способ по п.1, где температуру в указанном абсорбере двуокиси серы поддерживают приблизительно от 10 до 50шС.

10. Способ по п.9, где подаваемый на переработку поток газа дополнительно включает водяной пар и температура указанного жидкого растворителя, контактирующего с указанным подаваемым на переработку потоком газа, в указанном абсорбере двуокиси серы выше температуры конденсации указанного подаваемого на переработку потока газа.

11. Способ по п.1, где двуокись серы десорбируют путем контактирования указанного обогащенного растворителя с не конденсируемым, кислородсодержащим десорбирующим гaзом в указанной секции для десорбции двуокиси серы, при этом двуокись серы переходит из указанного обогащенного растворителя в указанный десорбирующий газ, что дает указанный обогащенный двуокисью серы газ из секции для десорбции и указанный десорбированный растворитель.

12. Способ по п.11, где указанный не конденсируемый кислородсодержащий десорбирующий газ включает воздух.

13. Способ по п.12, где температуру в указанной секции для десорбции двуокиси серы поддерживают приблизительно от 80 до 120шС.

14. Способ по п.1, где указанный обогащенный двуокисью серы газ из секции для десорбции вводят в каталитический конвертер для окисления двуокиси серы до трехокиси серы как часть кислородсодержащего поступающего в конвертер потока газа, тем самым получая конверсионный газ, включающий трехокись серы, указанный конверсионный газ приводят в контакт с серной кислотой в абсорбере трехокиси серы для абсорбции из него трехокиси серы с целью получения серной кислоты или олеума и потока отработавшего газа из абсорбера трехокиси серы, который выводят из указанного абсорбера трехокиси серы.

15. Способ по п.14, где указанный содержащий двуокись серы исходный газ включает указанный поток отработавшего газа из абсорбера трехокиси серы, так что двуокись серы регенерируют из указанного отработавшего газа для окончательной конверсии до серной кислоты или олеума.

16. Способ по п.15, где двуокись серы в указанном обогащенном двуокисью серы газе из секции для десорбции превращают в серную кислоту по контактному способу получения серной кислоты, включающему единственный абсорбер трехокиси серы.

17. Способ по п.15, где указанный каталитический конвертер включает, по меньшей мере, четыре каталитических слоя.

18. Способ по п.1, где указанный жидкий растворитель включает дибутил-бутил-фосфонат, способ дополнительно включает:

введение кислородсодержащего преобразованного подаваемого на переработку потока газа, включающего указанный десорбированный газ, в каталитический конвертер для окисления двуокиси серы до трехокиси серы и тем самым получение конверсионного газа, включающего трехокись серы; и

контактирование указанного конверсионного газа с серной кислотой для абсорбции из него трехокиси серы в абсорбере трехокиси серы с целью получения серной кислоты и/или олеума и потока отработавшего газа из абсорбера трехокиси серы, который выводят из указанного абсорбера трехокиси серы, указанный содержащий двуокись серы исходный газ включает указанный поток отработавшего газа из абсорбера трехокиси серы, так что двуокись серы регенерируют из указанного отработавшего газа для окончательной конверсии до серной кислоты или олеума.

19. Способ селективного удаления и регенерации двуокиси серы из содержащего двуокись серы исходного газа, включающий:

контактирование подаваемого на переработку потока газа, включающего указанный сырьевой газ, с жидким растворителем для селективной абсорбции двуокиси серы в абсорбере двуокиси серы, тем самым осуществляют перенос двуокиси серы из указанного подаваемого на переработку потока газа в указанный растворитель и получение отработавшего газа, из которого в значительной степени удалена двуокись серы, и обогащенного двуокисью серы растворителя, указанный жидкий растворитель включает фосфорорганическое соединение, которое выбирают из сложных триэфирфосфатов, сложных диэфирфосфонатов, сложных моноэфирфосфинатов и их смесей, заместители, связанные с атомом фосфора, и органические радикалы сложноэфирной группы независимо обозначают арил или C1-C8-алкил;

десорбцию двуокиси серы из указанного обогащенного растворителя в секции для десорбции двуокиси серы путем контактирования указанного обогащенного растворителя с неконденсирующимся кислородсодержащим десорбирующим газом в указанной секции для десорбции двуокиси серы, двуокись серы переводят из указанного обогащенного растворителя в указанный десорбирующий газ, получая десорбированный растворитель и обогащенный двуокисью серы газ из десорбционной секции; и

рециркуляцию указанного десорбированного растворителя в указанный абсорбер двуокиси серы для дальнейшей селективной абсорбции двуокиси серы из указанного сырьевого газа.

20. Способ по п.19, где указанный не конденсирующийся, кислородсодержащий десорбирующий газ включает воздух.

21. Способ по п.1, где указанный обогащенный двуокисью серы газ из десорбционной секции подают на установку Клауса для получения элементарной серы.

22. Способ по п.21, где указанная установка Клауса включает печь для сжигания отходов, указанный содержащий двуокись схЁы исходный газ включает газообразные промышленные отходы от указанной печи для сжигания отходов из установки Клауса, так что двуокись серы регенерируют из указанных газообразных отходов указанной печи для сжигания отходов из установки Клауса для окончательного превращения в элементарную серу.

23. Способ по п.1, где двуокись серы десорбируют из указанного обогащенного растворителя в невосстанавливающих условиях.

24. Способ по п.23, где, по меньшей мере, порядка 90% двуокиси серы, абсорбированной в указанном обогащенном растворителе, введенном в указанную секцию для десорбции, переходит в указанный обогащенный двуокисью серы газ, выходящий из секции для десорбции.

25. Способ по п.18, где двуокись серы десорбируют из указанного обогащенного растворителя в невосстанавливающих условиях.

26. Способ по п.25, где, по меньшей мере, порядка 90% двуокиси серы, абсорбированной в указанном обогащенном растворителе, введенном в указанную секцию для десорбции, переходит в указанный обогащенный двуокисью серы газ, выходящий из секции для десорбции.

27. Способ селективного удаления и регенерации двуокиси серы из содержащего двуокись серы исходного газа, включающий:

контактирование подаваемого на переработку потока газа, включающего указанный сырьевой газ и водяной пар, с жидким растворителем для селективной абсорбции двуокиси серы в абсорбере двуокиси серы, тем самым осуществляют перенос двуокиси серы из указанного подаваемого на переработку потока газа в указанный растворитель и получение отработавшего газа, из которого в значительной степени удалена двуокись серы, и обогащенного двуокисью серы растворителя, температура указанного жидкого растворителя, контактирующего с указанным подаваемым на переработку потоком газа, в указанном абсорбере выше температуры конденсации указанного подаваемого на переработку потока газа, указанный жидкий растворитель включает, по меньшей мере, один практически не смешиваемый с водой органический сложный диэфирфосфонат формулы

Рисунок 2

где R1, R2 и R3 независимо обозначают арил или C1-C8-алкил, указанный органический сложный диэфирфосфонат имеет давление паров ниже приблизительно 1 Па при 25шС, растворимость воды в органическом сложном диэфирфосфонате ниже приблизительно 10 вес.% при 25шС;

десорбцию двуокиси серы из указанного обогащенного растворителя в секции для десорбции двуокиси серы с целью получения десорбированного растворителя и обогащенного двуокисью серы газа из десорбционной секции, и

рециркуляцию указанного десорбированного растворителя в указанный абсорбер двуокиси серы для дальнейшей селективной абсорбции двуокиси серы из указанного сырьевого газа.

28. Способ селективного удаления и регенерации двуокиси серы из содержащего двуокись серы исходного газа, включающий:

контактирование подаваемого на переработку потока газа, включающего указанный сырьевой газ, с жидким растворителем для селективной абсорбции двуокиси серы в абсорбере двуокиси серы, тем самым осуществляют перенос двуокиси серы из указанного подаваемого на переработку потока газа в указанный растворитель и получение отработавшего газа, из которого в значительной степени удалена двуокись серы, и обогащенного двуокисью серы растворителя, указанный жидкий растворитель включает, по меньшей мере, один практически не смешиваемый с водой органический сложный диэфирфосфонат формулы

Рисунок 3

где R1, R2 и R3 независимо обозначают арил или C1-C8-алкил, указанный органический сложный диэфирфосфонат имеет давление паров ниже приблизительно 1 Па при 25шС и растворимость воды в органическом сложном диэфирфосфонате ниже приблизительно 10 вес.% при 25шС;

десорбцию двуокиси серы из указанного обогащенного растворителя в секции для десорбции двуокиси серы для получения десорбированного растворителя и обогащенного двуокисью серы газа из десорбционной секции; и

обработку указанного десорбированного растворителя для удаления контаминантов путем контактирования части указанного десорбированного растворителя с водным промывателем с целью получения двухфазной жидкой смеси, включающей водную фазу, содержащую удаленные из указанного десорбированного растворителя контаминанты, и органическую фазу, включающую десорбированный растворитель с пониженной концентрацией контаминантов, и отделение указанной органической фазы от указанной водной фазы; и

рециркуляцию указанной органической фазы, включающей десорбированный растворитель, в указанный абсорбер двуокиси серы для дальнейшей селективной абсорбции двуокиси серы из указанного сырьевого газа.

29. Способ по п.28, где указанный водный промыватель выбирают из группы, включающей воду и щелочной водный раствор.

30. Способ по п.28, где обработку указанного десорбированного растворителя с целью удаления контаминантов проводят периодическим способом.

31. Способ по п.28, где обработку указанного десорбированного растворителя с целью удаления контаминантов проводят непрерывным способом.

32. Способ по п.31, где указанную органическую фазу отделяют от указанной водной фазы, используя центрифужный контактор.

33. Способ по п.1, где подаваемый на переработку поток газа дополнительно включает водяной пар.

34. Способ по п.1,где абсолютная величина рабочего давления в указанном абсорбере двуокиси серы составляет приблизительно от 50 до 150 кПа.

35. Способ по п.12, где абсолютная величина рабочего давления в указанной секции для десорбции двуокиси серы составляет приблизительно от 20 до 150 кПа.

Текст

Смотреть все

1 УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ Данное изобретение касается селективного удаления и регенерации двуокиси серы из газообразных промышленных отходов. Более конкретно, данное изобретение касается возврата двуокиси серы из газообразных промышленных отходов в технологический процесс абсорбции/десорбции двуокиси серы, в котором для селективной абсорбции двуокиси серы из газообразных промышленных отходов используют жидкий растворитель, включающий некоторые фосфорорганические соединения. Абсорбированную двуокись серы впоследствии десорбируют для регенерации растворителя и получения газа, обогащенного содержанием двуокиси серы. Газ, обогащенный двуокисью серы, может быть использован как часть сырьевого газа на установке для получения серной кислоты контактным способом или на установке Клауса(Claus'a) для получения элементарной серы или может быть охлажден с целью конденсации двуокиси серы в форме жидкого продукта. Настоящее изобретение особенно полезно при получении обогащенного двуокисью серы газа из газообразных промышленных отходов с относительно низким содержанием двуокиси серы. Газообразные промышленные отходы, содержащие двуокись серы, получают разнообразными операциями, включающими обжиг или плавку руд с содержанием сульфидов металлов и концентратов и сгорание содержащего серу топлива (к примеру, топочных газов). Двуокись серы в этих газообразных промышленных отходах может быть смешана с кислородом и подана в качестве исходного сырья на установку для получения серной кислоты контактным способом, а выделена в виде серной кислоты и/или олеума. Однако эти потоки газа часто имеют довольно низкую концентрацию двуокиси серы и высокую концентрацию водяных паров. Когда концентрация двуокиси серы в газе, подаваемом на установку для производства серной кислоты,ниже порядка 4-5 об.%, в установке по производству кислоты могут возникнуть проблемы,как в отношении водного баланса, так и в отношении энергетического баланса. Более конкретно, материальный баланс обычной сернокислотной установки требует, чтобы молярное отношение Н 2 О/SО 2 в подаваемом на установку потоке содержащего двуокись серы газа было не выше, чем молярное отношение Н 2O/SO3 в полученной кислоте. Если требуемая концентрация полученной кислоты составляет 98,5% или выше, это отношение в подаваемом на установку потоке содержащего двуокись серы газа не может быть выше, чем приблизительно 1,08. Как генерированные, газообразные промышленные отходы из металлургических процессов и топочные газы от сгорания содержащего серу топлива часто имеют содержание водных паров значительно выше отношения 1,1, которое не 2 может быть снижено в достаточной степени путем охлаждения газа без существенных капитальных и энергетических затрат. Кроме того,если концентрация газообразной двуокиси серы входного газа ниже порядка 4-5 об.%, этого может быть не достаточно для автотермического режима каталитического конвертера. Это значит, что теплота конверсии двуокиси серы до трехокиси серы может быть недостаточно высокой для нагревания входящих газов до эксплуатационной температуры катализатора и, как следствие, может быть необходимо нагревание от некоторого внешнего источника. Это, в свою очередь, также повышает как эксплуатационные расходы, так и капитальные затраты на установку по производству серной кислоты. Один из путей повышения концентрации двуокиси серы в газообразных промышленных отходах состоит в селективном абсорбировании(поглощении) двуокиси серы подходящим растворителем и в последующей десорбции поглощенной двуокиси серы с целью получения регенерированного растворителя и газа, обогащенного содержанием двуокиси серы. В процессах абсорбции/десорбции двуокиси серы могут быть использованы различные водные и органические растворители. К примеру, водные растворы щелочных металлов (например, раствор сульфита/бисульфита натрия), амины (к примеру, алканоламины, тетрагидроксиэтилалкилендиамины и т.д.) и соли аминов могут быть использованы в качестве регенерируемых абсорбентов двуокиси серы. Органические растворители, используемые в процессах абсорбции/десорбции двуокиси серы, включают диметиланилин и диметиловый эфир тетраэтиленгликоля. Однако применение общепринятых растворителей затруднено из-за одного или нескольких недостатков, связанных с особыми характеристиками,требуемыми от абсорбента, используемого в цикле абсорбции/десорбции двуокиси серы. Многие используемые в настоящее время растворители обладают относительно низкой абсорбционной способностью в отношении двуокиси серы, особенно при парциальных давлениях двуокиси серы, обычно встречающихся в низко концентрированных содержащих двуокись серы промышленных отходах (к примеру,приблизительно от 0,1 до 5 кПа). Общепринятые растворители часто абсорбируют значительные количества водяного пара из содержащих двуокись серы промышленных отходов, что приводит к значительному снижению абсорбционной способности растворителя в отношении двуокиси серы. В результате, молярные скорости потока (расходы жидкостей) общепринятых растворителей необходимо увеличивать, чтобы они удовлетворяли требуемой эффективности абсорбции двуокиси серы. К тому же, поглощение растворителем больших количеств водяного пара может вызвать чрезмерную коррозию эксплуатационного оборудо 3 вания, используемого в процессе абсорбции/десорбции двуокиси серы. Кроме того, некоторые обычные растворители излишне подвержены разложению, такому как гидролиз, при воздействии на растворитель высоких температур в кислотных средах и/или высокая летучесть серы приводит к большим потерям растворителя. Таким образом, сохраняется необходимость в эффективных способах и абсорбирующих двуокись серы растворителях для более селективного удаления и регенерации двуокиси серы из газообразных промышленных отходов. КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Среди нескольких целей данного изобретения следует отметить разработку улучшенного способа по селективному удалению и регенерации двуокиси серы из исходного содержащего двуокись серы газа; создание такого способа,который может быть осуществлен при относительно низких капитальных затратах и эксплуатационных расходах; разработку такого способа, в котором используется абсорбирующий двуокись серы растворитель, обладающий относительно низким давлением паров и улучшенной абсорбционной способностью в отношении двуокиси серы при сравнительно низких парциальных давлениях двуокиси серы; создание такого способа, при котором используется абсорбирующий двуокись серы растворитель, существенно не смешивающийся с водой и обладающий пониженной склонностью к коррозии эксплуатационного оборудования; и создание способа, который может быть применен в отношении установки контактного производства серной кислоты для получения концентрированной серной кислоты из исходных потоков двуокиси серы с относительно низкой концентрацией газообразной двуокиси серы и молярным отношением Н 2 О/SО 2 выше, чем молярное соотношение Н 2 О/SО 3 в полученном кислотном потоке. Данное изобретение направлено на разработку способа селективного удаления и регенерации двуокиси серы из исходного (сырьевого) газа, содержащего двуокись серы. Способ включает контактирование подаваемого на переработку потока газа, включающего сырьевой газ, с жидким растворителем для селективной абсорбции двуокиси серы в абсорбирующем двуокись серы веществе. Тем самым двуокись серы переносят из подаваемого на переработку потока газа в растворитель, чтобы получить отработавший газ, из которого в значительной степени удалена двуокись серы, и обогащенный двуокисью серы растворитель. Согласно одному из вариантов технического воплощения данного изобретения, жидкий растворитель включает, по меньшей мере, один не смешиваемый в значительной степени с водой органический сложный диэфир-фосфонат формулы где R1, R2 и R3 независимо обозначают арил или С 1-С 8-алкил. Органический сложный диэфирфосфонат имеет давление паров ниже приблизительно 1 Па при 25 С и растворимость воды в органическом сложном диэфир-фосфонате ниже приблизительно 10 вес.% при 25 С. После этого поглощенную двуокись серы десорбируют из обогащенного растворителя в секции для десорбции двуокиси серы, получая десорбированный растворитель и обогащенный двуокисью серы газ из десорбционной секции, таким образом, что отношение концентрации двуокиси серы в газе из десорбционной секции к концентрации двуокиси серы в исходном газе выше,чем приблизительно 1,1. Десорбированный растворитель затем рециклируют в абсорбер для дальнейшей селективной абсорбции двуокиси серы из сырьевого газа. Согласно другому варианту технического воплощения данного изобретения, жидкий растворитель включает фосфорорганическое соединение, которое выбирают из сложных триэфир-фосфатов, сложных диэфир-фосфонатов,сложных моноэфир-фосфинатов и их смесей,заместители, связанные с атомом фосфора, и органические радикалы сложноэфирной группы независимо обозначают арил или C1-C8-алкил. После этого поглощенную двуокись серы десорбируют из обогащенного растворителя в секции для десорбции двуокиси серы путем контактирования обогащенного растворителя с не конденсирующимся, кислородсодержащим десорбирующим газом в секции для десорбции двуокиси серы, получая обогащенный двуокисью серы газ из десорбционной секции и десорбированный растворитель, который рециркулируют в абсорбер двуокиси серы. Кроме того, данное изобретение направлено на разработку способа получения серной кислоты из исходного газа, содержащего двуокись серы. Способ включает контактирование подаваемого на переработку потока газа, включающего сырьевой газ, с жидким растворителем,включающим дибутил-бутил-фосфонат, для селективной абсорбции двуокиси серы в абсорбере двуокиси серы. Тем самым двуокись серы переносят из подаваемого на переработку потока газа в фосфатный растворитель, чтобы получить отработавший газ, из которого в значительной степени удалена двуокись серы, и обогащенный двуокисью серы растворитель. После этого двуокись серы десорбируют из обогащенного растворителя в секции для десорбции двуокиси серы, получая обогащенный двуокисью серы газ из десорбционной секции и десорбированный растворитель для рециркулирования в абсорбер двуокиси серы с целью дальнейшей 5 селективной абсорбции двуокиси серы из подаваемого на переработку газа. Кислородсодержащий преобразованный подаваемый на переработку поток газа, включающий десорбированный газ, впускают в каталитический конвертер для окисления двуокиси серы до трехокиси серы с целью получения конверсионного газа,включающего трехокись серы. После этого,конверсионный газ приводят в контакт с серной кислотой для поглощения ею трехокиси серы в абсорбере трехокиси серы, чтобы получить серную кислоту и/или олеум и обедненный трехокисью серы газовый поток из абсорбера, который выходит из абсорбера трехокиси серы. Содержащий двуокись серы исходный газ, подаваемый в абсорбер двуокиси серы, включает обедненный трехокисью серы газовый поток из абсорбера, так что двуокись серы регенерируется из обедненного газа для окончательной конверсии в серную кислоту и/или олеум. Другие цели и задачи будут отчасти очевидны, а отчасти указаны ниже. КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ Фиг. 1 и 2 графически отражают абсорбцию двуокиси серы дибутил-бутил-фосфонатом при 25 и 100 С, соответственно, показывая граммы абсорбированной двуокиси серы на литр дибутил-бутил-фосфоната при различных парциальных давлениях двуокиси серы. Фиг. 3 представляет технологическую схему процесса, иллюстрирующую один из вариантов технического воплощения способа по изобретению. ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫЕ ВАРИАНТЫ ПРАКТИЧЕСКОГО ВОПЛОЩЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ В способе по изобретению содержащий двуокись серы исходный газ подвергают циклу абсорбции/десорбции двуокиси серы для удаления и регенерации двуокиси серы в форме обогащенного двуокисью серой газа (т.е. газа с повышенным содержанием двуокиси серы относительно исходного газа). Способ абсорбции/десорбции двуокиси серы по данному изобретению отличается контактированием в абсорбере двуокиси серы содержащего двуокись серы исходного газа с жидким растворителем,включающим некоторые фосфорорганические соединения. Фосфорорганический растворитель селективно абсорбирует двуокись серы из исходного газа, тем самым осуществляется перенос двуокиси серы из исходного газа в растворитель и получение отработавшего газа, из которого в значительной степени удалена двуокись серы, и обогащенного двуокисью серы растворителя. Из выходящего из абсорбера обогащенного растворителя десорбируют двуокись серы в секции для десорбции двуокиси серы,получая обогащенный двуокисью серы газ из десорбционной секции и десорбированный растворитель. Предпочтительно выходящий из абсорбера обогащенный растворитель десорбиру 001297 6 ют от двуокиси серы путем контактирования обогащенного растворителя с неконденсируемым, кислородсодержащим десорбирующим газом (к примеру, воздухом) в секции для десорбции двуокиси серы. Десорбированный растворитель впоследствии рециркулируют в абсорбер двуокиси серы для дальнейшей селективной абсорбции двуокиси серы из исходного газа. Обычно используемый на практике жидкий растворитель по данному изобретению включает некоторые фосфорорганические соединения, более конкретно сложные триэфирфосфаты, сложные диэфир-фосфонаты, сложные моноэфир-фосфинаты и их смеси. Предпочтительно заместители, связанные с атомом фосфора, равно как и органические радикалы сложноэфирной группы независимо обозначают арил или C1-C8-алкил. Примеры подходящих сложных триэфир-фосфатов включают: трибутилфосфат, трипентилфосфат, тригексилфосфат и трифенилфосфат. Примеры подходящих сложных моноэфир-фосфинатов включают: бутилдибутил-фосфинат, пентил-дипентил-фосфинат,гексил-дигексил-фосфинат и пентил-дифенилфосфинат. Согласно более предпочтительному способу воплощения данного изобретения жидкий растворитель включает, по меньшей мере, один в значительной степени несмешивающийся с водой органический сложный диэфир-фосфонат формулы где R1, R2 и R3 независимо обозначают арил илиC1-C8-алкил. R1, R2 и R3 выбирают так, чтобы органический сложный диэфир-фосфонат имел давление паров ниже приблизительно 1 Па при 25 С и растворимость воды в органическом сложном диэфир-фосфонате была ниже приблизительно 10 вес.% при 25 С. На практике, растворитель по данному изобретению, включающий, по меньшей мере,один органический сложный диэфир-фосфонат,как указано выше, является более предпочтительным, поскольку такой растворитель обладает набором характеристик, делающих его особенно полезным в процессе абсорбции/десорбции двуокиси серы, включающих: повышенную растворимость двуокиси серы,особенно при низких парциальных давлениях двуокиси серы в исходном газе; высокие теплоты растворения, что снижает количество энергии, требуемой для десорбции двуокиси серы из обогащенного растворителя; низкие температуры плавления, так что растворитель остается жидким при широком интервале эксплуатационных температур; низкую вязкость, что позволяет снизить размеры теплообменного и аб 7 сорбционного/десорбционного оборудования; низкое давление паров, что снижает потери растворителя; пониженную склонность к реакции с водой и к гидролизу; и является в значительной степени не смешивающимся с водой (т.е. не гигроскопичным), так что растворимость воды в растворителе является пониженной. Тот факт, что органические сложные диэфир-фосфонаты являются в значительной степени не смешивающимися с водой, особенно благоприятен при практическом воплощении данного изобретения. Эта характеристика обеспечивает растворитель, который не абсорбирует излишнее количество воды из содержащего двуокись серы исходного газа. Поглощение больших количеств воды растворителем причиняет вред, поскольку повышенное содержание воды в растворителе ведет к снижению растворимости двуокиси серы, требует больше энергетических и капитальных вложений для испарения и конденсации поглощенной воды с целью отделения ее от десорбированного растворителя и может привести к избыточной коррозии эксплуатационного оборудования. Примеры подходящих для практического применения органических сложных диэфирфосфонатов по данному изобретению включают дибутил-бутил-фосфонат,дипентил-пентилфосфонат, дигексил-гексил-фосфонат и дифенил-фенил-фосфонат. Предпочтительно органический фосфонат является диалкил-алкилфосфонатом и R1, R2 и R3 независимо обозначают C1-C6-алкил. Более желательно с целью простоты получения и снижения производственных затрат на фосфонатный растворитель, чтобы R1,R2 и R3 были одинаковыми и каждый содержал более трех углеродных атомов. Согласно особенно предпочтительному варианту воплощения данного изобретения, жидкий растворитель включает дибутил-бутил-фосфонат. Дибутилбутил-фосфонат является нейтральным диэфиром алкилфосфиновой кислоты и представляет собой прозрачную, бесцветную жидкость с относительно низкой вязкостью и очень слабым запахом. Дибутил-бутил-фосфонат имеет молекулярный вес 250,3 и давление паров порядка 0,1 Па при 25 С. Растворимость воды в дибутилбутил-фосфонате равна приблизительно 5,5 вес.% при 25 С. Фиг. 1 и 2 графически отражают абсорбцию двуокиси серы дибутил-бутилфосфонатом при 25 и 100 С, соответственно,показывая граммы абсорбированной двуокиси серы на литр дибутил-бутил-фосфоната при различных парциальных давлениях двуокиси серы. Фиг. 3 представляет технологическую схему процесса, иллюстрирующую один из вариантов технического воплощения способа по данному изобретению для селективного удаления и регенерации двуокиси серы из содержащего двуокись серы исходного газа. 8 Подаваемый на переработку поток газа 10,включающий содержащий двуокись серы исходный газ, вводят в абсорбер двуокиси серы 11, где он контактирует с фосфорорганическим растворителем, указанным выше. Содержащий двуокись серы исходный газ может быть получен из разнообразных источников, включающих топочный газ, вырабатываемый при сгорании содержащего серу топлива, газообразные промышленные отходы от операций по обжигу металлов, мусоросжигатель установки Клауса или абсорбер трехокиси серы в установке для получения серной кислоты контактным способом. Вдобавок к двуокиси серы исходный газ обычно содержит двуокись углерода, пары воды, кислород, азот и другие инертные вещества. Как указано ранее, данное изобретение особенно годится для регенерации двуокиси серы из промышленных отходов с относительно низким содержанием двуокиси серы. Так, согласно предпочтительному варианту технического воплощения данного изобретения, исходный газ содержит приблизительно от 0,1 до 5 об.% двуокиси серы. Обычно исходный газ имеет повышенную температуру и может содержать захваченные частицы примесей. В таких случаях, как показано на фиг. 3, подаваемый на переработку поток газа может быть кондиционирован (доведен до надлежащего состояния) перед введением в абсорбер 11 путем очистки газа с целью удаления частиц и охлаждения газа с целью поддержания заданной температуры в абсорбере. В зависимости от температуры и состава содержащего двуокись серы исходного газа, подаваемый на переработку поток газа может быть соответственно кондиционирован разнообразными общепринятыми практическими способами, хорошо известными специалистам в соответствующей области. К примеру, подаваемый на переработку поток газа может быть первоначально пропущен через котел-утилизатор, где газ охлаждают, создавая высокое давление паров перед пропусканием последовательно через увлажняющую башню и один или более поверхностных теплообменников, где газ дополнительно охлаждается, к примеру, охлаждающей водой из башни, и через электростатический фильтр, где оставшиеся частицы удаляются из охлажденного газа. Или же иначе: подаваемый на переработку поток газа кондиционирован путем пропускания газа через один или более реверсивный безнасадочный скруббер (газоочиститель) типа выпускаемого Monsanto Enviro-Chem Systems Inc.,Saint Louis, Missouri 63178-4547 под торговой маркой DYNAWAVE. После кондиционирования подаваемый на переработку поток газа 10, вводимый в абсорбер 11, обычно насыщают парами воды при температуре порядка 10-50 С. Однако следует учитывать, что при практической реализации данного изобретения подаваемый на переработку поток газа 10, вводимый в абсорбер 11, может быть 9 значительно обезвоженным, к примеру, когда исходный газ является отходящим из абсорбера трехокиси серы в установке для получения серной кислоты контактным способом. Абсорбер двуокиси серы 11 включает предназначенную для ускорения массообмена между газовой и жидкой фазами вертикальную башню 12, которая может включать нижний слой нерегулярных насадок 13, таких как подкладки или кольца. Предпочтительно с целью максимального увеличения переноса двуокиси серы подаваемый на переработку поток газа 10 контактирует противоточно с десорбированным растворителем в абсорбере 11. Как показано на фиг. 3, подаваемый на переработку поток газа 10 вводится через входное отверстие на дне башни 12, а поток десорбированного жидкого растворителя 14 вводится через входное отверстие для жидкости в верхней части башни и распределяется по насадкам 13. Поток обогащенного двуокисью серы растворителя 16 выводится через выпускное отверстие для жидкости возле дна башни, и поток отработавшего газа 18, в значительной степени освобожденный от двуокиси серы, удаляют через выпускное отверстие в верхней части башни. Хотя обычно в качестве абсорбера 11 используют произвольно заполненную насадкой башню, специалисты оценят по достоинству тот факт, что могут быть успешно использованы другие конфигурации. К примеру, башня 12 может содержать структурированную насадку или включать тарельчатую колонну, в обоих случаях перерабатываемые потоки предпочтительно текут противоточно. Конденсация паров воды из содержащего двуокись серы исходного газа в абсорбере 11 может приводить к образованию раздельной водной фазы, которая может увеличивать скорость коррозии металлического эксплуатационного оборудования и позднее осложнять удаление поглощенной двуокиси серы на последующей стадии регенерации растворителя. Поэтому,для того, чтобы избежать конденсации паров воды, температура подаваемого в абсорбер фосфорорганического растворителя предпочтительно выше температуры конденсации подаваемого на переработку потока газа 10. Соотношение массового расхода (L/G) потока десорбированного растворителя 14 и подаваемого на переработку потока газа 10, необходимое для достижения значительного перехода двуокиси серы из исходного газа в фосфорорганический растворитель в абсорбере 11, может быть определено общепринятым способом расчета. Предпочтительно абсорбер двуокиси серы рассчитывается и эксплуатируется так, чтобы содержание двуокиси серы в потоке отработавшего газа 18, выходящего из абсорбера, составляло ниже приблизительно 500 ppmv, частиц на миллион, более предпочтительно - ниже 200ppmv. Это следовое количество двуокиси серы наряду с двуокисью углерода, кислорода, азота 10 и другими инертными частицами и большая часть паров воды, содержащихся в подаваемом на переработку потоке газа, удаляется из системы как часть отработавшего газового потока,выходящего из верхней части абсорбера. При необходимости достижения стандартов по выбросу газообразных отходов поток отработавшего газа 18 может быть пропущен через туманоуловитель 19 для улавливания захваченной жидкости перед сбросом через дымовую трубу. Обогащенный двуокисью серы растворитель подается в секцию для десорбции двуокиси серы 20, где двуокись серы выделяют из обогащенного растворителя, получая десорбированный растворитель и обогащенный двуокисью серы газ из секции для десорбции, имеющий повышенную концентрацию двуокиси серы относительно исходного газа, подаваемого в абсорбер. Применение указанных высоко эффективных фосфорорганических растворителей позволяет получить концентрацию двуокиси серы в обогащенном двуокисью серы газе, выходящем из десорбционной секции, значительно выше,чем концентрация двуокиси серы в исходном газе, подаваемом в систему. К примеру, для исходных газов, содержащих порядка 0,1-5 об.% двуокиси серы, способ по данному изобретению осуществляют таким образом, что отношение концентрации двуокиси серы в выходящем из десорбционной секции газе к концентрации двуокиси серы в исходном газе составляет выше порядка 1,1 и, по крайней мере, около 2, по крайней мере, около 5, по крайней мере, около 10 или даже выше, в зависимости от концентрации двуокиси серы в исходном газе и требуемой концентрации двуокиси серы в обогащенном газе из десорбционной секции. Когда обогащенный газ из десорбционной секции подают на установку для получения серной кислоты контактным способом, отношение концентрации двуокиси серы в выходящем из десорбционной секции газе к концентрации двуокиси серы в исходном газе предпочтительно должно быть,по крайней мере, порядка 2. Могут быть использованы различные способы десорбции поглощенной двуокиси серы из обогащенного растворителя. В варианте исполнения, иллюстрируемом на фиг. 3, двуокись серы десорбируют контактированием обогащенного растворителя с не конденсируемым,кислородсодержащим десорбирующим газом в секции для десорбции 20, так что двуокись серы перемещается из обогащенного растворителя в десорбирующий газ, что дает обогащенный двуокисью серы газ из десорбционной секции и регенерированный десорбированный растворитель. Предпочтительно не конденсируемый,кислородсодержащий десорбирующий газ, вводимый в секцию для десорбции 20, включает воздух. На практике, одно из преимуществ,обеспечиваемых растворителями, включающи 11 ми фосфорорганические соединения, используемыми в данном изобретении, особенно растворителями, включающими сложные диэфирфосфонаты, состоит в присущей им способности повышать огнестойкость и устойчивость к окислению. Итак, непохожие на другие органические растворители, используемые в обычных циклах абсорбции/десорбции двуокиси серы (к примеру, диметиловый эфир тетраэтиленгликоля), используемые по данному изобретению органические растворители могут быть легко освобождены от двуокиси серы использованием кислородсодержащего десорбирующего газа,такого как воздух, при минимальном риске разложения или взрыва растворителя. Секция для десорбции 20 включает вертикальную башню 21, предназначенную для ускорения массообмена между газовой и жидкой фазами. Подобно абсорберу 11, секции для десорбции 20, показанной на фиг. 3, придана форма башни с насадкой, содержащей нижний слой обычных нерегулярных насадок 22. Предпочтительно с целью максимального увеличения переноса двуокиси серы обогащенный растворитель контактирует противоточно с десорбирующим газом в секции для десорбции 20. Таким образом, как показано на фиг. 3, поток не конденсируемого, кислородсодержащего десорбирующего газа 23 поступает через входное отверстие около дна башни 21, а поток обогащенного растворителя 16 вводится через входное отверстие для жидкости над нижним слоем насадок 22 и распределяется по насадочному материалу. Поток десорбированного растворителя 14 выводится через выпускное отверстие для жидкости, расположенное по дну башни 21,и поток 26 обогащенного двуокисью серы газа из десорбционной секции выводится из выпускного отверстия около верхней части башни. Поток десорбированного растворителя 14, выведенный через дно секции для десорбции 20, рециклируется к выпускному отверстию для жидкости около дна абсорбера двуокиси серы 11 и служит растворителем для дальнейшей абсорбции двуокиси серы из подаваемого на переработку газового потока 10. Хотя может быть использована обычная башня с насадкой (насадочная колонна), специалисту в соответствующей области очевидно, что секция для десорбции подобно абсорберу может иметь другие подходящие конфигурации, включающие башню, содержащую структурированные насадки,или тарельчатую колонну. Соотношение массового расхода (L/G) потока обогащенного растворителя 16 и потока не конденсируемого, кислородсодержащего десорбирующего газа 23, необходимое для достижения значительного перехода двуокиси серы из обогащенного растворителя в обогащенный газовый поток 26 из десорбера в секции для десорбции 20, может быть определено общепринятым способом расчета. Предпочтительно 12 практически вся (т.е., по меньшей мере, порядка 90 процентов) двуокись серы, содержащаяся в обогащенном растворителе, более предпочтительно, по меньшей мере, порядка 95 процентов,переходит в газ, выходящий из секции для десорбции. Поток газа 26 из секции для десорбции,выходящий через верх секции для десорбции 20,поступает в расположенный наверху конденсатор 28 и часть паров воды, содержащихся в газе из десорбционной секции, конденсируется за счет передачи тепла охлаждающей воде. Этот конденсат и остаток обогащенного двуокисью газа из десорбционной секции затем перекачиваются в сепаратор жидкой/газообразной фазы 30. Охлажденный, обогащенный двуокисью серы поток газа из секции для десорбции 31 покидает сепаратор 30, а жидкий поток 32, включающий конденсат, возвращается обратно и поступает в верхнюю секцию десорбера 20 через второй слой насадочного материала 33. Растворитель, который может испаряться в секции для десорбции, также может быть сконденсирован в верхней части конденсатора и составляет часть конденсата, возвращаемого в секцию для десорбции. Однако чтобы избежать образования двух жидких фаз в сепараторе 30, предпочтительно эксплуатировать конденсатор 28 так,чтобы конденсат, возвращаемый в секцию для десорбции 20, состоял преимущественно из паров воды, конденсированной из выходящего из десорбера газа. Хотя в варианте исполнения, иллюстрируемом фиг. 3, обогащенный растворитель контактирует с неконденсируемым, кислородсодержащим десорбирующим газом в секции для десорбции 20, для регенерации абсорбированной в обогащенном растворителе двуокиси серы могут быть использованы другие конструкции секции для десорбции. К примеру, вместо не конденсируемого, кислородсодержащего десорбирующего газа в секции для десорбции может быть использована перегонка с паром, т.е. контактирование обогащенного растворителя с острым паром, вводимым через дно десорбирующей колонны. Независимо от того, как проводится регенерирующая стадия десорбции/растворения двуокиси серы, двуокись серы предпочтительно десорбируют из обогащенного растворителя в не восстанавливающих условиях. Кроме того, энергоемкость технологического процесса абсорбции/десорбции двуокиси серы по данному изобретению незначительна. С целью повышения поглощения двуокиси серы растворителем абсорбер 11 предпочтительно эксплуатируют при средней температуре приблизительно от 10 до 50 С, более предпочтительно приблизительно от 30 до 40 С. С целью ускорения десорбции двуокиси серы и для того, чтобы избежать температурного разложения растворителя, секцию для десорбции 20 предпочтительно эксплуатируют при средней 13 температуре приблизительно 80-120 С, более предпочтительно приблизительно при 90-110 С. Абсолютная величина предпочтительно используемого давления в абсорбере 11 составляет приблизительно 50-150 кПа. Давление повышает количество двуокиси серы, которое может абсорбировать растворитель, но абсорбция может быть проведена и при относительно низком давлении, посредством чего снижаются затраты на оборудование. Когда используют десорбцию воздухом, абсолютная величина предпочтительно используемого давления в секции для десорбции 20 составляет приблизительно от 20 до 150 кПа. Температурный контроль внутри абсорбера 11 и секции для десорбции 20 может осуществляться путем контролирования температуры различных перерабатываемых потоков, подаваемых в эти аппараты. Предпочтительно температуру в секции для десорбции 20 поддерживают в заданных пределах, контролируя только температуру потока обогащенного растворителя 16, хотя воздух в качестве неконденсируемого,кислородсодержащего десорбирующего газа вводят при температуре окружающей среды. Вновь обратимся к рисунку 3, поток обогащенного двуокисью серы растворителя 16, выходящий из абсорбера 11 при температуре порядка 10-50 С, проходит через промежуточный теплообменник для растворителя 34, где он предварительно нагревается косвенной передачей тепла от потока десорбированного растворителя 14,рециклируемого из секции для десорбции 20 в абсорбер двуокиси серы. Если требуется дополнительное нагревание с целью достижения заданной температуры в секции для десорбции,предварительно нагретый обогащенный растворитель, покидающий промежуточный теплообменник 34, может быть пропущен через нагреватель растворителя 36 и затем нагрет косвенным (непрямым) теплообменом с паром. Поток десорбированного растворителя 14, выходящий из секции для десорбции 20 при температуре порядка 80-120 С, охлаждается в промежуточном теплообменнике 34 путем передачи тепла потоку обогащенного растворителя 16, выходящему из абсорбера двуокиси серы 11. Если требуется дополнительное охлаждение с целью поддержания заданной температуры в абсорбере, десорбированный растворитель, покидающий промежуточный теплообменник 34, может быть пропущен через охладитель растворителя 38 и затем охлажден косвенным теплообменом с охлаждающей башню водой. Применение промежуточного теплообменника 34 снижает энергетические расходы нагревателя растворителя 36 и снижает потребление охлаждающей воды,требуемой для охладителя растворителя 38. В ходе промышленной эксплуатации неорганические соли и сильные кислоты могут накапливаться в циркулирующем между абсорбером 11 и секцией для десорбции 20 растворителе. 14 Когда это происходит, поток на очистку 39, как иллюстрируется фиг. 3, можно периодически или непрерывно отводить от потока десорбированного растворителя 14 между секцией для десорбции и абсорбером и направлять в резервуар для очистки растворителя 40. Поток водного промывателя 41, такого как вода или слабощелочной водный раствор (к примеру, раствор бикарбоната натрия), также вводят в резервуар для очистки растворителя и приводят в контакт с очищаемым потоком. Образующаяся двухфазная смесь может быть затем декантирована для отделения водной фазы, содержащей примеси неорганических солей, от органической фазы,включающей регенерированный десорбированный растворитель с пониженной концентрацией загрязняющих веществ (контаминантов). Поток отходов 42, включающий водные отходы, выбрасывается из резервуара для очистки растворителя, тогда как жидкий поток 43, включающий очищенную органическую фазу, возвращается в поток десорбированного растворителя 14,поступающий в абсорбер 11. Количество обработанного подобным образом десорбированного растворителя должно быть достаточным для поддержания концентрации контаминантов в циркулирующем растворителя на уровне, достаточно низком для обеспечения низких скоростей коррозии эксплуатационного оборудования и для того, чтобы не ставить существенно под угрозу эффективность абсорбции двуокиси серы. Следует учитывать, что промывка десорбированного растворителя может производиться периодически или непрерывно. Если десорбированный растворитель промывают непрерывно, то для разделения водных отходов и очищенных органических фаз может быть использован подходящий сепаратор (отделитель) жидких-жидких фаз, такой как центрифужный контактор. Охлажденный, обогащенный двуокисью серы поток газа 31 из секции для десорбции,покидающий сепаратор 30, может быть использован для получения элементарной серы по способу Клауса или дополнительно охлажден для конденсации двуокиси серы в форме жидкого продукта. К примеру, содержащий двуокись серы исходный газ может включать газообразные промышленные отходы из печи для сжигания отходов установки Клауса, а обогащенный двуокисью серы газовый поток из десорбционной секции 31 может быть рециркулирован к входному отверстию печи Клауса для сжигания отходов. Или же иначе, как показано в варианте воплощения, иллюстрируемом фиг. 3, газ из секции для десорбции может подаваться на установку для получения серной кислоты контактным способом 44, так что содержащаяся в газе из десорбционной секции двуокись серы, в конечном счете, регенерируется в качестве концентрированной серной кислоты и/или олеума. 15 Способ по данному изобретению особенно полезен для того, чтобы видоизменить исходный газ с относительно низким содержанием двуокиси серы (например, порядка 0,1-5 объемных процента) и с молярным отношением Н 2 О/SО 2 выше, чем молярное отношение H2O/SO2 в заданном кислотном продукте, таким образом,чтобы получить обогащенный двуокисью серы газ, имеющий состав, пригодный для максимальной конверсии до концентрированной серной кислоты и/или олеума на установке для получения серной кислоты контактным способом. В установке 44 газ из десорбционной секции вводится в каталитический конвертер как часть вводимого кислородсодержащего конвертерного потока газа. В конвертере введенную газовую смесь пропускают над подходящим катализатором (к примеру, ванадиевым или цезий-ванадиевым) для окисления двуокиси серы до трехокиси серы, тем самым получая конверсионный газ, включающий трехокись серы. Конверсионный газ приводят затем в контакт с серной кислотой в абсорбере трехокиси серы для поглощения трехокиси серы из конверсионного газа и получения потока продукта 46,включающего концентрированную серную кислоту и/или олеум и хвостовой газовый поток(отходы) 48, включающий отработавший газ из абсорбера трехокиси серы. Концентрация трехокиси серы в газовом потоке из десорбционной секции 31, выходящем из сепаратора 30, предпочтительно является достаточной для получения концентрации газа,по меньшей мере, порядка 8 об.%, в вводимом в конвертер газовом потоке, полученном смешением газа из секции для десорбции с воздухом или другим кислородсодержащим газом. Когда содержание двуокиси серы в подаваемом в конвертер газе составляет порядка 8 об.% или выше, отношение инертных компонентов к двуокиси серы является достаточно низким для того, чтобы перенос тепла от конверсионного газа к подаваемому в конвертер газу был достаточным и отсутствовала необходимость в каком-либо внешнем источнике тепла для приведения подаваемого в конвертер газа к температуре, достаточно высокой, чтобы инициировать самостоятельную(самоподдерживающуюся) конверсионную реакцию в каталитическом конвертере. Преимущество состоит в том, что когда применяется воздушная десорбция обогащенного растворителя, используемый для десорбции воздух может обеспечивать все количество или часть кислорода, требуемого для подаваемого в конвертер газа. Для того, чтобы кислород обеспечивался воздухом, используемым для десорбции обогащенного растворителя, обогащенный двуокисью серы газ из секции для десорбции должен иметь концентрацию газообразной двуокиси серы, по меньшей мере, порядка 8 об.%,предпочтительно порядка 10-15 об.%. Если газ 16 из секции для десорбции смешивают с дополнительным количеством воздуха или кислорода при получении подаваемого в конвертер газа,пропорционально более высокая концентрация газообразной двуокиси серы требуется в газе из секции для десорбции. К примеру, обогащенный двуокисью серы газ из секции для десорбции,имеющий концентрацию газа 20-95 об.%, может быть смешан с воздухом для получения подаваемого в конвертер газа, содержащего заданную концентрацию двуокиси серы. Независимо от концентрации исходного перерабатываемого газового потока 10, поступающего в абсорбер 11, может быть получен обогащенный двуокисью серы газ из десорбционной секции со значительным содержанием двуокиси серы, большим, чем количество, достаточное для обеспечения автотермической работы контактной кислотной установки и контроля водного баланса кислотной установки. С любой точки зрения выгодно смешивать воздух или кислород с десорбированной из обогащенного растворителя двуокисью серы, чтобы получить подаваемый в конвертер газ, содержащий, по меньшей мере, порядка 0,7 молей кислорода, предпочтительно порядка 0,9-1,2 молей кислорода на моль двуокиси серы. Подаваемый в конвертер газ, включающий газ из десорбционной секции, может быть высушен перед введением в конвертер контактированием газа с концентрированной серной кислотой в сушильной башне. Напротив, когда используют воздух для десорбции двуокиси серы из обогащенного растворителя, подаваемый в конвертер газ, включающий полученный в секции для десорбции газ, не нуждается в предварительной сушке перед введением в конвертер. С целью контроля выбросов двуокиси серы сернокислотные установки высокой мощности обычно эксплуатируются при использовании двойного абсорбционного процесса. Двуокись серы превращается в трехокись серы в каталитическом конвертере, содержащем множество каталитических слоев, каждый из которых содержит ванадиевый или цезий-ванадиевый катализатор. Обычно конвертер содержит четыре слоя. В установке для двойной абсорбции частично конвертированный газовый поток, выходящий после второго или третьего слоя, пропускают через промежуточный абсорбер (т.е. прямого прохождения) для удаления трехокиси серы в форме продукционной кислоты. Выходящий из промежуточного абсорбера газ возвращается на следующий слой конвертера. Поскольку конверсия двуокиси серы до трехокиси серы является равновесной реакцией, удаление трехокиси серы в промежуточном абсорбере помогает перемещать реакционную смесь на последний слой или слои конвертера для достижения высоких конверсий и тем самым контролировать выбросы двуокиси серы с газом, 17 покидающим конечный абсорбер трехокиси серы через дымовую трубу. Обеспечение промежуточного абсорбера существенно сказывается на капитальных затратах и эксплуатационных расходах установки для двойной абсорбции. Но даже при двойной абсорбции размеры каталитического конвертера выбирают заниженными, чтобы гарантировать высокие конверсии и, следовательно, низкие выбросы двуокиси серы. Стандарты по выбросу отходов требуют обычно, чтобы, по меньшей мере, 99,7 процента поступающей в конвертер двуокиси серы было регенерировано в форме серной кислоты, т.е. чтобы не более 0,3 процента поступающей двуокиси серы уходило из системы в хвостовой газ из абсорбера трехокиси серы. Согласно одному из способов воплощения данного изобретения, подаваемый на переработку газовый поток 10, поступающий в абсорбер 11, включает все количество или часть хвостового газового потока 48, выходящего из абсорбера трехокиси серы в установке по получению серной кислоты контактным способом. То есть, способ по данному изобретению, иллюстрируемый фиг. 3, может быть разработан так,что, по меньшей мере, часть отработавшего газа, покидающего абсорбер трехокиси серы, рециклируется как часть содержащего двуокись серы исходного газа, вводимого в абсорбер 11. Не конвертируемая двуокись серы хвостового газа, выходящего из абсорбера трехокиси серы,при этом снова улавливается обогащенным растворителем, выходящим из абсорбера 11, десорбируется из обогащенного растворителя в секции для десорбции 20 и вновь возвращается на установку по производству серной кислоты контактным способом как часть обогащенного двуокисью серы десорбированного газа для окончательной регенерации в форме продукционной кислоты. Инертные компоненты и избыток кислорода, содержащиеся в газе от конверсии трехокиси серы, рециклируются в хвостовой газовый поток 48 и выбрасываются из процесса в поток отработавшего газа 18, выходящего из абсорбера 11. В результате этой очистки весь хвостовой газовый поток может быть рециклирован, так что газ через дымовую трубу в окружающую атмосферу не высвобождается при выходе из абсорбера двуокиси серы. То есть,рециклированием всего хвостового газового потока 48 в абсорбер 11 выбросы двуокиси серы из установки по производству серной кислоты контактным способом 44 по существу могут быть исключены. Итак, хотя не конденсируемые газы, отделенные от перерабатываемого газа как в абсорбере трехокиси серы, так и в абсорбере двуокиси серы, должны выбрасываться в атмосферу, выбросы ограничиваются одним источником, что облегчает мониторинг и регулирование выбросов двуокиси серы. 18 Путем рециркулирования всего хвостового газового потока 48 в абсорбер 11 99,7% или более двуокиси серы в подаваемом на переработку газовом потоке 10, поступающем в абсорбер двуокиси серы, может быть регенерировано в форме продукционной кислоты, даже когда конверсионные эффективности в установке по производству серной кислоты 44 относительно низкие. Итак, рецикл (возврат) всего хвостового газового потока 48 позволяет эксплуатировать кислотную установку с одним абсорбером, совершенно исключая стадию промежуточной абсорбции, это становится для большинства производств серной кислоты стандартным способом регулирования выбросов двуокиси серы. Кроме того, скорее даже конвертер с одинарной,а не двойной абсорбцией может быть приспособлен для конверсионной эффективности менее 98%, предпочтительно менее 96%; к примеру, путем применения только трех или предпочтительно только двух каталитических слоев. Операция является выполнимой даже при конверсионной эффективности не выше порядка 90 процентов. Полный рецикл хвостового газового потока из абсорбера трехокиси серы позволяет двуокиси серы в хвостовом газе быть регенерированной в цикл по абсорбции двуокиси серы и рециркулированной в конвертер. С применением растворителей, включающих указанные фосфорорганические соединения и обеспечивающих значительное количественное удаление двуокиси серы из поступающего в абсорбер 11 газа, конвертер может эксплуатироваться при столь низких конверсиях, как 95% или ниже,при этом поддерживая конечную регенерацию двуокиси серы из исходного газа 99,7% в форме сернокислотного продукта. Преимущество состоит в том, что способ по изобретению может быть осуществлен с применением одной абсорбционной системы и/или с использованием только двух или трех каталитических слоев в конвертере, как обсуждалось выше. Или же существующая контактная кислотная установка, работающая, к примеру,при использовании относительно низкой концентрации двуокиси серы в исходном газе, может быть возвратно-снабжаемой для того, чтобы действовать при более высокой, чем спроектировано, производительности без ограничений по чрезмерным выбросам. Специалистами в соответствующей области будет также одобрено, что в зависимости от эффективности конвертера стандарты на выброс могут быть удовлетворены при рециклировании менее, чем всего отработавшего газа из абсорбера трехокиси серы в абсорбер двуокиси серы. В зависимости от этого параметра и ограниченно распространенных стандартов на выбросы,выбросы объекта могут быть удовлетворительными при рециклировании 90, 75 или даже 50% хвостового газового потока 48 с некоторой результирующей экономией в энергетических за 19 тратах на газовую компрессию. Однако обычно предпочтительно, чтобы в основном весь хвостовой газовый поток 48 был рециркулирован из установки по производству серной кислоты контактным способом 48 в абсорбер двуокиси серы 11. Данное изобретение иллюстрируется последующими примерами, приведенными только в целях иллюстрации, но не в целях ограничения рамок объема изобретения и приложенных пунктов или способов его практического воплощения. ПРИМЕР. Выполнение способа абсорбции/десорбции двуокиси серы по данному изобретению (см. фиг. 3) было оценено с использованием компьютерной модели. Модель основана на применении котельного газа, как содержащего двуокись серы исходного газа, дибутил-бутил-фосфоната(DBBP) в качестве абсорбционного растворителя и воздушной десорбции обогащенного растворителя. Объемная скорость потока, температура и составы релевантных (имеющих отношение к делу) газовых потоков сведены ниже в табл.1, а объемная скорость потока, температура и составы релевантных жидких потоков сведены в табл.2. В табл.1 G1 обозначает поступающий топочный газ, G2 обозначает поток топочного газа после охлаждения и очистки, который вводится в абсорбер двуокиси серы, G3 обозначает поток отработавшего газа из абсорбера двуокиси серы,G4 обозначает обогащенный десорбированный газовый поток, выходящий из секции для десорбции двуокиси серы, G5 обозначает прошедший секцию для десорбции охлажденный,обогащенный поток газа, выходящий из фазового сепаратора секции для десорбции, и G6 обозначает десорбирующий воздушный поток. 20 В табл.2 L1 обозначает поток десорбированного растворителя, вводимый в абсорбер двуокиси серы, и L2 обозначает поток обогащенного растворителя, вводимый в секцию для десорбции двуокиси серы. Температура потока десорбированного растворителя, выходящего из секции для десорбции двуокиси серы составляет 86 С. Температура потока обогащенного растворителя, выходящего из абсорбера двуокиси серы, составляет 39 С. Таблица 2 Данные потокаDBBP Объемная скорость потока Температура ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ селективного удаления и регенерации двуокиси серы из содержащего двуокись серы исходного газа, включающий: контактирование подаваемого на переработку потока газа, включающего указанный сырьевой газ, с жидким растворителем для селективной абсорбции двуокиси серы в абсорбере двуокиси серы, тем самым осуществляют перенос двуокиси серы из указанного подаваемого на переработку потока газа в указанный растворитель и получение отработавшего газа,из которого в значительной степени удалена двуокись серы, и обогащенного двуокисью серы растворителя, указанный жидкий растворитель включает, по меньшей мере, один практически не смешиваемый с водой органический сложный диэфирфосфонат формулы где R1, R2 и R3 независимо означают арил илиC1-C8-алкил, указанный органический сложный диэфирфосфонат имеет давление паров ниже приблизительно 1 Па при 25 С, растворимость воды в органическом сложном диэфирфосфонате ниже приблизительно 10 вес.% при 25 С; десорбцию двуокиси серы из обогащенного растворителя в секции для десорбции двуокиси серы с целью получения десорбированного растворителя и обогащенного двуокисью серы газа из десорбционной секции, отношение концентрации двуокиси серы в указанном газе из десорбционной секции к концентрации двуокиси серы в указанном исходном газе выше,чем приблизительно 1,1 и рециркуляцию указанного десорбированного растворителя в указанный абсорбер двуокиси серы для дальнейшей селективной аб 21 сорбции двуокиси серы из указанного сырьевого газа. 2. Способ по п.1, где указанным, по меньшей мере, одним, органическим сложным диэфирфосфонатом является диалкил-алкилфосфонат и R1, R2 и R3 независимо обозначаютC1-C6-алкил. 3. Способ по п.2, где R1, R2 и R3 одинаковые и каждый содержит более трех атомов углерода. 4. Способ по п.3, где указанный жидкий растворитель включает дибутил-бутилфосфонат. 5. Способ по п.1, где указанный исходный газ содержит приблизительно 0,1-5 об.% двуокиси серы. 6. Способ по п.5, где отношение концентрации двуокиси серы в указанном обогащенном двуокисью серы газе из десорбционной секции к концентрации двуокиси серы в указанном исходном газе равно, по меньшей мере,приблизительно 5. 7. Способ по п.6, где указанный обогащенный двуокисью серы газ из десорбционной секции содержит, по меньшей мере, 8 объемных процентов двуокиси серы. 8. Способ по п.5, где указанный содержащий двуокись серы исходный газ включает топочный газ от сгорания содержащего серу топлива или газообразные промышленные отходы операций по обжигу металлов, печи для сжигания отходов в установке Клауса или абсорбера трехокиси серы в установке по получению серной кислоты. 9. Способ по п.1, где температуру в указанном абсорбере двуокиси серы поддерживают приблизительно от 10 до 50 С. 10. Способ по п.9, где подаваемый на переработку поток газа дополнительно включает водяной пар и температура указанного жидкого растворителя, контактирующего с указанным подаваемым на переработку потоком газа, в указанном абсорбере двуокиси серы выше температуры конденсации указанного подаваемого на переработку потока газа. 11. Способ по п.1, где двуокись серы десорбируют путем контактирования указанного обогащенного растворителя с не конденсируемым, кислородсодержащим десорбирующим гaзом в указанной секции для десорбции двуокиси серы, при этом двуокись серы переходит из указанного обогащенного растворителя в указанный десорбирующий газ, что дает указанный обогащенный двуокисью серы газ из секции для десорбции и указанный десорбированный растворитель. 12. Способ по п.11, где указанный не конденсируемый кислородсодержащий десорбирующий газ включает воздух. 13. Способ по п.12, где температуру в указанной секции для десорбции двуокиси серы поддерживают приблизительно от 80 до 120 С. 22 14. Способ по п.1, где указанный обогащенный двуокисью серы газ из секции для десорбции вводят в каталитический конвертер для окисления двуокиси серы до трехокиси серы как часть кислородсодержащего поступающего в конвертер потока газа, тем самым получая конверсионный газ, включающий трехокись серы,указанный конверсионный газ приводят в контакт с серной кислотой в абсорбере трехокиси серы для абсорбции из него трехокиси серы с целью получения серной кислоты или олеума и потока отработавшего газа из абсорбера трехокиси серы, который выводят из указанного абсорбера трехокиси серы. 15. Способ по п.14, где указанный содержащий двуокись серы исходный газ включает указанный поток отработавшего газа из абсорбера трехокиси серы, так что двуокись серы регенерируют из указанного отработавшего газа для окончательной конверсии до серной кислоты или олеума. 16. Способ по п.15, где двуокись серы в указанном обогащенном двуокисью серы газе из секции для десорбции превращают в серную кислоту по контактному способу получения серной кислоты, включающему единственный абсорбер трехокиси серы. 17. Способ по п.15, где указанный каталитический конвертер включает, по меньшей мере,четыре каталитических слоя. 18. Способ по п.1, где указанный жидкий растворитель включает дибутил-бутилфосфонат, способ дополнительно включает: введение кислородсодержащего преобразованного подаваемого на переработку потока газа, включающего указанный десорбированный газ, в каталитический конвертер для окисления двуокиси серы до трехокиси серы и тем самым получение конверсионного газа, включающего трехокись серы; и контактирование указанного конверсионного газа с серной кислотой для абсорбции из него трехокиси серы в абсорбере трехокиси серы с целью получения серной кислоты и/или олеума и потока отработавшего газа из абсорбера трехокиси серы, который выводят из указанного абсорбера трехокиси серы, указанный содержащий двуокись серы исходный газ включает указанный поток отработавшего газа из абсорбера трехокиси серы, так что двуокись серы регенерируют из указанного отработавшего газа для окончательной конверсии до серной кислоты или олеума. 19. Способ селективного удаления и регенерации двуокиси серы из содержащего двуокись серы исходного газа, включающий: контактирование подаваемого на переработку потока газа, включающего указанный сырьевой газ, с жидким растворителем для селективной абсорбции двуокиси серы в абсорбере двуокиси серы, тем самым осуществляют перенос двуокиси серы из указанного подавае 23 мого на переработку потока газа в указанный растворитель и получение отработавшего газа,из которого в значительной степени удалена двуокись серы, и обогащенного двуокисью серы растворителя, указанный жидкий растворитель включает фосфорорганическое соединение, которое выбирают из сложных триэфирфосфатов,сложных диэфирфосфонатов, сложных моноэфирфосфинатов и их смесей, заместители, связанные с атомом фосфора, и органические радикалы сложноэфирной группы независимо обозначают арил или C1-C8-алкил; десорбцию двуокиси серы из указанного обогащенного растворителя в секции для десорбции двуокиси серы путем контактирования указанного обогащенного растворителя с неконденсирующимся кислородсодержащим десорбирующим газом в указанной секции для десорбции двуокиси серы, двуокись серы переводят из указанного обогащенного растворителя в указанный десорбирующий газ, получая десорбированный растворитель и обогащенный двуокисью серы газ из десорбционной секции; и рециркуляцию указанного десорбированного растворителя в указанный абсорбер двуокиси серы для дальнейшей селективной абсорбции двуокиси серы из указанного сырьевого газа. 20. Способ по п.19, где указанный не конденсирующийся, кислородсодержащий десорбирующий газ включает воздух. 21. Способ по п.1, где указанный обогащенный двуокисью серы газ из десорбционной секции подают на установку Клауса для получения элементарной серы. 22. Способ по п.21, где указанная установка Клауса включает печь для сжигания отходов,указанный содержащий двуокись серы исходный газ включает газообразные промышленные отходы от указанной печи для сжигания отходов из установки Клауса, так что двуокись серы регенерируют из указанных газообразных отходов указанной печи для сжигания отходов из установки Клауса для окончательного превращения в элементарную серу. 23. Способ по п.1, где двуокись серы десорбируют из указанного обогащенного растворителя в невосстанавливающих условиях. 24. Способ по п.23, где, по меньшей мере,порядка 90% двуокиси серы, абсорбированной в указанном обогащенном растворителе, введенном в указанную секцию для десорбции, переходит в указанный обогащенный двуокисью серы газ, выходящий из секции для десорбции. 25. Способ по п.18, где двуокись серы десорбируют из указанного обогащенного растворителя в невосстанавливающих условиях. 26. Способ по п.25, где, по меньшей мере,порядка 90% двуокиси серы, абсорбированной в указанном обогащенном растворителе, введенном в указанную секцию для десорбции, пере 001297 24 ходит в указанный обогащенный двуокисью серы газ, выходящий из секции для десорбции. 27. Способ селективного удаления и регенерации двуокиси серы из содержащего двуокись серы исходного газа, включающий: контактирование подаваемого на переработку потока газа, включающего указанный сырьевой газ и водяной пар, с жидким растворителем для селективной абсорбции двуокиси серы в абсорбере двуокиси серы, тем самым осуществляют перенос двуокиси серы из указанного подаваемого на переработку потока газа в указанный растворитель и получение отработавшего газа, из которого в значительной степени удалена двуокись серы, и обогащенного двуокисью серы растворителя, температура указанного жидкого растворителя, контактирующего с указанным подаваемым на переработку потоком газа, в указанном абсорбере выше температуры конденсации указанного подаваемого на переработку потока газа, указанный жидкий растворитель включает, по меньшей мере, один практически не смешиваемый с водой органический сложный диэфирфосфонат формулы где R1, R2 и R3 независимо обозначают арил илиC1-C8-алкил, указанный органический сложный диэфирфосфонат имеет давление паров ниже приблизительно 1 Па при 25 С, растворимость воды в органическом сложном диэфирфосфонате ниже приблизительно 10 вес.% при 25 С; десорбцию двуокиси серы из указанного обогащенного растворителя в секции для десорбции двуокиси серы с целью получения десорбированного растворителя и обогащенного двуокисью серы газа из десорбционной секции,и рециркуляцию указанного десорбированного растворителя в указанный абсорбер двуокиси серы для дальнейшей селективной абсорбции двуокиси серы из указанного сырьевого газа. 28. Способ селективного удаления и регенерации двуокиси серы из содержащего двуокись серы исходного газа, включающий: контактирование подаваемого на переработку потока газа, включающего указанный сырьевой газ, с жидким растворителем для селективной абсорбции двуокиси серы в абсорбере двуокиси серы, тем самым осуществляют перенос двуокиси серы из указанного подаваемого на переработку потока газа в указанный растворитель и получение отработавшего газа,из которого в значительной степени удалена двуокись серы, и обогащенного двуокисью серы растворителя, указанный жидкий растворитель включает, по меньшей мере, один практически не смешиваемый с водой органический сложный диэфирфосфонат формулы где R1, R2 и R3 независимо обозначают арил или C1-C8-алкил, указанный органический сложный диэфирфосфонат имеет давление паров ниже приблизительно 1 Па при 25 С и растворимость воды в органическом сложном диэфирфосфонате ниже приблизительно 10 вес.% при 25 С; десорбцию двуокиси серы из указанного обогащенного растворителя в секции для десорбции двуокиси серы для получения десорбированного растворителя и обогащенного двуокисью серы газа из десорбционной секции; и обработку указанного десорбированного растворителя для удаления контаминантов путем контактирования части указанного десорбированного растворителя с водным промывателем с целью получения двухфазной жидкой смеси, включающей водную фазу, содержащую удаленные из указанного десорбированного растворителя контаминанты, и органическую фазу, включающую десорбированный растворитель с пониженной концентрацией контаминантов, и отделение указанной органической фазы от указанной водной фазы; и рециркуляцию указанной органической фазы, включающей десорбированный раствори Фиг. 1 26 тель, в указанный абсорбер двуокиси серы для дальнейшей селективной абсорбции двуокиси серы из указанного сырьевого газа. 29. Способ по п.28, где указанный водный промыватель выбирают из группы, включающей воду и щелочной водный раствор. 30. Способ по п.28, где обработку указанного десорбированного растворителя с целью удаления контаминантов проводят периодическим способом. 31. Способ по п.28, где обработку указанного десорбированного растворителя с целью удаления контаминантов проводят непрерывным способом. 32. Способ по п.31, где указанную органическую фазу отделяют от указанной водной фазы, используя центрифужный контактор. 33. Способ по п.1, где подаваемый на переработку поток газа дополнительно включает водяной пар. 34. Способ по п.1, где абсолютная величина рабочего давления в указанном абсорбере двуокиси серы составляет приблизительно от 50 до 150 кПа. 35. Способ по п.12, где абсолютная величина рабочего давления в указанной секции для десорбции двуокиси серы составляет приблизительно от 20 до 150 кПа.

МПК / Метки

МПК: C01B 17/60, B01D 53/50

Метки: фосфорорганических, газообразных, растворителей, путем, регенерация, отходов, двуокиси, серы, применения, промышленных, удаление, селективное

Код ссылки

<a href="http://easpatents.com/15-1297-selektivnoe-udalenie-i-regeneraciya-dvuokisi-sery-iz-gazoobraznyh-promyshlennyh-othodov-putem-primeneniya-fosfororganicheskih-rastvoritelejj.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Селективное удаление и регенерация двуокиси серы из газообразных промышленных отходов путем применения фосфорорганических растворителей</a>

Похожие патенты