一种富含一氧化碳的工业尾气的净化方法技术

本发明专利技术涉及一种以聚乙二醇二甲醚等复合溶剂作为吸收剂净化富含ＣＯ的工业尾气的方法，属于化工清洁生产技术领域。本方法是对富含ＣＯ工业尾气经水洗、脱水后，利用其复合溶剂在低温或常温、０．１～３．５ＭＰａ（表压）条件下，在吸收塔中进行逆流物理吸收尾气中的Ｈ２Ｓ、ＰＨ３、ＨＣＮ、ＨＦ、ＡｓＨ３等杂质组分，主要杂质组分去除率达９９％以上。吸收塔底流出的富含杂质组分的吸收液经节流减压至闪蒸器升温逸出大部分杂质组分，再加热后进入再生塔与部分回流的净化气逆流接触，进一步脱吸杂质。经再生塔解吸后的吸收液送至吸收塔循环使用，再生塔脱吸气送回净化系统进口。闪蒸器逸出的高浓度杂质气体经碱洗、或硫酸铜液洗涤后利用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种以主要成分为聚乙二醇二甲醚等复合溶剂作为吸收剂净化含高 浓度CO的工业尾气的方法，并涉及净化过程的吸收与吸收剂的解析再生工艺。属于化工清 洁生产

技术介绍
在我国能源结构中，主要以煤炭为主，随着近年来国内外煤化工技术的发展，煤 炭、焦炭在化工、冶金等重工业行业的使用量和需求量逐年增加。作为原料或燃料的煤炭和 矿石均含有一定量的有毒有害的杂质成分，而许多化工、电石以及冶金生产企业是将煤炭 或焦炭作为还原剂，其生产过程中产生大量富含CO(约90%左右)的工业尾气，因此，其尾 气中含有大量的H2s、CS2, HCN、PH3、HF、焦油以及AsH3等有害气体成分，给此类尾气的综合 利用带来很大的困难。目前，此类富含CO工业尾气的使用率极低，大部分只得燃烧排放，造 成严重的资源浪费和环境污染问题。由于黄磷尾气、电石炉尾气等富含CO的工业尾气中有害杂质种类较多，净化分离 难度较大，阻碍了这些富含CO的工业尾气的有效利用，特别是作为碳一化学合成气的利 用。目前，多数黄磷和电石生产厂家仅将其尾气用作燃料或直接以火炬燃烧放空，有效利用 率不足10%，甚至大全部排空燃烧，不仅造成了资源的极大浪费，而且燃烧尾气排放大量有 害成分，造成严重区域污染环境。以电炉法生产黄磷为例，由于其生产反应是在高温下的还原反应，所以其生产工 过程所产生的黄磷尾气中的杂质主要以还原态存在，其中磷主要是PH3和少量的P4,硫主要 是H2S和有机硫，氟主要是HF，砷主要是AsH3等，这些有毒有害的杂质成分严重限制了黄磷 尾气的进一步综合利用。国内的昆明理工大学和西南化工研究设计院在黄磷尾气净化方面 做了大量的工作。针对尾气中杂质的存在形式，目前采用的净化黄磷尾气主要的工艺过程 归纳如下。(1)水洗法对尾气进行降温、除尘，同时可除去一部分PjPH2S。由于磷的蒸汽压 随温度的降低而迅速降低，所以水洗降温后尾气中一些磷经冷凝除去，而H2S溶解在水中可 除去一部分。(2)碱洗用5% 10%的NaOH溶液通过化学反应除去大量的CO2、H2S、SO2、HF等 酸性气体。(3)催化氧化法在一些工艺过程中，为提高对黄磷尾气中磷的脱除效果，还通过 活性炭催化氧化法深度脱除磷、硫等杂质。该法是用活性炭为氧化催化剂，在黄磷尾气中配 入约的02后预热到110°C左右通过活性炭床层，磷在活性炭的催化作用下氧化为P2O3和 P2O5，由于活性炭对P2O3和P2O5的吸附量远比P4和PH3大，氧化生成的P2O3和P2O5被活性炭 表面所吸附，使尾气得以净化。一般净化It黄磷尾气约需215 4kg活性炭。吸附了 P2O3 和P2O5的活性炭可以通过水蒸气直接加热冲洗再生，然后再干燥后重复使用。(4)变温和变压吸附法为了克服以往净化技术存在的不足，近年西南化工研究设计院利用其在吸附法气体分离技术方面取得的成功经验，对吸附法净化黄磷尾气工艺进 行了实验研究，并在此基础上开发了 一种通过变温和变压吸附法从黄磷尾气净化回收一氧 化碳的工艺。目前，富含CO的电石炉尾气经过除尘和降温后也是采用水洗、碱洗等方法进行净 化处理，其净化效果十分有限，同时产生大量的废水，形成二次污染问题。由于净化气体含 硫化物、磷化物等有害气体组分仍较高，其气体也只有不足10%的主要作为锅炉燃料或合 成甲酸钠，其余都排空燃烧。聚乙二醇二甲醚(Selexol)是一种物理吸收溶剂，广泛用于天然气、氨合成气等 混合气体中H2S、C02、C0S、烃、硫醇等组分的吸收净化。我国南化公司研究院于1980年开始 对Selexol法进行研究，在此基础上开发成功NHD (—种多组分的配方溶剂)工艺，针对氨 合成气的主要组分，该研究院的研究人员测定了 H2、CO、CH4, CO2, COS、H2S、CH3SH, CS2、H2O在 NHD溶剂中的相对溶解度。由于黄磷生产过程有别于合成氨的煤造气过程，因此，黄磷工业尾气中的有害气 体组分也不同干半水煤气或水煤气以及天然气中的气体组分。而黄磷工业尾气中主要组分 是0)(约90%)，有害气体组分主要为？氏、？4、!125、!0^冊以及AsH3等。关于聚乙二醇二 甲醚(Selexol)和NHD吸收净化黄磷工业尾气工艺技术以及PH3、P4、HCN、HF以及AsH3等气 体组分在NHD中的溶解度及相关气液平衡数据等国内外文献未见报道。
技术实现思路
本专利技术的主要目的是为了解决工业过程所产生的大量的富含CO的工业废气未能 充分利用，并造成严重的环境污染问题。提供一种具有方法简便，可操作性强，实现最大效 益的资源回收利用和减少污染物排放的工业废气净化工艺方法。根据广义酸碱理论，本专利技术的原理是利用NHD复合溶剂的分子结构中既含有硬碱 性中心，有含有软酸性部分。因此，该复合溶剂对硬酸性气体和软碱性气体均有一定的溶解 能力，特别是对黄磷、电石炉尾气中特有的PH3、AsH3等软碱性气体也具有较强的溶解能力。 并且利用这些杂质气体组分能较严格地遵守亨利定律的特性，在低温、加压的条件下进行 吸收操作，在升温、减压的条件下进行解析再生操作，从而达到净化黄磷工业尾气和吸收剂 循环使用的目的。本专利技术的主要内容是1)复合溶剂的组成NHD溶剂质量分率(聚乙二醇二甲醚同系物，分子式为CH3-O-(C2H4O)n-CH3,其中η =2 8，平均分子量为250 280。) 0. 84 1. 00 ；磷酸三丁酯(TBP)质量分率0. 0 0. 10 ；二甲基亚砜(DMSO)质量分率0· 0 0. 06。2)技术方案与工艺流程(1)富含CO工业尾气经压缩机压缩至0. 1 3. 5MPa,再经冷却、水洗塔和气水分 离器去除气体中的灰分、水分和单质磷等。(2)采用上述的复合溶剂作为富含CO的工业尾气吸收操作的吸收剂，操作温度为 0 45°C，操作压力为0. 1 3. 5MPa (表压)，液气比为0. 5 4. 0 (kmol/kmol)，吸收塔高度约3 28m。富含CO的工业尾气经吸收净化处理后，总磷、总硫、总砷及氟化物等杂质除去率在99%以上，可作为工业合成原料气，也可合成氨等工业原料(燃料)。(3)上述步骤2中的吸收操作的吸收液(富液)经节流阀减压至闪蒸器升温至 30 50°C进行减压闪蒸，脱出大部分吸收的大部分杂质气体，再经加热到50 130°C后，进 入再生塔(或器)加热脱吸，并采用少部分上述的净化后的气体进行吹脱，进一步减低再生 吸收剂(贫液)的杂质气体组分的含量，从而达到吸收剂循环利用的要求。再生吸收剂送 回吸收塔循环使用。(4)上述步骤3中闪蒸器闪蒸出来的富含杂质组分(PH3、H2S、HCN、HF以及AsH3等) 的气体送入碱洗塔进行化学吸收，脱除酸性气体组分(H2S、HCN、HF等)，碱液循环使用，饱 和后，浓缩结晶，得相应的混合盐。(5)上述步骤4中，从碱洗塔塔顶出来的软碱性气体(PH3、以及AsH3等)送入CuSO4 溶液洗涤塔除去AsH3组分，产生CuAs沉淀。经CuSO4溶液洗涤的剩余气体主要是PH3和H2, 可作为气体工业原料或作为磷系助燃剂合成原料。(6)上述步骤3中的再生塔逸出的富含CO和少量杂质组分的尾气引入步骤2中压 缩机入口与工业尾气混合进入吸收系统。(7)上述步骤本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种以聚乙二醇二甲醚等复合溶剂作为吸收剂净化黄磷尾气、电石炉尾气等富含ＣＯ的工业尾气的方法，涉及其净化过程的吸收与吸收剂的解析再生工艺，其特征是：１）复合溶剂的组成：ＮＨＤ溶剂质量分率：０．８４～１．００；磷酸三丁酯（ＴＢＰ）质量分率：０．０～０．１０；二甲基亚砜（ＤＭＳＯ）质量分率：０．０～０．０６。２）采用上述的复合溶剂作为富含ＣＯ的工业尾气吸收操作的吸收剂，操作温度为０～４５℃，操作压力为０．１～３．５ＭＰａ（表压），液气比为０．５～４．０（ｋｍｏｌ／ｋｍｏｌ），吸收塔高度约３～２８ｍ。３）上述步骤２中的吸收操作的吸收液（富液）经节流阀减压至闪蒸器升温至３０～５０℃进行减压闪蒸，脱出大部分吸收的大部分杂质气体，再经加热到５０～１３０℃后，进入再生塔加热脱吸，并采用少部分上述的净化后的气体进行吹脱，进一步减低再生吸收剂（贫液）的杂质气体组分的含量，再生吸收剂送回吸收塔循环使用。４）上述步骤３中闪蒸器闪蒸出来的富含杂质组分（ＰＨ↓［３］、Ｈ↓［２］Ｓ、ＨＣＮ、ＨＦ以及ＡｓＨ↓［３］等）的气体送入碱洗塔进行化学吸收，脱除酸性气体组分（Ｈ↓［２］Ｓ、ＨＣＮ、ＨＦ等），碱液循环使用。５）上述步骤４中，从碱洗塔塔顶出来的软碱性气体（ＰＨ↓［３］、以及ＡｓＨ↓［３］等）送入ＣｕＳＯ↓［４］溶液洗涤塔除去ＡｓＨ↓［３］组分，产生ＣｕＡｓ沉淀。经ＣｕＳＯ↓［４］溶液洗涤的剩余气体主要是ＰＨ↓［３］和Ｈ↓［２］。６）上述步骤３中的再生塔逸出的富含ＣＯ和少量杂质组分的尾气引入步骤２中压缩机入口与工业尾气混合进入吸收系统。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：毕亚凡，冉迎玖，
申请(专利权)人：毕亚凡，冉迎玖，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]