一种分离硫化合物的方法技术

一种从含有二氧化碳和硫化氢的气体流中分离硫化合物的方法，该气体流由废纤维素液在压力下部分氧化产生，将这种气体流供给气体洗涤系统，该法的特征在于， 气体洗涤系统有在超过常压的压力下担任的气－液接触段（５）； 气体洗涤系统有在比所述的气－液接触段（５）中的压力低得多的压力下操作的再生段（８）； 在进入气－液接触段（５）以前二氧化碳在气体中的分压超过０．２大气压； 气体在气－液接触段（５）中与碱性吸收液接触；以及从气－液接触段（５）中排出含有碱吸收硫化氢的碱性液（７），并送到再生段（８），在再生段中硫化氢从所述的含碱吸收硫化氢的液体中放出，并以气体（９）的形式排出。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种从含有二氧化碳和硫化氢的气流中分离硫化合物的方法，该气流由废纤维素液在压力下部分氧化产生，将这种气体送到气体洗涤系统。化学纸浆可用各种化学脱木质素系统以许多不同的方法制备。目前流行的工业方法称为牛皮纸或硫酸盐纤维素法。在硫酸盐煮解中，用称为白液的强碱性煮解液处理木屑，白液主要含有亚硫酸钠和氢氧化钠以及一些惰性物质和碳酸钠和硫酸钠。在煮解过程中使用的大部分化学品都通过在碱回收装置中使煮解液蒸发和燃烧的方法来回收。所用的称为黑液的煮解液含有溶解的木质素。在碱回收装置中黑液中的含硫物被还原成硫化物，它与碱金属碳酸盐一起在装置的底部形成熔融物，然后排出熔融物，用于制备新的煮解液。黑液中的有机物被氧化释放出热量在装置的上部将这些热量转化成水蒸汽。将排出的熔融物溶于水中，生成绿液。用氢氧化钙处理该溶液，此后将得到的白液再用于煮解过程。在脱木质素过程和回收过程中，化学价值的损失通过补充相应于实际损失的碱和硫来弥补。回收锅炉或碱回收装置在传统的硫酸盐纤维素过程中有重要的作用。但是，碱回收装置有许多严重的缺点，如投资费用高、能效相当低以及熔融物水爆炸的危险。另一缺点是固有的灵活性差，使得不可能优化煮解液的制备。所以，由于这些缺点和其他一些原因，毫不奇怪造纸工业已在为化学纸浆制造厂寻找用于化学品和能量回收系统的更加满意的解决办法。对目前在商业市场上介绍的传统碱回收装置的一种替代方法是基于黑液在气化反应器中部分氧化生成碱性熔融物和可燃气体。这一替代方法的决定性优点是氧化和还原出现在分开的工艺装置中，所以该系统可就能量产量和化学品制备进行优化。本专利技术涉及一种废纤维素液气化时分离硫和碱性化合物的方法。根据本专利技术，在气体过程中生成的可燃气体被送到再生气洗涤系统，从那里排出富含硫化氢的气体。含硫的废纤维素液在常压气化是已知的，硫在相当大程度上被转化成硫化氢，特别是在气化温度低于约700℃时。还已知提高气化压力可使硫在断续气相中的比例根据下平衡提高气态硫主要以H2S的形式存在，但也可以羰基硫化物(COS)和简单的硫醇形式存在。这种硫不用说是有价值的，必须回收并返回煮解化学品制备中。由于很明显的原因，无论哪种硫化合物都不能排放到大气中。在传统的回收中采用的方法是在碱回收装置中将气态硫化合物转化成硫酸盐，，并将这种硫酸盐回收。但是，由于涉及气化过程这样的循环是不经济的和技术上是复杂的。例如，在以下的专利说明书中公开了涉及黑液的加压气化和高硫化度煮解液的制备的现有
技术介绍
。美国专利4808264公开了一种方法，其中来自气化反应器的气体与水或碱液接触，然后气态硫化氢被吸收生成碱金属硫化物。然后在第一洗涤段中用循环的绿液洗涤气体，随后用含有碳酸钠或氢氧化钠的溶液洗涤，最后用水洗涤，以便完全除去在气体中残留的硫化合物。所以，在US—4808264中气态硫化合物结合在通常在纸浆制造厂的煮解液系统中出现的碱液中。在US—4808264中不可能看到本专利技术提出的分离碱和硫化合物的方法。SE—8903953—1公开了一种在还原条件下生产用于硫酸盐纸浆煮解的煮解液的方法，它与废纤维素液的气化有关，通过将纸浆制造厂中出现的硫化合物加到气化反应器中来生产。如此得到的煮解液有高的硫化物含量，并用于所谓的改进的硫酸盐煮解。SE8903953—1未公开任何一种考虑和再用在工艺气流中存在的气态硫化合物的方法。未出任何一种用于分离硫和碱的方法，这种方法是本专利技术的重要特征。CA—725072公开了一种碱煮解和回收方法，其中木材用有高硫化度的煮解液预浸渍，以便提高煮解的产率和纸浆质量。在传统的回收系统中对黑液预氧化，并回收化学品。现在有相当多的用于从合成气流中分离酸性气体和二氧化碳和硫化氢的方法可在商业上得到。最通常的方法都基于再生胺洗涤系统。也可使用基于碱金属碳酸盐的再生洗涤系统，如在US—3563695和US—3823222中详细公开的Benfield法。这类洗涤系统的共同点在于，在不直接排出和供给碱的情况下循环吸收液，这一点与本专利技术相比是决定性的差别。此外，这些洗涤系统未组合到在内部制备煮解液和基本上不含硫化物的碱的废纤维素液的气化系统中。本专利技术的主要目的是要提供一种在所述的回收系统中分离硫和碱的有效方法。本专利技术方法的特征在于，气体洗涤系统有在超过常压的压力下操作的气—液接触段；气体洗涤系统有在比所述的气—液接触段中的压力低得多的压力下操作的再生段；在进入气—液接触段以前二氧化碳在气体中的分压超过0.2大气压；气体在气—液接触段中与碱性吸收液接触；以及从气—液接触段中排出含有碱吸收硫化氢的碱性液，并送到再生段，在再生段中硫化氢从所述的含碱吸收硫化氢的液体中放出，并以气体的形式排出。根据附图进一步描述本专利技术，其中附图说明图1表示分离碱和硫的装置。将废纤维素液2与含氧气体3一起送到加压反应器1，废纤维素液在反应器中被部分氧化，因此生成熔融物和热的可燃气体。通过直接与碱液接触使热的可燃气体迅速冷却，生成的熔融物溶解在碱液中，并排出。同时，经冷却的气体被水蒸汽饱和并达到约110—200℃，对应于在相应的压力下冷却剂沸腾的温度。在25大气压反应器压力下以及提供相应于化学计量需要量45％的空气下，废硫酸盐液的部分氧化时，得到有大致以下组成的气体CO 10—15％(干气)H212—20％CH41—4％CO210—15％H2S 0.5—4％COS0.02—O.5％N2剩余部分在冷却和碱分离后，气体在换热装置4中通过热交换进一步冷却到80—180℃范围内，并送到例如吸收塔形式的气—液接触段5，在那里气体与碱性吸收液接触。气—液接触段5中的压力基本上等于气化反应器1中的压力减去管线的压降。碱性吸收液可宜为浓度2—5摩尔的碳酸钠溶液，其温度基本上等于饱和气体的温度。以下的反应出现在气—液接触段5中(l)和(l)因此二氧化碳和硫化氢被吸收在吸收液中，然后将液体从气—液接触段5中排出。就硫化氢和二氧化碳来说，例如通过改变接触时间、液/气流比和温度，可使吸收过程进行到不同的程度。为了达到选择性吸收硫化氢的目的，可加入各种类型的添加剂，如胺类。随气化气体带出的碱烟尘和碱颗粒也有效地在气—液接触器5中分出。从废纤维素液气化得到的气体还含有羰基硫化物COS，COS气体按下式在气—液接触器中通过水解的方法在很大程度上被转化。二硫化碳也在工艺气体中存在，并可通过两步水解的方法除去。第一步化成羰基硫化物和硫化氢，然后通过上述的水解方法除去。在通常的条件下，用本专利技术的气体洗涤系统可分出90％以上羰基硫化物和75—85％二硫化碳。其他可能存在的组分如硫醇、噻吩、氰化氢和氨用吸收液以不同程度被分离出。这些组分与吸收液生成不同的化合物，如硫醇盐、硫酸盐、硫代硫酸盐、硫代氰酸盐、多硫化物和元素硫，它们可在再生吸收系统中积累。本专利技术中，通过从气体洗涤系统中排出液体并从纸浆制造厂的煮解液系统和/或从气化系统的碱循环液中向气体洗涤系统补加液体来避免这样的积累。基本上不含酸性气体组分和碱烟尘的工艺气体6然后例如可用于水蒸汽锅炉或气体透平装置产生能量。从吸收塔排出的含有碱金属碳酸氢盐的液体7被送到在相当低压力下操作的再生段8，优选在大约常压或低于常压下操作。在吸收液中酸性气体组分H2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：L·斯蒂森，
申请(专利权)人：卡瓦纳碎浆处理公司，
类型：发明
国别省市：