专利名称：从废气中除去硫化氢和/或二硫化碳的方法
技术领域：
本发明涉及一种从废气中除去硫化氢和/或二硫化碳的方法。这两种化合物，可能有一种单独地或者两种同时地存在于化学工艺过程的废气中，例如在制造人造纤维工艺过程的废气中。这两种化合物都是十分有毒的物质。假如患者曾暴露于二硫化碳(CS2)浓度在20-130mg/m3之间的气氛中，就会引起急性的和慢性的中毒并伴随产生精神上和行为上的变化。因此，对于工作环境来说，二硫化碳的最大允许浓度只有30mg/m3。
硫化氢(H2S)同样地是有毒的。当其浓度达到约5000ppm时就存在使人立刻昏迷的危险。现在对硫化氢的最大允许浓度约为15mg/m3。
用于除去H2S和CS2的已知方法主要是活性碳吸附法。对于需要单独除去硫化氢的情况，可采用一种通常使用苛性钠溶液作为洗涤剂的涤气法。所有这些方法都是昂贵的，并且这些方法本身会产生相当大量的废水。
因此本发明的目的是提供一种如上述类型的方法，但在该方法中不使用昂贵的洗涤剂，用时该方法也不产生废水。
这个问题是根据本发明按照如下的方式来解决的，就是使废气与水和溴接触，以使得在水溶液中生成硫酸和氢溴酸，有时还可能产生二氧化碳，另外用一个电解槽将所说的氢溴酸转变成溴和水。
最好是接着使硫酸浓缩，并且最好是使待净化的废气首先通过一个硫酸浓缩器，在该浓缩器中装入按此方式生成的水溶液，这样就使得这些水溶液以蒸气状态随同废气一起离开浓缩器。假如这些废气处于高温状态，那末就可以或者单独地利用它们所带的热量，或者与一个外加热源一起共同来操作该硫酸浓缩器。
顺便指出，众所周知，溴能将硫化合物转变成元素硫。这类方法的一些例子公开在美国专利2，809，930和3，401，101中。令人惊讶地发现，本发明的方法正好相反，结果是获得了硫酸，而这种硫酸可加以浓缩并可供出售。
现在通过一个较佳的实施方案并参考唯一的附图
来解释本发明，该附图概略地示出一套用于实施本发明的方法所需的装置。
如果使硫化氢和二硫化碳与溴和水接触，就可以按照例如下列反应式获得硫酸和氢溴酸
该反应的反应速度取决于气体组分扩散入气/液界面层的扩散速率，因此借助于在交换塔中适当的逆流手段可使反应速度提高。
已经发现，即使污染物的浓度很小(小于1000ppm)，也能获得满意的反应速率并可使污染物几乎完全地转变。各种化合物在存留溶液中的浓度的适合边界条件如下硫酸 50%(重量)氢溴酸 最小值5%和最大值40%溴 最大值10%(重量)为了使废气中的H2S和/或CS2发生转变而需要的溴，可根据下列反应式通过电解上述的反应产物氢溴酸HBr来加以回收
该反应产生了氢气，这种氢气被认为是有价值的并可作为副产品出售。
该电解过程在一个电解槽中进行，在此电解槽中只需很低的电压(在1.0-1.6V之间)就可使HBr分解。氢是以气相状态获得的，因此可以很容易地除去其中微量的溴和水蒸气而使其纯化。所产生的溴仍然溶解在循环液体中。
现在参考附图来解释本发明的一个具体实施方案。废气通过入口管1进入一个硫酸浓缩器2中，该浓缩器可以是，例如喷淋塔或下流接触塔的形式，这些液体被返回作为进料液。该浓缩器还通过管道3供入一种含20%(重量)硫酸和15%(重量)氢溴酸的水溶液。该废气含有例如3.0g/Nm3的二氧化硫SO2和0.3g/Nm3的硫化氢H2S并具有185℃的温度。由于在热废气与水溶液之间存在有效的热交换，全部HBr及大部分水蒸发，因此在用于气体组分的浓缩器的出口5处，废气与那些挥发组分同时出现，而在浓缩器2本体中，具有较高沸点的硫酸就得以浓缩并在经过一定的期间后以一种浓度在65-75%(重量)之间的可售产品形式从出口管4排出。如果上述的废气在一个装置中按50m3/h的流量进行处理，则以140g/h的产量生成硫酸。
上述废气在浓缩器中冷却至130℃，然后进入运行中的反应器6，这种反应器可以是例如一种具有接触部件的下流塔式反应器。在此反应器中，蒸气与废气的混合物与来自电解槽8并通过管线7进入的溶液接触，这种溶液含有0.5%(重量)的溴。以蒸气状态与废气一起进入的氢溴酸被反应器6的液体吸收，这样上述的污染物就按照上面的反应式在反应器6中与溴和水反应而生成氢溴酸HBr、硫酸H2SO4并且可能还生成二氧化碳CO2。上述的前两个产物以恒定量存在于液相中，而上述的最后一个产物则与留下的废气一起通过连接管9进入洗涤塔11，在该洗涤塔中，与液相处于平衡状态的HBr蒸气的最后剩余部分通过与水接触而被吸收。洗涤水被连续地泵吸到洗涤塔的上方。这些洗涤水的一小部分被返送回反应器6中以把所有的HBr都保留在该装置中。经过净化的废气通过管道12沿着烟囱(未示出)的方向离开该装置。这些废气实际上不再含有硫化氢。
在反应器6中所用的溴最好少于按照与污染物进行反应所需的化学计算当量。这样，虽然会使反应器的净化效果略有降低，但却避免了可能造成的溴损失。
反应器6的温度应按这样一种条件来控制，即必须使得在出口管9处的气体具有足够的湿度以便除去进料废气中的水分。通常，并不需要专门的温度控制，可让反应器按绝热的方式运行。所需的反应温度介于55至65°之间。绝大部分的液相经过通往电解槽8的管道10而离开反应器6。当需要产出含有0.5%(重量)Br2的水溶液时，在管道10中的流量至少应为32kg/h。实际上常常选择高得多的流量，例如250l/h，这样将可使管道7中的溴含量降低至0.05%(重量)。硫酸和氢溴酸的水溶液中的一部分在管道10中，按约500g/h流量通过管道3进入硫酸浓缩器2;用这种方法使硫酸从由反应器6和电解槽8所组成的循环系统中排出。
电解槽8可以由一个无隔膜的电解槽以及一些石墨电极或金属电极所组成。该电极的表面积可约为500cm2。总的槽电流约为75A而电流密度约为1.5KA/m2。槽电压在1.4-1.5V之间。这样一个电解槽的能量转换效率通常约为85%。对于一个如上述规模的电解槽来说，氢的产量可望达到30l/h，而通过管道7的溴流量可望达到200g/h。
应予指出，在这些反应中没有使用固体颗粒或泥浆状物。反应速率是高的，并且可以连续地操作，这样就可使用小尺寸的反应器。
本发明并不受限于所有的这些具体实施方案。这样，如果废气所携带的热量不足以使硫酸浓缩，这时当然可以另加一个外部的热源，这种外加热源也可使水和HBr在进入反应器6之前就汽化。如果不需要更高浓度的硫酸，这时也可省去浓缩器。原始废气中可以不含H2S而含CS2，或者二者皆有，这时其中的CS2可以按照上述的反应式而被除去。
本发明的方法的另一种效果是，通过该方法可使废气中的二氧化硫的比例显著地降低。这样，已通过实验证明，当经过处理的废气进入烟囱时，在原始废气中所含的3.0Nm3的二氧化硫就可降低到该数值的十分之一。
权利要求
1.一种用于从废气中除去硫化氢(H2S)和/或二硫化碳(CS2)的方法，其特征在于，使废气与水和溴接触，以形成硫酸(H2SO4)和氢溴酸(HBr)的水溶液，还可能生成二氧化碳，另一特征在于在一电解槽中由所说氢溴酸产生溴和水。
2.按照权利要求1的方法，其特征在于，废气首先通过一个硫酸浓缩器，进入该浓缩器的是氢溴酸(HBr)和硫酸(H2SO4)的水溶液，该水溶液由氢溴酸(HBr)随同蒸气状态废气一起带出。
3.按照权利要求2的方法，其特征在于，为了使硫酸浓缩器中的氢溴酸和水蒸发而需要的热量至少有一部分是来自废气。
4.按照权利要求1至3中任一项的方法，其特征在于，将废气与水和溴反应中所生成的产品气随后用水洗涤净化。
全文摘要
本发明涉及一种从废气中除去硫化氢(H
文档编号B01D53/77GK1066005SQ92102930
公开日1992年11月11日 申请日期1992年4月24日 优先权日1991年4月24日
发明者D·范韦尔津, H·兰根坎普 申请人:欧洲原子能联营