BR112016008193B1 - Método para remoção de sox de gás com o uso de solução de complexo álcool-amina - Google Patents

Método para remoção de sox de gás com o uso de solução de complexo álcool-amina Download PDF

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Abstract

método para remoção de sox de gás com o uso de solução de composto álcool-amina a presente invenção refere-se a um método para remoção de sox de gás com o uso de uma solução de composto álcool-amina. etileno glicol e/ou polietileno glicol é/são misturados com um composto orgânico hidroxila e/ou carboxila de um grupo básico contendo nitrogênio para formar uma solução de composto álcool-amina, em que se faz com que a solução entre em contato com um gás contendo sox a fim de absorver o dito sox do mesmo, em que x = 2 e/ou 3. a solução de composto álcool-amina com o sox absorvido é recuperada por meio de um ou mais dentre método de aquecimento, método a vácuo, método de arraste com gás, método ultrassônico, método de micro-ondas e método de radiação, liberando dióxido de enxofre e trióxido de enxofre como subprodutos e reciclando a solução de composto álcool-amina para reuso. o presente método pode ser usado para remoção de sox de gases de combustão, gases de incinerador, gases de forno de coque, gases residuais de síntese de fábricas de corante, gases residuais de usinas de fibra química, e de outros gases de escape ou alimentação industrial contendo sox.

Description

CAMPO DA TÉCNICA
[0001] Esta invenção refere-se a um método de purificação de gás de combustão, gás residual contendo enxofre e/ou gás de material bruto industrial, em particular, a um método para remover SOx (x = 2 e/ou 3) de gás de combustão, gás residual contendo SOx e/ou gás de material bruto industrial.
ANTECEDENTES DA INVENÇÃO
[0002] O consumo e descarga do gás de combustão, gás de mate rial bruto industrial contendo enxofre e outros gases residuais estão aumentando dia após dia devido ao rápido desenvolvimento de indústrias. A descarga de gás residual contendo enxofre tem causado sérias poluições ambientais, tais como a formação de chuva ácida, corrosão de ácido de construção, doenças respiratórias e doenças de pele, etc., que são diretamente nocivas à saúde humana. Ao longo dos anos, pesquisadores científicos e tecnológicos em vários países têm estudado intensamente o processo de dessulfurização do gás de combustão, gás de material bruto industrial contendo enxofre e outros gases residuais, e acumulado muitos dados de pesquisa. A dessulfurização do gás de combustão, gás de material bruto industrial contendo enxofre e outros gases residuais tem recebido cada vez mais atenção com a crescente conscientização ambiental. Entretanto, ainda não foram feitos progressos revolucionários nas técnicas de dessulfurização do gás de combustão, gás de material bruto industrial contendo enxofre e outros gases residuais A dessulfurização do gás de combustão, gás de material bruto industrial contendo enxofre e outros gases residuais ainda é um problema desafiador.
[0003] Os processos de dessulfurização existentes do gás de combustão, gás de material bruto industrial contendo enxofre e outros gases residuais incluem essencialmente dessulfurização úmida e des- sulfurização seca. A dessulfurização úmida inclui método de lavagem com água, método de calcário e água de cal, método de solução de metal alcalino, método de solução alcalina, método de amônia e método de álcool amina. A dessulfurização seca inclui método de óxido de ferro, método de óxido de zinco, método de óxido de manganês, método de óxido de cobalto, método de óxido de cromo, método de óxido de molibdênio e método de carbono ativado. O método de lavagem com água, método de calcário e água de cal são usados na China. O método de calcário e água de cal, método de solução de metal alcalino, método de solução alcalina, método de amônia e método de álcool amina são amplamente usados em países desenvolvidos. O método de lavagem com água tem as desvantagens de que uma boa quantidade de água é consumida, a água usada não pode ser reciclada, séria poluição secundária tem sido causada pela descarga de água residual contendo enxofre e o efeito de dessulfurização é fraco. O método de calcário e água de cal é melhor do que o método de lavagem com água. Entretanto, o método de calcário e água de cal tem as desvantagens de que mais resíduos sólidos tais como sulfato de cálcio, sulfito de cálcio e carbonato de cálcio são gerados, uma boa quantidade de calcário e óxido de cálcio são consumidos, o equipamento é grande, o investimento é alto e o equipamento é inclinado a ser obstruído devido aos precipitados sólidos gerados durante o processo de absorção. Adicionalmente, hidróxido de cálcio é preferencialmente reagido com dióxido de carbono durante o processo de absorção devido ao calcário e hidróxido de cálcio que têm pequenas solubilidades em água e, então, com óxidos de enxofre, o efeito de dessulfurização de método de água de cal não é desejável. Além disso, o método de água de cal tem as desvantagens de mais descarga de dejetos e séria poluição secun- dária. O método de solução de metal alcalino, método de solução alcalina, método de amônia e método de álcool amina são essencialmente usados para a dessulfurização de gás de combustão com teor relativamente alto de dióxido de enxofre (gases de cauda de redução de minério tais como redução de minério de aço e redução de minério de cobre, em que o teor de dióxido de enxofre pode ser de até 8% ou mais), e o dióxido de enxofre removido é recuperado. Esses métodos não são adequados para a dessulfurização de gás de combustão normal devido às exigências relativamente altas para as técnicas, consumo de energia relativamente alto e alta demanda de material do equipamento. Enquanto isso, a corrosão ao equipamento é extremamente séria para todos os processos de dessulfurização atualmente usados do gás de combustão, gás de material bruto industrial contendo enxofre e outros gases residuais.
[0004] Até então, vários gases raramente são submetidos a trata mento de dessulfurização antes de serem descarregados na atmosfera. Os gases ainda têm teor relativamente alto de enxofre até mesmo se os mesmos forem submetidos ao tratamento de dessulfurização. Os métodos de dessulfurização existentes tais como método HiPure, método Benfield, método G-V, método A.D.A, método de lavagem com água, método de calcário e água de cal, método de solução de metal alcalino, método de solução alcalina, método de amônia, método de álcool amina, método de extração de tanina, e método de sulfolano, bem como os métodos de dessulfurização seca tais como método de óxido de ferro, método de óxido de zinco, método de óxido de manganês, método de óxido de cobalto , método de óxido de cromo, método de óxido de molibdênio e método de carbono ativado são essencialmente usados como métodos de dessulfurização primários para remover sulfeto de hidrogênio de gases de material bruto industrial, mas não são comumente usados para remover sulfeto de hidrogênio de gases gerais. As principais razões para isso são que esses métodos de dessulfurização têm baixa eficiência de dessulfurização, custos operacionais altos, altos investimentos em equipamento, séria corrosão ao equipamento, efeitos de dessulfurização indesejáveis, e baixa taxa de remoção para enxofre orgânico [1-3]. A técnica de dessulfuriza- ção através de metanol de baixa temperatura [4] é um método de ad- sorver fisicamente sulfeto de hidrogênio, sulfeto de carbonila, dissulfe- to de carbono e dióxido de carbono e é comumente usada para des- carbonização e dessulfurização de gases de material bruto em empreendimento de química em larga escala moderno. Entretanto, visto que o metanol tem baixo ponto de ebulição, é volátil e tem alta pressão de vapor saturado, é normalmente exigido operar sob alta pressão e à baixa temperatura (menos do que -10 °C) e, desse modo, o consumo de energia é alto, perda de metanol é séria, o processo é complicado, a operação é tediosa e o custo de operação compreensivo é alto. O método de metanol com temperatura normal [5] é um método de absorver sulfeto de hidrogênio, sulfeto de carbonila, dissulfeto de carbono e dióxido de carbono em gás através de uma solução misturada de 60% de metanol e 40% de dietanolamina e então, liberar sulfeto de hidrogênio, sulfeto de carbonila, dissulfeto de carbono e dióxido de carbono aquecendo-se e reduzindo-se a pressão. Entretanto, visto que o metanol tem baixo ponto de ebulição, é volátil, e tem alta pressão de vapor saturado, o gás liberado contém uma boa quantidade de metanol, resultando, desse modo, em composição de solução variável e séria perda de metanol. Além disso, a estabilidade química da solução é fraca pelas razões de que a dietanolamina é propenso à decomposi-ção oxidativa após ser exposta à luz do dia e ar. Portanto, após o sulfeto de hidrogênio, sulfeto de carbonila, dissulfeto de carbono e dióxido de carbono serem regenerados e liberados aquecendo-se e reduzindo- se a pressão ao adotar método de regeneração de solução, o método Claus pode ter que ser usado para converter os gases liberados contendo enxofre em enxofre. Isso leva a alto consumo de energia, séria perda de metanol e dietanolamina, processo complicado, operação tediosa e alto custo operacional compreensivo. Os métodos descritos acima são essencialmente usados para remover enxofre orgânico tais como sulfeto de hidrogênio, sulfeto de carbonila e dissulfeto de carbono em gás, mas não usados para remover SO2 e/ou SO3 em gás.
[0005] Uma solução aquosa de urotropina contendo glicerol (glice rina) é proposta para absorver SO2 em gás de combustão [6]. Entretanto, constata-se que urotropina tende a ser decomposta de modo oxida- tivo por gás oxigênio presente no gás de combustão após entrar em contato com o mesmo em experimento prático, fazendo com que a propriedade química da solução seja instável. Além disso, urotropina como um produto de química e medicina é dispendiosa e não é prontamente disponível. Portanto, esse método fracassa em ser amplamente usado devido a altos custos operacionais e desempenho de dessulfurização instável.
[0006] Uma solução tamponada de ácido acético e amônia con tendo Fe2+ e Fe3+ [7-9] tem sido usada para a dessulfurização de gás de semiágua, que tem eficiência de dessulfurização relativamente alta e corrosão relativamente baixa. Entretanto, a solução é instável devido a efeito iônico e efeito de sal. No método de descarbonização catalisada de solução alcalina de ferro, dessulfurização e decianação de gás, uma solução aquosa de substância alcalina contendo íons de ferro é usada para absorver o enxofre no gás. Esse método pode ser usado para remover vários tipos de enxofre e tem efeito de dessulfurização melhor do que o método de dessulfurização úmida convencional para o gás que tem baixo teor de enxofre. Entretanto, os íons de ferro são instáveis na solução alcalina e uma grande quantidade de precipitado de hidróxido férrico ou hidróxido ferroso será produzida. De modo si- multâneo, uma grande quantidade de precipitado de sulfeto férrico ou sulfeto ferroso será produzida quando a solução alcalina de ferro entrar em contato com gás contendo sulfeto. Desse modo, o teor de íons de ferro na solução diminui rapidamente e o efeito de dessulfurização reduz significativamente. Além disso, o fenômeno de obstruir a torre de dessulfurização ocorrerá. Portanto, esse método não é adequado para a dessulfurização de gás que tem alto teor de enxofre [10]. A fim de aperfeiçoar essa situação, tentou-se realizar a dessulfurização através de "solução alcalina de ferro" contendo micro-organismos sob pressão normal ou pressão aumentada e um bom efeito de dessulfurização é alcançado [11]. Adicionalmente, é sugerido absorver sulfeto de hidrogênio através de solução de etileno glicol, ou éster de etileno glicol ou éter de monometila de dietileno glicol. Então, o gás dióxido de enxofre é soprado na solução orgânica com sulfeto de hidrogênio absorvido, e sulfeto de hidrogênio é reagido com dióxido de enxofre para produzir enxofre de modo a permitir que a solução orgânica seja regenerada e reciclada para uso[12-14]. Embora o método para regenerar a solução de etileno glicol contendo sulfeto de hidrogênio por dióxido de enxofre seja muito simples, o dióxido de enxofre é limitado em suprimento e não é prontamente disponível. Além disso, é exigido dispositivo especial e medida de segurança durante transporte. Portanto, esse método tem desvantagens em que o custo operacional é alto e a medida de segurança é estrita. É proposto absorver sulfeto de hidrogênio, enxofre or-gânico e água em gás natural ou outros gases através de solução de etileno glicol ou uma solução misturada de etileno glicol e alcanolami- na, ou uma solução misturada de etileno glicol, alcanolamina, e carbonato de sódio ou solução de éter dimetílico de etileno glicol ou éter di- metílico de dietanol ou uma solução aquosa misturada de dietilamina, dietileno glicol, trietileno glicol e éter metílico de trietileno glicol, ou uma solução misturada de amina e acetaldeído, ou uma solução aquosa misturada de éter monometílico de dietileno glicol e nitrilotria- cetato férrico [15-23]. Entretanto, atualmente esses processos descritos acima são apenas usados na dessulfurização de gás de material bruto industrial em larga escala para remover sulfeto de hidrogênio, sulfeto de carbonila e dissulfeto de carbono, mas não usados na dessulfuriza- ção de gás de combustão e outros gases residuais para remover SOx (incluindo dióxido de enxofre e/ou trióxido de enxofre).
[0007] As técnicas de patente anteriores de "Method for removing SOx from gas by polyethylene glycol (Patente n° ZL200910009058.1)" e "Method for removing SOx from flue gas by ethylene glycol (Patente n° ZL200710110446.X)" dos presentes requerentes têm bons efeitos de dessulfurização durante testes de produção industrializados. Entretanto, uma pequena quantidade das soluções de etileno glicol e polieti- leno glicol se deteriorará durante a regeneração através de aquecimento, que aumentará os custos operacionais e afetará eficiências de dessulfurização. Constatou-se que o dióxido de enxofre ou trióxido de enxofre interage essencialmente com grupos hidroxila nas moléculas de etileno glicol ou polietileno glicol e, simultaneamente, é ligado de modo fraco à ligação de éter em polietileno glicol ao interagir com eti- leno glicol ou polietileno glicol. Os mecanismos de interação são conforme a seguir:
[0008] Assumindo etileno glicol e dietileno glicol como exemplos apenas, as reações químicas são conforme a seguir:
Figure img0001
[0009] As ligações fracas a seguir ocorrerão além das reações principais acima:
Figure img0002
[0010] As reações indesejáveis a seguir ocorrerão durante a regeneração através de aquecimento:
Figure img0003
sulfiπato de etileπo glicol
Figure img0004
sulfoπato de etileπo glicol
Figure img0005
sulfiπato de dietileπo glicol
Figure img0006
sulfoπato de dietileπo glicol
[0011] A partir dos resultados de pesquisa atual dos presentes re querentes, pode ser visto que essas reações indesejáveis podem ser reações irreversíveis. Ou seja, não há até então nenhuma maneira de reverter essas reações indesejáveis. Os sulfinatos e sulfonatos resultantes não podem ser regenerados para liberar dióxido de enxofre ou trióxido de enxofre. A capacidade da solução de absorver enxofre diminuirá na medida em que a quantidade de sulfinatos e sulfonatos na solução aumenta. A solução deteriora, danificando, desse modo, o sistema e tornando, até mesmo, o sistema não aproveitável. REFERÊNCIAS: [1] Benson, H.E. Parrish, R.W. (1974) HiPure Process Removes CO2/H2S. Hydrocarbon Processing, abril, 81-82. [2] Jenett, E. (1962), Giammarco-Vetrocoke Process. The Oil and Gas Journal. 30 de abril, 72-79. [3] F.C. Riesenfeld, A.L. Kohl, traduzido por Yusheng Shen, <Gas Purification>, Beijing, China Architecture & Building Press, 1982. [4] Wenbin Dai, Hongqing Tang, <Computer and Applied Chemistry>, 1994, 11 (1), 44-51. [5] Bin Ma, <Coal Chemical Industry>, 1994, n° 68, 35-38. [6] Zh. Prikl. Khim. (S. Peterburg), 66(10), 2383- 2385(Russian), 1993. [7] Xionghui Wei, Qianhuan Dai, Zhongming Chen, Kesheng Shao, Chending Zhang, (1998) Principle of Desulfurization by Buffer Aqueous Solution of Alkaline Iron Salt, Journal of Chemical Engineering, 49(1), 48-58. [8] Xionghui Wei, (1994) Novel method of Desulfurization and Deoxygenation for Semi-water Gas, publicação de patente n° CN 1087110. [9] Xionghui Wei, (1996) Decarbonization and Desulfurization Method by Pressurized Iron-alkaline Solution, publicação de patente n° CN 1133817. [10] Xionghui Wei, Meihua Zou, Fenghui Wei, (1999) De-carbonization, Desulfurization and Decyanation Method for Gas by Iron-alkaline Solution via Catalysis, patente n° CN ZL99100596.1. [11] Xionghui Wei, (2002) Desulfurization Method for Gas by Biochemical Iron-alkaline Solution via Catalysis, patente n° CN ZL02130605.2. [12] Galeeva R. G., Kamalov Kh. S., Aminov M. Kh., Gafia- tullin R. R., Mitina A. P., Bakhshijan D. Ts., Safin G. R., Levanov V. V., Installation for Complete purification of Petroleum and Natural Gases, RU2070423C1. [13] Biedermann, Jean-Michel, Process for Eliminating Hydrogen Sulphide Contained in Gas Mixture, PCT/FR83/00174. [14] Biedermann, Jean-Michel, etc., Process for Eliminating Hydrogen Sulphide Contained in Gas Mixture, FR2532190-A1. [15] Muraoka Hiromitsu, Dehydration Method by Ethylene Glycol, JP62-95118A. [16] Patente alemã, Dehydration Method by Ethylene Glycol, DT2333708A1. [17] A Patente da União Soviética Anterior, SU1611411A1. [18] Komuro Takeyong, JP6-228573A. [19] A Patente da União Soviética Anterior, SU655410A. [20] WYSCHOFSKY Michael, HOBERG Dirk, Method for the Separation of Gaseous Components from Technical Gases by Means of Ethylene Glycol Dimethyl Ethers at Low Temperatures, WO03011432A1(PCT/EP02/07915). [21] A Patente da União Soviética Anterior, SU927282B. [22] DILLON Edward Thomas, Composition and Method for Sweetening Hydrocarbons, WO9007467A1(PCT/US89/05742). [23] Zaida Diaz, Process for the Removal of H2S and CO2 from Gaseous Streams, US4368178.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO
[0012] A fim de abordar as deficiências descritas acima nas paten- tes anteriores dos presentes requerentes de "Method for removing SOx from gas by polyethylene glycol (Patente no ZL200910009058.1)" e "Method for removing SOx from flue gas by ethylene glycol (Patente no ZL200710110446.X)", aumentar a capacidade de dessulfurização e evitar ou reduzir significativamente a geração de sulfinatos e sulfonatos, a invenção fornece um método para remover SOx de gás de combustão através de uma solução de complexo álcool-amina feita misturando-se etileno glicol e/ou polietileno glicol com composto orgânico hidroxila que tem grupo básico contendo nitrogênio e/ou composto orgânico carboxila que tem grupo básico contendo nitrogênio. Após realizar uma pesquisa extensiva, constatou-se que o etileno glicol e/ou polietileno glicol irá interagir com o composto orgânico hidroxila que tem grupo básico contendo nitrogênio e/ou composto orgânico carboxi- la que tem grupo básico contendo nitrogênio para formar um associado estável através de ligações de hidrogênio e, desse modo, a estabilidade da solução de complexo álcool-amina é significativamente aprimorada, aumentando consideravelmente, desse modo, a resistência ácida e básica da solução de complexo álcool-amina. Sob a ação de ácido forte ou base forte, ou na condição de desidratação térmica, as ligações de hidrogênio associadas formadas desidratarão parcialmente para formar ligações de éter ou ligações de éster. Nessa circunstância, a solução será mais estável.
[0013] Para ilustrar o mecanismo de associação de ligação de hidrogênio da solução de complexo álcool-amina de acordo com a invenção, etileno glicol e etanolamina, dietileno glicol e etanolamina, etileno glicol e trietanolamina, dietileno glicol e trietanolamina, etile- no glicol e sal dissódico EDTA, bem como dietileno glicol e sal dis- sódico EDTA são exemplificados. Entretanto, não se destina a limitar que a solução de complexo álcool-amina, de acordo com a invenção apenas consista em etileno glicol e/ou dietileno glicol e eta- nolamina e/ou trietanolamina e/ou sal dissódico EDTA. Em vez disso, a solução de complexo álcool-amina de acordo com a invenção consiste em etileno glicol e/ou polietileno glicol e composto orgânico hidroxila que tem grupo básico contendo nitrogênio e/ou composto orgânico de ácido carboxílico que tem grupo básico contendo nitrogênio e/ou composto orgânico carboxilato que tem grupo básico contendo nitrogênio.
Figure img0007
Figure img0008
[0014] Constatou-se através de estudo que a solubilidade de EDTA (incluindo vários sais de EDTA) em polietileno glicol se torna menor e menor à medida que o grau de polimerização de polietileno glicol aumenta. Quando o grau de polimerização de polietileno glicol for mais do que 12, EDTA (incluindo vários sais de EDTA) é praticamente insolúvel em polietileno glicol. Portanto, a fim de aumentar a solubilidade de EDTA (incluindo vários sais de EDTA) em polietileno glicol, uma quantidade apropriada de etileno glicol ou polietileno glicol que tem um grau de polimerização de menos do que 8 pode ser adicionada ao polietileno glicol.
[0015] No método de dessulfurização através de solução de com- plexo álcool-amina de acordo com a presente invenção, primeiro, a solução de complexo álcool-amina é usada para absorver SOx (x = 2 e/ou 3) no gás e, então, a solução de complexo álcool-amina com SOx absorvido é regenerada através de um ou mais dentre método de aquecimento, método a vácuo, método de arraste com gás, método ultrassônico, método de micro-ondas e método de radiação, e a solu-ção de complexo álcool-amina regenerada é reciclada para uso. Quando a solução de complexo álcool-amina regenerada tiver teor de água relativamente alto e os efeitos de dessulfurização forem influenciados, é necessário remover água da solução de complexo álcool- amina. Os métodos para remover água incluem método de destilação através de aquecimento, método de absorção com absorvente de água ou combinação dos mesmos. A solução de complexo álcool- amina com água removida é reciclada para uso.
[0016] De acordo com o método de dessulfurização através de so lução de complexo álcool-amina da presente invenção, não há exigências especiais para o teor total de SOx no gás contendo enxofre antes de dessulfurização. Entretanto, a fim de alcançar um melhor efeito de dessulfurização, é preferencial que o teor total de SOx no gás contendo enxofre deva ser menos do que 99,9% (por cento em volume).
[0017] No método de dessulfurização através de solução de com plexo álcool-amina, de acordo com a presente invenção, não há restrições estritas nas condições de processamento. Entretanto, é preferencial que a absorção seja realizada sob uma pressão normal ou aumentada e a temperatura de absorção seja preferencialmente -20 - 80 °C. A seguir, a solução de complexo álcool-amina com SOx absorvido é regenerada por um ou mais dentre método de aquecimento, método a vácuo, método de arraste com gás, método ultrassônico, método de micro-ondas e método de radiação. Preferencialmente, a temperatura de regeneração é 0 a 300 °C.
[0018] A solução de complexo álcool-amina é um fluido líquido formado misturando-se etileno glicol e/ou polietileno glicol com composto orgânico hidroxila que tem grupo básico contendo composto orgânico de nitrogênio e/ou ácido carboxílico que tem grupo básico contendo composto orgânico de nitrogênio e/ou carboxilato que tem grupo básico contendo nitrogênio, em que o teor total percentual em massa de etileno glicol e/ou polietileno glicol e composto orgânico hidroxila que tem grupo básico contendo composto orgânico de nitrogênio e/ou ácido carboxílico que tem grupo básico contendo composto orgânico de nitrogênio e/ou carboxilato que tem grupo básico contendo nitrogênio é mais do que ou igual a 80%, e o teor percentual em massa de água é menor do que 20%.
[0019] No método de dessulfurização através de solução de com plexo álcool-amina de acordo com a presente invenção, quando a solução de complexo álcool-amina com SOx absorvido é regenerada por um ou mais dentre método de aquecimento, método a vácuo, método de arraste com gás, método ultrassônico, método de micro-ondas e método de radiação, o dióxido de enxofre e/ou trióxido de enxofre são subprodutos.
[0020] O princípio fundamental da invenção é conforme a seguir:
[0021] Para melhor explicar o princípio da presente invenção, dieti- leno glicol e trietanolamina e/ou sal dissódico EDTA são exemplificados. Entretanto, não significa que a solução de complexo álcool-amina de acordo com a presente invenção, seja limitada à solução que consiste em dietileno glicol e trietanolamina e/ou sal dissódico EDTA. Adicionalmente, não se pode interpretar como limitantes as reivindicações da presente invenção.
[0022] As reações de absorção a seguir ocorrem quando um gás de combustão ou outro gás contendo SOx entra em contato com a solução de complexo álcool-amina:
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[0023] A solução de complexo álcool-amina com dióxido de enxo fre e trióxido de enxofre absorvidos é convertida em um licor rico, flui para fora a partir da base de torre de dessulfurização e flui para o regenerador para ser regenerada por um ou mais dentre método de aquecimento, método a vácuo, método de arraste com gás, método ultrassônico, método de micro-ondas e método de radiação, liberando dióxido de enxofre e/ou trióxido de enxofre de alta pureza. As reações de regeneração a seguir ocorrerão no regenerador para o licor rico.
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[0024] Constatou-se através de estudo experimental que a capaci dade de a solução de complexo álcool-amina absorver enxofre irá diminuir significativamente quando a solução de complexo álcool-amina contiver água. Portanto, a água contida na solução de complexo álco- ol-amina deve ser removida o máximo possível. Quanto menor o teor de água, melhor o efeito de dessulfurização. Entretanto, em dessulfuri- zação prática, é impossível remover completamente a água da solução de complexo álcool-amina. A fim de reduzir o custo de remoção de água de maneira razoável enquanto garante que a solução de complexo álcool-amina pode absorver enxofre de modo eficaz, o teor percentual em massa de água na solução de complexo álcool-amina pode ser diminuído para 20% ou menos.
[0025] A solução de complexo álcool-amina regenerada (doravan te, simplesmente denominada "solução de dessulfurização") é reciclada para uso.
[0026] A fim de alcançar o princípio fundamental descrito acima, dois processos são projetados. O primeiro processo é um processo de dessulfurização e absorção, e o segundo processo é um processo de regeneração da solução de dessulfurização. Os métodos de regeneração usados no processo de regeneração da solução de dessulfuriza- ção incluem método de aquecimento, método a vácuo, método de arraste com gás, método ultrassônico, método de micro-ondas e método de radiação.
[0027] O primeiro processo é descrito conforme a seguir: O pro cesso de dessulfurização e de absorção pode ser um processo atmos-férico de absorção ou um processo de absorção pressurizado. O processo de dessulfurização e absorção é mostrado na Figura 1. O processo de dessulfurização e de absorção ocorre na torre de dessulfuri- zação. Normalmente, o gás contendo SOx é alimentado na torre de dessulfurização a partir da base da torre de dessulfurização. A solução de dessulfurização regenerada (normalmente denominada "licor pobre") é carregada na torre de dessulfurização a partir do topo da torre de dessulfurização. Na torre de dessulfurização, o gás contendo SOx entra em contato com a solução de dessulfurização em contracorrente e o SOx no gás é absorvido pela solução de dessulfurização. Então, o gás com SOx removido é descarregado do topo da torre de dessulfuri- zação. A solução de dessulfurização com SOx absorvido no gás é convertida em "licor rico". O "licor rico" é descarregado da base da torre de dessulfurização e, então, flui para o processo de regeneração. Alterna-tivamente, tanto o gás como a solução de dessulfurização podem ser carregados na torre de dessulfurização a partir do topo da torre de dessulfurização durante o processo de absorção. A absorção é realizada de modo concomitante na torre de dessulfurização.
[0028] O segundo processo é o processo de regeneração da solu ção de dessulfurização. Os métodos de regeneração usados incluem método de aquecimento, método a vácuo, método de arraste com gás, método ultrassônico, método de micro-ondas e método de radiação.
[0029] O diagrama de fluxo esquemático da regeneração através de método de aquecimento é mostrado na Figura 2. O "licor rico" de dessulfurização com SOx absorvido é carregado em um regenerador de aquecimento e regenerado através de aquecimento para liberar SO2 e/ou SO3. A solução de dessulfurização regenerada através de aquecimento é geralmente denominada "licor semipobre" ou "licor pobre de dessulfurização". O "licor semipobre" ou "licor pobre" pode ser transferido diretamente para o processo de dessulfurização e absorção a ser usado repetidamente. Alternativamente, o mesmo pode ser transferido para outro regenerador para regeneração adicional através de outro método de regeneração e, então, transferido para o processo de dessulfurização e absorção a ser usado repetidamente.
[0030] O diagrama de fluxo esquemático da regeneração através de método a vácuo é mostrado na Figura 3. O "licor rico" de dessulfuri- zação com SOx absorvido é carregado em um regenerador a vácuo e regenerado através de evacuação para liberar SO2 e/ou SO3. A solução de dessulfurização regenerada através de evacuação é geralmente denominada "licor semipobre" ou "licor pobre" de dessulfurização. O "licor semipobre" ou "licor pobre" pode ser transferido diretamente para o processo de dessulfurização e absorção a ser usado repetidamente. Alternativamente, o mesmo pode ser transferido para outro regenerador para regeneração adicional por outro método de regeneração e, então, transferido para o processo de dessulfurização e absorção a ser usado repetidamente.
[0031] O diagrama de fluxo esquemático da regeneração através de método de arraste com gás é mostrado na Figura 4. O "licor rico" de dessulfurização com SOx absorvido é carregado em um regenerador de arraste com gás. Um gás inerte (tais como nitrogênio, argônio e vapor d’água, etc.) é alimentado a partir da base do regenerador de ar- raste com gás. SO2 e/ou SO3 são realizados a partir do "licor rico" de dessulfurização pelo gás inerte, e a solução de dessulfurização é re-generada. A solução de dessulfurização regenerada através de arraste com gás é geralmente denominada "licor semipobre" ou "licor pobre" de dessulfurização. O "licor semipobre" ou "licor pobre" pode ser transferido diretamente para o processo de dessulfurização e absorção a ser usado repetidamente. Alternativamente, o mesmo pode ser transferido para outro regenerador para regeneração adicional por outro método de regeneração e, então, transferido para o processo de des- sulfurização e absorção a ser usado repetidamente.
[0032] O diagrama de fluxo esquemático da regeneração através de método ultrassônico e/ou método de micro-ondas ou método de radiação é mostrado na Figura 5. O "licor rico" de dessulfurização com SOx absorvido é carregado em um regenerador ultrassônico e/ou micro-ondas ou radiação e regenerado através de irradiação ultrassônica e/ou micro-ondas ou radiação para liberar SO2 e/ou SO3. A solução de dessulfurização regenerada através de ultrassônico e/ou micro-ondas ou radiação é geralmente denominada "licor semipobre" ou "licor pobre" de dessulfurização. O "licor semipobre" ou "licor pobre" pode ser transferido diretamente para o processo de dessulfurização e absorção a ser usado repetidamente. Alternativamente, o mesmo pode ser transferido para outro regenerador para regeneração adicional por outro método de regeneração e, então, transferido para o processo de dessulfurização e absorção a ser usado repetidamente.
[0033] O processo de regeneração, de acordo com a presente in venção, pode adotar dois ou mais dentre o método de aquecimento, método a vácuo, método de arraste com gás, método ultrassônico, método de micro-ondas e método de radiação descrito acima em um regenerador.
[0034] Quando a solução de complexo álcool-amina regenerada tem teor de água relativamente alto e os efeitos de dessulfurização forem influenciados, é necessário remover água da solução de complexo álcool-amina. Os métodos para remover água incluem método de destilação através de aquecimento, método de absorção com absorvente de água ou combinação dos mesmos. A solução de complexo álcool-amina com água removida é reciclada para uso.
[0035] A solução de dessulfurização da solução de complexo álcool- amina, de acordo com a invenção, é uma solução formada misturando-se etileno glicol ou polietileno glicol, ou uma solução misturada de etileno gli- col e polietileno glicol com composto orgânico hidroxila/carboxila que tem grupo básico contendo nitrogênio. Em uma modalidade da presente in-venção, o polietileno glicol pode ser polietileno glicol que tem um único grau de polimerização, ou uma solução misturada de polietileno glicóis que tem diferentes graus de polimerização. Em uma modalidade da presente invenção, o composto orgânico hidroxila/carboxila que tem grupo básico contendo nitrogênio pode ser composto orgânico hidroxila que tem grupo básico contendo nitrogênio, ou composto orgânico de ácido carboxílico que tem grupo básico contendo nitrogênio, ou composto orgânico de car- boxilato que tem grupo básico contendo nitrogênio, ou qualquer combina-ção dos mesmos. O composto orgânico hidroxila que tem grupo básico contendo nitrogênio descrito no presente documento é composto alcoola- mina (tais como, monometanolamina, dimetanolamina, trimetanolamina, monoetanolamina, dietanolamina, trietanolamina, N,N-dimetil etanolamina, N,N-dietil etanolamina, N,N-di-isopropil etanolamina, N-metil dietanolami- na, monopropanolamina, dipropanolamina, tripropanolamina, isopropano- lamina, di-isopropanolamina, tri-isopropanolamina, monobutanolamina, dibutanolamina, tributanolamina, N-hidroxietiletilenodiamina, N,N’-di- hidroxietiletilenodiamina, N,N-di-hidroxietil anilina, N-etil-N-hidroxietil anili-na, N-metil-N-hidroxietil anilina, o-aminofenol, m-aminofenol, p-aminofenol, 2,4,6-tri(dimetilaminometil)fenol, 3-dietilaminofenol, 2-amino-5-nitrofenol, aminotiaoximoácido, N-metilpirrolidinil álcool, 2,4-diamino-6-hidroxi pirimi- dina, ácido cianúrico , 2-(2’-hidroxi-5’-metilfenil)benzotriazol, ácido Gama, ácido J, fenilácido J, ácido Chicago e seus sais, ácido H e seus sais, ácido di-J, ácido vermelho e seus sais e similares). O composto orgânico de ácido carboxílico que tem grupo básico contendo nitrogênio é um composto orgânico que compreende tanto grupo ácido carboxílico como grupo amina em uma molécula (mais do que um grupo ácido carboxílico pode ser compreendido na mesma molécula, ou mais do que um grupo amina pode ser compreendido na mesma molécula, e os grupos amina podem ser grupos amina primária, grupos amina secundária, grupos amina terciária ou grupos amônio quaternário) (tais como, vários aminoácidos, EDTA, ácido nitrilotriacético, ácido cianoacético, ácido hipúrico, ácido o- aminobenzoico, ácido m-aminobenzoico, ácido p-aminobenzoico, ácido o- aminofenilacético, ácido p-aminofenilacético, ácido o-aminofenilpropiônico, ácido m-aminofenilpropiônico, ácido p-aminofenilpropiônico, ácido o- aminofenilbutírico, ácido m-aminofenilbutírico, ácido p-aminofenilbutírico, ácido o-aminofenilpentoico, ácido m-aminofenilpentoico, ácido p- aminofenilpentoico, ácido o-aminofenil-hexílico, ácido m-aminofenil- hexílico, ácido p-aminofenil-hexílico, ácido isonicotínico, ácido 2,3-pirazina dicarboxílico e similares). O composto orgânico de carboxilato que tem grupo básico contendo nitrogênio é composto orgânico de carboxilato que compreende tanto grupo ácido carboxílico como grupo amina em uma molécula (mais do que um grupo ácido carboxílico pode ser compreendido na mesma molécula, pelo menos um dos quais são ligados com íons tais como íon de amônio e/ou íon de sódio e/ou íon de potássio e/ou íon de magnésio e/ou íon de cálcio e/ou íon de metal de transição para formar carboxilato, ou mais do que um grupo amina pode ser compreendido na mesma molécula, e os grupos amina podem ser grupos amina primária, grupos amina secundária, grupos amina terciária ou grupos amônio quaternário) (tais como, vários sais de aminoácido, sais de EDTA, sais de áci- do nitrilotriacético, sais de ácido cianoacético, sais de ácido hipúrico, sais de ácido o-aminobenzoico, sais de ácido m-aminobenzoico, sais de ácido p-aminobenzoico, sais de ácido o-aminofenilacético , sais de ácido m- aminofenilacético, sais de ácido p-aminofenilacético, sais de ácido o- aminofenilpropiônico, sais de ácido m-aminofenilpropiônico, sais de ácido p-aminofenilpropiônico, sais de ácido o-aminofenilbutírico, sais de ácido m- aminofenilbutírico, sais de ácido p-aminofenilbutírico, sais de ácido o- aminofenilpentoico, sais de ácido m-aminofenilpentoico, sais de ácido p- aminofenilpentoico, sais de ácido o-aminofenil-hexílico, sais de ácido m- aminofenil-hexílico, sais de ácido p-aminofenil-hexílico, sais de ácido iso- nicotínico, sais de ácido 2,3-pirazina dicarboxílico e similares).
[0036] Na solução de complexo álcool-amina de acordo com a in venção, o teor de etileno glicol, ou polietileno glicol, ou a mistura de etileno glicol e polietileno glicol é mais do que ou igual a 50% (teor de massa), o teor de composto orgânico hidroxil/carboxil que tem grupo básico contendo nitrogênio é na faixa de 0,1% a 30% (teor de massa), e o teor de água é menos do que 20% (teor de massa).
[0037] A fim de aperfeiçoar a capacidade da solução de complexo álcool-amina para absorver enxofre, uma determinada quantidade de aditivos pode ser adicionada à solução de complexo álcool-amina de acordo com a invenção. Os aditivos podem ser aminas orgânicas, amidas, sulfonas, sulfóxidos, ácidos orgânicos, sais de ácido orgânico e compostos metalorgânicos. As aminas orgânicas incluem alquilami- nas (por exemplo, aminas alifáticas tais como monometilamina, dimeti- lamina, trimetilamina, monoetilamina, dietilamina, trietilamina, mono- propilamina, dipropilamina, tripropilamina, n-propilamina, iso- propilamina, monobutilamina, dibutilamina, tributilamina, n-butilamina, sec-butilamina, iso-butilamina, terc-butilamina, etilenodiamina, propa- nodiamina, hexametilenodiamina, trietilenodiamina, dietilenotriamina, trietilenotetraamina, tetraetilenopentaamina, polietilenopoliamina), e aminas aromáticas (tais como anilina, N-metilanilina, N-etilanilina, N- propilanilina, N-butilanilina, N,N-dimetilanilina, N,N-dietilanilina, N,N- dipropilanilina, N,N-dibutilanilina, fenilenodiamina, alfa-naftilamina, anilina halogenada, nitroanilina, anilina sulfônica e similares). As amidas incluem formilamida, acetamida, DMF, MDEA, formanilida, acetanilida, propionanilida, butirilanilida, benzildimetilamina, benzildietilamina, ben- zildimetilpropilamina, benzildibutilamina e similares. As sulfonas e sul- fóxidos incluem dimetil sulfona, dietil sulfona, dipropil sulfona, dibutil sulfona, bis-hidroxietil sulfona e similares, dimetil sulfóxido (DMSO), dietil sulfóxido, dipropil sulfóxido, dibutil sulfóxido e similares. Os ácidos orgânicos incluem monoácidos orgânicos, diácidos orgânicos, triá- cidos orgânicos, e poliácidos orgânicos e similares. Os sais de ácido orgânico incluem sais de ácido orgânico de metais alcalinos, metais terrosos alcalinos e metais de transição (tais como sais de ácido salicí- lico, sais de ácido tanino, sais de ácido gálico, sais de ácido cítrico e similares). Os compostos metalorgânicos incluem compostos metalor- gânicos de transição e similares. Um, dois ou mais dos aditivos descritos acima podem ser adicionados à solução de complexo álcool- amina. Os aditivos estão presentes na solução de complexo álcool- amina em um teor de menos do que 10% (teor de massa).
[0038] Quando comparado com o processo de dessulfurização úmido convencional (por exemplo processo de dessulfurização de cálcio, e processo de dessulfurização de amina), a invenção tem as vantagens a seguir. (1) O processo de dessulfurização úmido convencional só pode ser aplicado à dessulfurização de gás que tem teor de enxofre relativamente baixo. O método de dessulfurização através de solução de complexo álcool-amina de acordo com a invenção pode ser aplicado à dessulfurização de gás que tem baixo teor de enxofre e gás que tem alto teor de enxofre. (2) Para o processo de dessulfurização úmido convencional, precipitado insolúvel de sal de cálcio ou sal de amônio será produzido durante todo o processo de dessulfurização e regeneração, fazendo com que equipamentos e canos sejam obstruídos. Para o método de dessulfurização através de solução de complexo álcool-amina de acordo com a invenção, não há substancialmente nenhum precipitado insolúvel de sal de cálcio ou sal de amônio. (3) Para o processo de dessulfurização úmido convencional usado para remover enxofre de gás de combustão, os subprodutos são sulfato de cálcio e sulfito de cálcio, ou sulfato de amônio e sulfito de amônio. Para o método de dessulfurização através de solução de complexo álco- ol-amina, de acordo com a invenção, os subprodutos são dióxido de enxofre e/ou trióxido de enxofre de alta pureza, que têm amplos mercados e aplicações significativas como materiais químicos brutos importantes. (4) Para as técnicas de patente anteriores dos presentes requerentes de "Method for removing SOx from gas by polyethylene glycol (Patente no ZL200910009058.1)" e "Method for removing SOx from flue gas by ethylene glycol (Patente no ZL200710110446.X)", alguns sulfinatos e sulfonatos serão produzidos durante a operação, de modo que a capacidade da solução para absorver enxofre diminua, e a solução deteriore, danificando, desse modo, o sistema e tornando até mesmo o sistema não aproveitável. Para o método de dessulfurização através de solução de complexo álcool-amina, de acordo com a invenção, sulfinatos e sulfonatos não serão produzidos na solução durante a operação, e a solução não se deteriorará. Portanto, a solução é estável e, desse modo, a operação é estável. Além disso, de acordo com o método de dessulfurização através de solução de complexo álcool- amina da invenção, o enxofre em gás pode ser purificado de modo suficiente e o teor de enxofre total em gás pode ser diminuído de modo constante para 50 mg/m3 ou menos. A razão de gás/líquido da dessul- furização é grande, e o consumo de energia é baixo. Adicionalmente, o custo de funcionamento é baixo, o período de operação é curto, o in- vestimento é pequeno e a operação é simples.
[0039] O método de dessulfurização através de solução de com plexo álcool-amina de acordo com a invenção, tem aplicações industriais amplas e pode ser usado para dessulfurização de gás de combustão, gás de queima, gás de forno de coque, gás residual de síntese de fábricas de corante, gás de dejetos de usinas de fibra química e outros gases de material bruto industrial ou gases residuais contendo SOx. O teor total de enxofre nos gases contendo enxofre acima é menos do que 99,9% (por cento em volume).
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
[0040] A Figura 1 é um diagrama esquemático de processo de dessulfurização e de absorção.
[0041] A Figura 2 é um diagrama esquemático de regeneração de solução de dessulfurização através de método de aquecimento.
[0042] A Figura 3 é um diagrama esquemático de regeneração de solução de dessulfurização através de método a vácuo.
[0043] A Figura 4 é um diagrama esquemático de regeneração de solução de dessulfurização através de método de arraste com gás.
[0044] A Figura 5 é um diagrama esquemático de regeneração de solução de dessulfurização através de método ultrassônico e/ou método de micro-ondas e/ou método de radiação.
[0045] A Figura 6 é um diagrama esquemático de estrutura de um dispositivo de dessulfurização e absorção de tamanho pequeno.
[0046] A Figura 7 é um diagrama esquemático de estrutura de um dispositivo de regeneração de arraste com gás e aquecimento de tamanho pequeno.
DESCRIÇÃO DETALHADA
[0047] O método de dessulfurização através de solução de com plexo álcool-amina de acordo com a invenção é descrito abaixo com referência a algumas modalidades específicas. As modalidades descri- tas doravante são apenas para melhor ilustrar a presente invenção em vez que limitar as reivindicações da presente invenção.
[0048] O primeiro processo é um processo de dessulfurização e absorção conforme mostrado na Figura 1. O gás 2 contendo SOx é alimentado a partir da base da torre de dessulfurização 1 e entra em contato com o licor pobre de dessulfurização 4 em contracorrente. O SOx no gás 2 contendo SOx é absorvido pelo licor pobre 4. O gás 2 contendo SOx é convertido em gás purificado 3 que é descarregado a partir do topo da torre de dessulfurização 1. O licor pobre de dessulfu- rização 4 com SOx absorvido é convertido em licor rico de dessulfuri- zação 5 na base da torre de dessulfurização 1. O licor rico de dessulfu- rização 5 é descarregado a partir da base da torre de dessulfurização 1 e transferido para o regenerador para ser regenerado por um ou mais dentre método de aquecimento, método a vácuo, método de arraste com gás, método ultrassônico, método de micro-ondas e método de radiação.
[0049] O segundo processo é o processo de regeneração de solu ção de dessulfurização. Os métodos de regeneração para isso incluem método de aquecimento, método a vácuo, método de arraste com gás, método ultrassônico, método de micro-ondas e método de radiação.
[0050] O método de regeneração através de aquecimento é mos trado na Figura 2. O licor rico de dessulfurização 5 é transferido para o regenerador de aquecimento 6 e é aquecido para liberar dióxido de enxofre e/ou trióxido de enxofre gasoso 7. O dióxido de enxofre e/ou trióxido de enxofre gasoso 7 são processados em subprodutos de dióxido de enxofre e/ou trióxido de enxofre líquido de alta pureza. Enquanto isso, espumas e/ou poeiras de enxofre 8 podem ser produzidas ou acumuladas, e são separadas da solução de dessulfurização. As espumas e/ou poeiras de enxofre separadas 8 podem ser processadas adicionalmente em subprodutos de enxofre, e há também alguns resí- duos de cinza descarregados. O licor rico de dessulfurização 5 é rege-nerado através de regenerador de aquecimento 6 e é, então, convertido no licor pobre de dessulfurização 4. O licor pobre de dessulfuriza- ção 4 pode ser transferido diretamente para o processo de dessulfuri- zação e absorção para uso reciclado. Alternativamente, o mesmo pode ser transferido para o regenerador a vácuo e/ou regenerador de arraste com gás e/ou regenerador ultrassônico e/ou regenerador de microondas e/ou regenerador de radiação para ser regenerado adicionalmente.
[0051] O método de regeneração através de vácuo é mostrado na Figura 3. O licor rico de dessulfurização 5 é transferido para o regenerador a vácuo 9, o vácuo é criado com o auxílio de gerador de vácuo 10 para liberar dióxido de enxofre e/ou trióxido de enxofre gasoso 7. O dióxido de enxofre e/ou trióxido de enxofre gasoso 7 são processados em subprodutos de dióxido de enxofre e/ou trióxido de enxofre líquido de alta pureza. Enquanto isso, espumas e/ou poeiras de enxofre 8 podem ser produzidas ou acumuladas, e são separadas da solução de dessulfurização. As espumas e/ou poeiras de enxofre separadas 8 podem ser processadas adicionalmente em subprodutos de enxofre, e há também alguns resíduos de cinza descarregados. O licor rico de des- sulfurização 5 é regenerado através de regenerador a vácuo9 e é, então, convertido no licor pobre de dessulfurização 4. O licor pobre de dessulfurização 4 pode ser transferido diretamente para o processo de dessulfurização e absorção para uso reciclado. Alternativamente, o mesmo pode ser transferido para o regenerador de aquecimento e/ou regenerador de arraste com gás e/ou regenerador ultrassônico e/ou regenerador de micro-ondas e/ou regenerador de radiação para ser regenerado adicionalmente.
[0052] O método de regeneração por arraste com gás é mostrado na Figura 4. O licor rico de dessulfurização 5 é transferido para o re- generador de arraste com gás 11, e entra em contato em contracorren- te com o gás inerte 12 (incluindo nitrogênio, argônio e vapor d’água, etc.) a partir da base do regenerador de arraste com gás11. O dióxido de enxofre e/ou trióxido de enxofre no licor rico de dessulfurização 5 são liberados no gás inerte e um gás misturado 13 de dióxido de enxofre e/ou trióxido de enxofre com alta concentração é formado e descarregado a partir do topo do regenerador de arraste com gás 11. O dióxido de enxofre e/ou trióxido de enxofre descarregado no gás inerte são processados em subprodutos de dióxido de enxofre e/ou trióxido de enxofre líquido de alta pureza. O licor rico de dessulfurização 5 é regenerado pelo regenerador de arraste com gás 11 e é, então, convertido no licor pobre de dessulfurização 4. O licor pobre de dessulfuri- zação 4 pode ser transferido diretamente para o processo de dessulfu- rização e absorção para uso reciclado. Alternativamente, o mesmo pode ser transferido para o regenerador de aquecimento e/ou regenerador a vácuo e/ou regenerador ultrassônico e/ou regenerador de microondas e/ou regenerador de radiação para ser regenerado adicionalmente.
[0053] A regeneração através de método ultrassônico e/ou método de micro-ondas e/ou método de radiação é mostrada na Figura 5. O licor rico de dessulfurização 5 é transferido para o regenerador ultras- sônico e/ou de micro-ondas e/ou de radiação14 e regenerado sob as condições de ultrassônico e/ou micro-ondas e/ou radiação para liberar dióxido de enxofre e/ou trióxido de enxofre gasoso 7. O dióxido de enxofre e/ou trióxido de enxofre gasoso 7 são processados em subprodutos de dióxido de enxofre e/ou trióxido de enxofre líquido de alta pureza. Enquanto isso, espumas e/ou poeiras de enxofre 8 podem ser produzidas ou acumuladas, e são separadas da solução de dessulfuriza- ção. As poeiras e/ou espumas de enxofre separadas 8 podem ser processadas adicionalmente em subprodutos de enxofre, e há também alguns resíduos de cinza descarregados. O licor rico de dessulfuriza- ção 5 é regenerado através de regenerador ultrassônico e/ou microondas e/ou radiação 14 e é, então, convertido para o licor pobre de dessulfurização 4. O licor pobre de dessulfurização 4 pode ser transferido diretamente para o processo de dessulfurização e de absorção para uso reciclado. Alternativamente, o mesmo pode ser transferido para o regenerador de aquecimento e/ou regenerador a vácuo e/ou regenerador de arraste com gás para ser regenerado adicionalmente.
[0054] Quando a solução de complexo álcool-amina regenerada tiver teor de água relativamente alto e os efeitos de dessulfurização forem influenciados, é necessário remover água da solução de complexo álcool-amina. Os métodos para remover água incluem método de destilação através de aquecimento, método de absorção com absorvente de água ou combinação dos mesmos. A solução de complexo álcool-amina com água removida é reciclada para uso. Os absorventes de água comumente usados incluem CaO, CaSO4 anidro, sílica gel e resinas absorventes de água.
[0055] De acordo com os conceitos específicos das modalidades acima, um dispositivo de absorção de tamanho pequeno mostrado na Figura 6 e um dispositivo de regeneração de arraste com gás e aque-cimento de tamanho pequeno mostrado na Figura 7 foram projetados e montados, respectivamente.
[0056] Conforme mostrado na Figura 6, no dispositivo de absorção de tamanho pequeno, 15 representa uma garrafa de absorção (ou uma garrafa de regeneração se a regeneração for realizada), 16 representa a solução de complexo álcool-amina, 17 representa o gás contendo dióxido de enxofre, e 18 representa um gás ventilado.
[0057] Conforme mostrado na Figura 7, no dispositivo de regene ração de arraste com gás e aquecimento de tamanho pequeno, 15 re-presenta uma garrafa de regeneração (ou uma garrafa de absorção se a absorção for realizada), 16 representa a solução de complexo álcool- amina com dióxido de enxofre absorvido, 19 representa um gás para arraste com gás (N2 nesse teste), 20 representa o gás de arraste com dióxido de enxofre contido, 21 representa um óleo de silicone para banho de óleo, e 22 representa um pote de aquecimento termostático.
[0058] Na modalidade, conforme mostrado na Figura 6, cerca de 100 ml de solução de complexo álcool-amina fresca 16 foi carregado na garrafa de absorção 15. Uma determinada quantidade (l, litro) de gás 17 contendo dióxido de enxofre foi soprada na garrafa de absorção 15 contendo a solução de complexo álcool-amina 16 à temperatura ambiente e passada através da solução de complexo álcool-amina 16. O dióxido de enxofre no gás foi absorvido pela solução de complexo álcool-amina 16. O gás com dióxido de enxofre removido foi denominado o gás ventilado 18. O gás ventilado 18 foi descarregado no exterior. Ao mesmo tempo, o teor de dióxido de enxofre (C*SO2, g/l) na solução de complexo álcool-amina 16 foi medido com o uso de iodime- tria. Então, a garrafa de absorção contendo a solução de complexo álcool-amina com dióxido de enxofre absorvido foi colocada no pote de aquecimento termostático no banho de óleo. Nesse momento, a garrafa de absorção 15 serviu como a garrafa de regeneração 15. O teor de dióxido de enxofre na solução de complexo álcool-amina 16 já foi medido e pode ser usado como a solução de complexo álcool-amina 16 com dióxido de enxofre absorvido para ser regenerado. Conforme mostrado na Figura 7, a temperatura no pote de aquecimento termostático 22 foi ajustada para uma temperatura constante desejada através de aquecimento do óleo de silicone 21 para banho de óleo. Quando a temperatura do sistema foi mantida na temperatura desejada (t,°C), o gás 19 para arraste com gás (N2 nesse teste) foi soprado para a garrafa de regeneração 15. O gás 19 para arraste com gás (N2 nesse teste) foi entrado em contato de modo suficiente com a solução de complexo álcool-amina 16 contendo dióxido de enxofre. Nesse momento, o dióxido de enxofre contido na solução de complexo álcool- amina 16 foi transferido para o gás 19 para arraste com gás (N2 nesse teste). Nesse momento, o gás 19 para arraste com gás (N2 nesse teste) contendo dióxido de enxofre foi transformado no gás de arraste 20 com dióxido de enxofre contido, ventilado e descarregado no exterior. Após ser regenerado por um período de tempo (T, min) através de aquecimento e arraste com gás, a garrafa de regeneração 15 foi retirada e resfriada à temperatura normal com água. O teor de dióxido de enxofre (CSO2, g/l) na solução de complexo álcool- amina regenerada 16 foi medido com o uso de iodimetria. A absorção e regeneração da solução de complexo álcool-amina regenerada 16 foram repetidas muitas vezes de acordo com as etapas acima. As mudanças que apareceram na solução de complexo álcool-amina foram observadas.
[0059] De acordo com o teste acima, os experimentos para a absorção e dessorção de SO2 contido no gás foram repetidos muitas vezes com um sistema de EG +5% de trietanolamina, um sistema de PEG(400) +5% de trietanolamina, um sistema de EG +10% de EDTA, um sistema de EG +2% de sal dissódico de EDTA, um sistema de EG +5% de sal dissódico de EDTA, um sistema de EG +10% de sal dissódico de EDTA e um sistema de EG + 2% de sal dissódi- co de EDTA + 1% de trietanolamina. Os dados de experimento foram listados, respectivamente, na tabela 1, tabela 2, tabela 3, tabela 4, tabela 5, tabela 6 e tabela 7. TABELA 1 A ABSORÇÃO E DESSORÇÃO DE SO2 COM EG +5% DE TRIETANOLAMINA (150 ML)
Figure img0014
TABELA 2 A ABSORÇÃO E DESSORÇÃO DE SO2 COM PEG(400) +5% TRIETANOLAMINA (150 ML)
Figure img0015
TABELA 3 A ABSORÇÃO E DESSORÇÃO DE SO2 COM EG +10% DE EDTA (150 ML)
Figure img0016
TABELA 4 A ABSORÇÃO E DESSORÇÃO DE SO2 COM EG +2% DE SAL DISSÓDICO DE EDTA (150 ML)
Figure img0017
TABELA 5 A ABSORÇÃO E DESSORÇÃO DE SO2 COM EG +5% DE SAL DISSÓDICO DE EDTA (150 ML)
Figure img0018
TABELA 6 A ABSORÇÃO E DESSORÇÃO DE SO2 COM EG + 10% DE SAL DISSÓDICO DE EDTA (150 ML)
Figure img0019
TABELA 7 A ABSORÇÃO E DESSORÇÃO DE SO2 COM EG + 2% DE SAL DISSÓDICO DE EDTA + 1% DE TRIETANOLAMINA (150 ML)
Figure img0020
[0060] A partir dos dados experimentais acima, pode ser visto que essas soluções de composto álcool-amina têm bons efeitos na absorção e regeneração para SO2. Isso indica que esses sistemas são bons solventes de dessulfurização para gases de combustão.

Claims (10)

1. Método para remover SOx de um gás, caracterizado pelo fato de que compreende: produzir uma solução de complexo álcool- amina misturando-se etileno glicol e/ou polietileno glicol com composto orgânico hidroxila/carboxila que tem grupo básico contendo nitrogênio, colocar a solução de complexo álcool-amina em contato com o gás contendo SOx para absorver o SOx no gás, em que x = 2 e/ou 3; o composto orgânico hidroxila/carboxila que tem grupo básico contendo nitrogênio é um ou mais dentre composto orgânico hidroxila que tem grupo básico contendo nitrogênio, composto orgânico de ácido carbo- xílico que tem grupo básico contendo nitrogênio, e composto orgânico de carboxilato que tem grupo básico contendo nitrogênio, em que o composto orgânico hidroxila que tem grupo básico contendo nitrogênio é composto de álcool amina; o composto orgânico de ácido carboxílico que tem grupo básico contendo nitrogênio é composto orgânico que compreende tanto grupo ácido carboxílico como grupo amina em uma molécula; e o composto orgânico de carboxilato que tem grupo básico contendo nitrogênio é composto orgânico carboxilato que compreende tanto grupo ácido carboxílico como grupo amina em uma molécula.
2. Método para remover SOx de um gás de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o composto orgânico hidroxila que tem grupo básico contendo nitrogênio é selecionado a partir de um ou mais dentre monometanolamina, dimetanolamina, tri-metanolamina, monoetanolamina, dietanolamina, trietanolamina, N,N- dimetil etanolamina, N,N-dietil etanolamina, N,N-di-isopropil etanola- mina, N-metil dietanolamina, monopropanolamina, dipropanolamina, tripropanolamina, isopropanolamina, di-isopropanolamina, tri- isopropanolamina, monobutanolamina, dibutanolamina, tributanolami- na, N-hidroxietiletilenodiamina, N,N’-di-hidroxietiletilenodiamina, N,N- di-hidroxietil anilina, N-etil-N-hidroxietil anilina, N-metil-N-hidroxietil ani- lina, o-aminofenol, m-aminofenol, p-aminofenol, 2,4,6- tri(dimetilaminometil)fenol, 3-dietilaminofenol, 2-amino-5-nitrofenol, aminotiaoximoácido, N-metilpirrolidinil álcool, 2,4-diamino-6-hidroxi pi- rimidina, ácido cianúrico, 2-(2’-hidroxi-5’-metilfenil)benzotriazol, ácido Gamma, ácido J, ácido fenil J, ácido Chicago e seus sais, ácido H e seus sais, ácido di-J, ácido vermelho e seus sais.
3. Método para remover SOx de um gás de acordo com a rei-vindicação 1, caracterizado pelo fato de que o ácido carboxílico de com-posto orgânico que tem grupo básico contendo nitrogênio é selecionado a partir de um ou mais dentre vários aminoácidos, EDTA, ácido nitrilotriacéti- co, ácido cianoacético, ácido hipúrico, ácido o-aminobenzoico, ácido o- aminofenilacético, ácido o-aminofenilpropiônico, ácido o-aminofenilbutírico, ácido o-aminofenilpentoico, ácido o-aminofenil-hexílico, ácido m- aminobenzoico, ácido m-aminofenilacético, ácido m-aminofenilpropiônico, ácido m-aminofenilbutírico, ácido m-aminofenilpentoico, ácido m- aminofenil-hexílico, ácido p-aminobenzoico, ácido p-aminofenilacético, ácido p-aminofenilpropiônico, ácido p-aminofenilbutírico, ácido p- aminofenilpentoico, ácido p-aminofenil-hexílico, ácido isonicotínico, e ácido 2,3-pirazina dicarboxílico.
4. Método para remover SOx de um gás de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o composto orgânico carboxilato que tem grupo básico contendo nitrogênio é selecionado a partir de um ou mais dentre vários sais de aminoácido, sais de EDTA, sais de ácido nitrilotriacético, sais de ácido cianoacético, sais de ácido hipúrico, sais de ácido o-aminobenzoico, sais de ácido m- aminobenzoico, sais de ácido p-aminobenzoico, sais de ácido o- aminofenilacético, sais de ácido m-aminofenilacético, sais de ácido p- aminofenilacético, sais de ácido o-aminofenilpropiônico, sais de ácido m-aminofenilpropiônico, sais de ácido p-aminofenilpropiônico, sais de ácido o-aminofenilbutírico, sais de ácido m-aminofenilbutírico, sais de ácido p-aminofenilbutírico, sais de ácido o-aminofenilpentoico, sais de ácido m-aminofenilpentoico, sais de ácido p-aminofenilpentoico, sais de ácido o-aminofenil-hexílico, sais de ácido m-aminofenil-hexílico, sais de ácido p-aminofenil-hexílico, sais de ácido isonicotínico e sais de ácido 2,3-pirazina dicarboxílico.
5. Método para remover SOx de um gás de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o teor percentual em massa do etileno glicol e/ou polietileno glicol na solução de complexo álcool-amina é maior do que ou igual a 50%, o teor percentual em massa do composto orgânico hidroxila/carboxila que tem grupo básico contendo nitrogênio está na faixa de 0,1% a 30%, e o teor percentual em massa de água é menor do que 20%.
6. Método para remover SOx de um gás de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a solução de complexo álcool-amina contém uma determinada quantidade de aditivos sendo aminas orgânicas, amidas, sulfonas, sulfóxidos, ácidos orgânicos, sais de ácido orgânico e compostos metalorgânicos; os aditivos podem ser uma ou mais dessas substâncias; e os aditivos estão presentes na solução de complexo álcool-amina em um teor percentual em massa de menos do que 10%.
7. Método para remover SOx de um gás de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a solução de complexo álcool-amina absorve o SOx no gás sob uma pressão normal ou au-mentada a uma temperatura de absorção de -20 a 80 °C.
8. Método para remover SOx de um gás de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a solução de complexo álcool-amina com SOx absorvido é regenerada por um ou mais dentre método de aquecimento, método a vácuo, método de arraste com gás, método ultrassônico, método de micro-ondas e método de radiação a uma temperatura de regeneração de 0 a 300 °C para liberar dióxido de enxofre e/ou trióxido de enxofre, e a solução de complexo álcool- amina regenerada é reciclada para uso.
9. Método para remover SOx de um gás de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que quando a solução de complexo álcool-amina regenerada tem um teor percentual em massa de água de mais do que 20% e os efeitos de dessulfurização são influ-enciados, a solução de complexo álcool-amina é submetida à remoção de água e é reciclada para uso.
10. Método para remover SOx de um gás de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o método é utilizado para remover SOx de gás de combustão, gás residual contendo SOx e/ou gás de material bruto industrial.
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