BRPI1007816B1 - Método de absorção de SOx de um gás por meio de uma solução de polietileno glicol - Google Patents

Abstract

método de absorção de sox de um gás por meio de uma solução de polietileno glicol um método para a remoção de sox (x = 2 e/ou 3) de um gás utilizando uma solução tendo polietileno glicol como o principal ingrediente. primeiro, o sox contido no gás é absorvido pela solução de polietileno glicol. depois, a solução de polietileno glicol que absorveu o sox é regenerada por um ou mais dentre aquecimento, processamento a vácuo, processamento ultra-sônico, processamento de micro-ondas e irradiação, liberando, assim, os subprodutos de dióxido de enxofre e/ou trióxido de enxofre. a solução de polietileno glicol regenerada é reciclada. quando o teor de água da solução de polietileno glicol regenerada é alto o suficiente para afetar a dessulfurização, a água precisa ser removida. os métodos de remoção incluem aquecimento e retificação, absorção utilizando um absorvente de água, ou uma combinação desses métodos. a solução de polietileno glicol é reciclada após a desidratação.

Description

"MÉTODO DE ABSORÇÃO DE SOX DE UM GÁS POR MEIO DE UMA SOLUÇÃO DE POLIETILENO GLICOL" Campo Técnico A presente invenção se refere a um método de purificação de remoção de SOX dos gases de combustão, gases de exaustão contendo S0x e/ou gases de matérias-primas industriais, isto é, um método de remoção de S0x (x = 2 e/ou 3) dos gases de combustão, gases de exaustão contendo S0x e/ou gases de matérias-primas industriais.

Fundamentos da Invenção Com o rápido desenvolvimento de várias indústrias, o consumo e a descarga dos gases de combustão, gases de matérias-primas industriais contendo enxofre e outros tipos de gases de exaustão estão aumentando. A descarga de gases de exaustão contendo enxofre resultou em graves problemas ambientais, tais como a formação de chuva ácida, corrosão de edificações por acidificação e doenças respiratórias e de pele, que são prejudiciais à saúde humana. Com o passar dos anos, uma quantidade considerável de pesquisas sobre a dessulfurização dos gases de combustão, gases de matérias-primas industriais contendo enxofre e outros tipos de gases de exaustão foi realizada por cientistas ao redor do mundo, e quantidades enormes de dados de pesquisa foram acumuladas. Com a elevação da conscientização a respeito da proteção ambiental, a dessulfurização dos gases de combustão, gases de matérias-primas industriais contendo enxofre e de outros tipos de gases de exaustão está sendo levada mais a sério. Não obstante, um avanço na tecnologia de dessulfurização para os gases de combustão, gases de matérias-primas industriais contendo enxofre e outros tipos de gases de exaustão ainda não foi conseguido, e a dessulfurização dos gases de combustão, gases de matérias-primas industriais contendo enxofre e de outros tipos de gases de exaustão continua sendo um problema desafiador.

Os processos de dessulfurização atuais podem ser classificados, de modo geral, em dois grupos principais, a saber, processos a úmido e processos a seco. Os processos a úmido incluem lavagem com água, processo com calcário e processo com água de cal, processo com solução de metal alcalino, processo com solução alcalina, processo com amônia, processo com hidramina, etc. Nos processos a seco, o S0x é removido empregando óxido de ferro, óxido de zinco, óxido de manganês, óxido de cobalto, óxido de cromo, óxido de molibdênio, carbono ativado, etc. Na China, os métodos mais comuns são a lavagem com água, processo com calcário e água de cal, enquanto que os países desenvolvidos preferem processos com calcário e água de cal, processo com solução de metal alcalino, processo com solução alcalina, processo com amônia, processo com hidramina, etc. Na lavagem com água, uma grande quantidade de água é consumida, e a água contendo enxofre utilizada, que não pode ser reciclada, causa grave poluição secundária. Além disto, apenas um fraco efeito de dessulfurização pode ser obtido pelo método de lavagem com água. 0 processo com calcário e água de cal é superior ao da lavagem com água, porém é desvantajoso, pois gera uma quantidade maior de resíduos sólidos, tais como sulfato de cálcio, sulfito de cálcio e carbonato de cálcio, e consome uma grande quantidade de calcário e óxido de cálcio, e opera com equipamentos de grande porte onde bloqueios tendem a ocorrer devido à formação de precipitados ao longo do processo de absorção, além de requerer investimentos elevados. Além disto, por causa da baixa solubilidade do calcário ou hidróxido de cálcio em água, o hidróxido de cálcio reage primeiro com o dióxido de carbono ao invés dos óxidos de enxofre durante a absorção e, consequentemente, o processo com calcário e água de cal não alcança um efeito de dessulfurização ideal e causa poluição secundária grave, devido a uma grande quantidade de resíduos. Os processos com solução de metal alcalino, processo com solução alcalina, processo com amônia, processo com hidramina e similares são, geralmente, aplicáveis à dessulfurização de, e recuperação de dióxido de enxofre de, gases de combustão com um teor alto de dióxido de enxofre, tais como, o gás de exaustão das indústrias de fundição, tais como, de fabricação de aço e fundição de cobre, em que o dióxido de enxofre está contido em uma quantidade de até 8% ou mais. Estes métodos, contudo, necessitam de demanda tecnológica, consomem energia considerável e requerem que o equipamento seja construído em materiais de alta qualidade, e assim, os mesmos não são apropriados para a dessulfurização dos gases de combustão comuns. Além disso, todos os processos empregados atualmente para a dessulfurização dos gases de combustão, gases de matérias-primas industriais contendo enxofre e outros tipos de gases de exaustão causam graves corrosões ao equipamento.

Até o momento, poucos dos vários gases residuais industriais são submetidos ao tratamento de dessulfurização antes de serem descarregados na atmosfera. Mesmo se eles forem dessulfurizados, a quantidade de espécies de enxofre restante nos gases descarregados ainda é relativamente alta. A maioria dos processos de dessulfurização atuais (incluindo processos a úmido, tais como, processo HiPure, processo Benfield, processo G-V, processo A.D.A., lavagem com água, processo usando calcário e água de cal, processo com solução de metal alcalino, processo com solução alcalina, processo com amônia, processo com hidramina, método de extração com tanino, processo com sulfolano; e processos a seco, tais como aqueles empregando óxido de ferro, óxido de zinco, óxido de manganês, óxido de cobalto, óxido de cromo, óxido de molibdênio e carbono ativado), geralmente, servem como processos de dessulfurização primários para eliminar o sulfeto de hidrogênio dos gases de matérias-primas industriais e não são empregados para remover H2S do gás comum, porque os mesmos alcançam apenas baixa eficiência de dessulfurização, operam com custos operacionais altos, necessitam de investimentos elevados em equipamentos, causam séria corrosão, não são ideais no efeito de dessulfurização e não podem remover espécies de enxofre orgânicas com alta eficiência11-31 . A dessulfurização com metanol em temperaturas baixas141 é, geralmente, usada nas grandes instalações das indústrias químicas para a remoção de carbono e espécies de enxofre dos gases de matérias-primas. Neste método, o sulfeto de hidrogênio, sulfeto de carbonila, di-sulfeto de carbono e dióxido de carbono são removidos por absorção física. Contudo, a dessulfurização com metanol em temperatura baixa deve operar em pressão alta, em temperatura baixa (tão baixa quanto -10°C ou menos) em razão do baixo ponto de ebulição, da volatilidade e da alta pressão de vapor saturado do metanol e, portanto, é desvantajoso, pois consome considerável energia, causa grande perda de metanol, apresenta uma operação complicada e opera com custos altos. Na dessulfurização de metal em temperatura normal151, uma solução mista de metanol (60%) e di-etanol-amina (40%) é usada para absorver sulfeto de hidrogênio, sulfeto de carbonila, di-sulfeto de carbono e dióxido de carbono de gases, e depois os compostos absorvidos são liberados por aquecimento e despressurização. Em razão do ponto de ebulição baixo, da volatilidade e da alta pressão de vapor saturado do metanol, uma grande quantidade de metanol está contida no gás liberado e, portanto, a solução não apresenta uma composição estável, como resultado da grande perda de metanol. A di-etanol-amina é capaz de se oxidar e se decompor quando exposta à luz e ao ar, que é outra causa da instabilidade da solução. Como resultado das limitações acima, a solução é regenerada apenas por aquecimento, sob pressão reduzida. O gás contendo enxofre liberado é, geralmente, convertido a enxofre pelo método de Claus. Além da grande perda de metanol e di-etanol-amina, a dessulfurização do metal em temperatura normal é também desvantajosa, pois consome considerável energia, sua operação é complicada e a operação envolve altos custos. Os métodos discutidos acima não são empregados para remover SO2 e/ou S03 dos gases, mas para remover sulfeto de hidrogênio e espécies de enxofre orgânicas, tais como, sulfeto de carbonila e di-sulfeto de carbono. 0 emprego de uma solução aquosa de urotropina contendo glicerina para absorver S02 dos gases de combustão161 foi testado. Porém, verificou-se no experimento real que a solução não era quimicamente estável, devido à oxidação da urotropina pelo oxigênio contido nos gases de combustão. Além disso, a urotropina é um produto químico e médico caro que não está disponível facilmente. Esta técnica não foi popularizada em razão dos altos custos operacionais e da baixa confiabilidade no efeito de dessulfurização.

Um tampão de ácido acético e amônia contendo Ee2+ e Fe3+ encontrou aplicação na dessulfurização de gás "semi-aquoso" í7_91 . Esta técnica é caracterizada por uma alta eficiência de dessulfurização e um baixo nível de corrosão, porém é insatisfatória pela instabilidade do tampão resultante dos efeitos do ferro e do sal. 0 processo de descarbonização catalítica, dessulfurização e descianetação dos gases por meio da solução de ferro alcalino é um processo de dessulfurização a úmido capaz de remover várias espécies de enxofre simultaneamente, e pode resultar em melhores efeitos que os dos processos de dessulfurização a úmido convencionais, quando empregados na dessulfurização de gases com baixo teor de enxofre. Contudo, os íons de ferro são instáveis na solução alcalina, de tal modo que fornecem uma grande quantidade de hidróxido férrico ou hidróxido ferroso. Além disso, quando a solução de ferro-base alcalina entra em contato com o gás contendo sulfeto, uma grande quantidade de sulfeto de ferro ou sulfeto ferroso é precipitada da solução, causando uma diminuição acentuada na quantidade de íons ferro na solução, uma diminuição no efeito de dessulfurização e um bloqueio da torre de dessulfurização. Assim, o processo com solução de ferro-base alcalina não é aplicável à dessulfurização de gases com alto teor de enxofre1101 . De modo a melhorar a situação, a dessulfurização atmosférica/pressurizada utilizando uma solução de ferro-base alcalina contendo micro-organismos foi testada e bons resultados foram obtidosfll! . Existem métodos para a remoção de sulfeto de hidrogênio de uma solução de etileno glicol, um éster de etileno glicol, ou éter de dietileno glicol monometila. Nestes métodos, a solução orgânica contendo sulfeto de hidrogênio é facilmente regenerada para reciclagem através da adição de dióxido de enxofre à mesma, pois o sulfeto de hidrogênio reage com dióxido de enxofre para produzir enxofre112-141 . Estes métodos, no entanto, operam com custos elevados sob medidas de segurança rigorosas, porque o dióxido de enxofre não está facilmente disponível e requer instrumentos especiais e medidas de segurança para seu transporte. Para absorver o sulfeto de hidrogênio, as espécies de enxofre orgânicas e água em gás natural ou outros gases, alguns pesquisadores utilizaram uma solução de etileno glicol, uma solução mista de etileno glicol e alcanol-amina, uma solução mista de etileno glicol, alcanol-amina e carbonato de sódio, uma solução de éter di-metilico de etileno glicol ou éter di-metilico de di-etileno glicol, uma solução aquosa mista de di-etil-amina, di-etileno glicol, tri-etileno glicol e éter mono-metilico de tri-etileno glicol, uma solução mista de amina e acetaldeido ou uma solução mista aquosa de éter mono-metilico di-etileno glicol e quelato de Fe(III) de ácido nitrilo-tri-acéticoíl5"23! . Os processos atuais discutidos acima não são aplicáveis à remoção de S0x (dióxido de enxofre e/ou trióxido de enxofre) dos gases de combustão e , outros gases de exaustão, mas são amplamente utilizados para a remoção de sulfeto de hidrogênio, sulfeto de carbonila e di-sulfeto de carbono dos gases de matérias-primas industriais.

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[23] Zaida Diaz, Process for the Removal of H2S and CO2 from Gaseous Streams, US 4368178, Resumo da Invenção A presente invenção se destina a fornecer um método de absorção de SOX (x = 2 e/ou 3) dos gases, utilizando uma solução de polietileno glicol (PEG) (doravante abreviada como "método de dessulfurização com PEG"). A solução de PEG utilizada na presente invenção apresenta o PEG como o ingrediente principal. O PEG é um PEG com o grau de polimerização (DP) de 2 ou mais, ou uma mistura liquida de PEGs com diferentes DPs. As fórmulas moleculares dos PEGs com diferentes DPs são mostradas a seguir: HO-C2H4-0-C2H4-OH com DP de 2; HO-C2H4-O-C2H4-O-C2H4-OH com DP de 3; HO-C2H4-0-C2H4-0-C2H4-0-C2H4-OH com DP de 4; HO-C2H4 -O-C2H4-O-C2H4-O-C2H4-O-C2H4-OH com DP de 5, e assim por diante.

No método de dessulfurização do PEG de acordo com a presente invenção, uma solução do PEG é usada para absorver S0x (x = 2 e/ou 3) de um gás e em seguida a solução de PEG, tendo absorvido S0x na mesma, é regenerada para reciclagem por um ou mais dentre aquecimento, processamento a vácuo, processamento ultra-sônico, processamento por micro-ondas e irradiação. Quando a solução de PEG regenerada apresenta uma grande quantidade de água, de modo que o efeito desejado de dessulfurização não possa ser obtido, a água desta solução de PEG é removida por um ou ambos dentre retificação e absorção da solução a ser reciclada. Não existe nenhuma exigência especial para o teor total de S0x no gás a ser dessulf urizado pelo método de dessulfurização com PEG de acordo com a presente invenção. É preferido, no entanto, que o teor total de S0x no gás seja inferior a 99,9%, em volume, de modo a obter um melhor efeito de dessulfurização.

No método de dessulfurização com PEG de acordo com a presente invenção, não há limitação estrita com relação à condição do processo no qual a absorção de S0x é realizada, porém é preferível que o mesmo seja realizado sob pressão atmosférica ou alta, a uma temperatura de -20°C a 200°C; a solução de PEG tendo absorvido S0x na mesma é regenerada por um ou mais dentre aquecimento, processamento a vácuo, processamento ultra-sônico, processamento por micro-ondas e irradiação, a uma temperatura preferivelmente de 0°C a 300°C. A solução de PEG utilizada na presente invenção é um líquido contendo PEG composto de 80,00%, em peso, ou mais de um PEG e menos de 20,00%, em peso, de água.

No método de dessulfurização com PEG de acordo com a presente invenção, quando a solução de PEG, depois de ter absorvido SOX na mesma, for regenerada por um ou mais dentre aquecimento, processamento a vácuo, processamento ultra-sônico, processamento por micro-ondas e irradiação, o subproduto será o dióxido de enxofre e/ou trióxido de enxofre. A seguir, será explicado o princípio básico de dessulfurização por meio de PEG.

Para ilustrar o princípio de uma forma clara, um PEG com um DP de 2 é tomado como um exemplo. Deve ficar claro que uma solução de PEG utilizada na presente invenção não se limita a uma solução de PEG com um DP de 2, e o princípio não deve ser interpretado como uma limitação para as reivindicações que se seguem.

Quando o gás de combustão ou outro gás contendo S0x entra em contato com a solução de PEG, as seguintes reações ocorrem: Tendo absorvido S02 e S03, a solução de PEG se torna uma solução rica em S, e é descarregada do fund.o da torre de dessulfurização e alimentada a um regenerador, em que ela é regenerada por um ou mais dentre aquecimento, processamento a vácuo processamento ultra-sônico, processamento por micro-ondas e irradiação, e libera dióxido de enxofre e/ou trióxido de enxofre de alta pureza. No regenerador para a solução rica em S, ocorrem as seguintes reações: Pode ser verificado através de experimentos que a água em uma solução de PEG utilizada na presente invenção afeta adversamente a capacidade da solução de PEG para absorver S0x. Portanto, a água deve ser removida da solução de PEG, o máximo possível, isto é, a solução de PEG deve conter o mínimo de água possível. Na prática, entretanto, é impossível remover completamente a água da solução de PEG. Para fazer com que a solução de PEG absorva S0x efetivamente, sem, com isto, aumentar indevidamente os custos de desidratação, é aceitável que a água seja removida até que a solução de PEG desidratada contenha 20%, em peso, ou menos de água. A solução de PEG regenerada (doravante referida como "solução dessulfurizada") pode ser reciclada.

De modo a implementar o princípio acima, dois estágios são projetados: a absorção da dessulfurização; regeneração da solução dessulfurizada por um ou mais dentre aquecimento, processamento a vácuo, processamento ultra-sônico, processamento por micro-ondas e irradiação. 0 primeiro estágio, isto é, a absorção da dessulfurização, pode ser realizado sob pressão atmosférica ou mais alta. A Figura 1 é um fluxograma do processo de absorção. A absorção da dessulfurização ocorre na torre de dessulfurização. Em geral, um gás contendo SOX entra na torre de dessulfurização pela parte inferior da mesma e a solução dessulfurizada (geralmente conhecida como "solução pobre em S") é alimentada à torre de dessulfurização pela parte superior, de modo que os mesmos entram em contato em um modo cont racorrente. Depois do SOX ser absorvido pela solução dessulfurizada, o gás deixa a torre de dessulfurização pela parte superior, e a solução dessulfurizada contendo SOX absorvido se transforma em uma solução rica em S e deixa a torre de dessulfurização pela parte inferior para entrar no estágio de regeneração. Para completar a absorção, tanto o gás contendo S0x quanto à solução dessulfurizada podem entrar na torre de dessulfurização pela parte superior e entrar em contato um com o outro de maneira concorrente.

No segundo estágio, a solução dessulfurizada é regenerada por um ou mais dentre aquecimento, processamento a vácuo, processamento ultra-sônico, processamento por micro-ondas e irradiação. A Figura 2 é um diagrama esquemático da regeneração por aquecimento. Conforme mostrado na Figura 2, a solução dessulfurizada contendo S0x absorví do na mesma, ou seja, a solução rica em S, é alimentada ao regenerador térmico, no qual S02 e/ou SO3 são liberados por aquecimento. A solução dessulfurizada regenerada, geralmente denominada "solução pobre em S" ou "solução semi-pobre em S", pode ser alimentada diretamente à torre de dessulfurização para uso na absorção, ou adicionalmente regenerada de outra forma, antes da entrada na torre de dessulfurização. A Figura 3 é um diagrama esquemático da regeneração por processamento a vácuo. Conforme mostrado na Figura 3, a solução dessulfurizada contendo S0x absorvido na mesma, isto é, a solução rica em S, é alimentada ao regenerador a vácuo, no qual S02 e/ou SO3 são liberados por processamento a vácuo. A solução dessulfurizada regenerada, geralmente denominada "solução pobre em S" ou "solução semi-pobre em S", pode ser alimentada diretamente à torre de dessulfurização para uso na absorção, ou adicionalmente regenerada de outra forma, antes da entrada na torre de dessulfurização. A Figura 4 é um diagrama esquemático da regeneração por processamento ultra-sônico, processamento por micro-ondas ou irradiação. Como mostrado na Figura 4, a solução dessulfurizada contendo S0x absorvido na mesma, isto é, a solução rica em S, é alimentada ao regenerador ultra-sônico, de micro-ondas ou de irradiação, no qual S02 e/ou S03 são liberados quando submetidos a processsamento ultra-sônico, processamento por micro-ondas ou irradiação. A solução dessulfurizada regenerada, geralmente denominada "solução pobre em S" ou "solução semi-pobre em S", pode ser alimentada diretamente à torre de dessulfurização para uso na absorção, ou adicionalmente regenerada de outra forma, antes da entrada na torre de dessulfurização.

Dois ou mais dentre aquecimento, processamento a vácuo, processamento ultra-sônico, processamento por microondas e irradiação podem ser usados conjuntamente em um regenerador. A água deve ser removida da solução de PEG regenerada pelo método de retificação e método de absorção, usando um absorvente de água quando o seu teor de água for alto o suficiente para deteriorar o efeito de dessulfurização. Qualquer um dos dois métodos de desidratação pode ser usado sozinho ou em conjunto com outro. A solução de PEG desidratada pode ser reciclada. A presente invenção é superior aos processos convencionais de dessulfurização a úmido, tais como, processo com cálcio e processo com amônia nos seguintes aspectos. (1) Os processos convencionais de sulfurização a úmido são aplicáveis apenas aos gases de baixo teor de enxofre. 0 método de dessulfurização com PEG, de acordo com a presente invenção, é aplicável não apenas aos gases de baixo teor de enxofre, mas também aos gases de alto teor de enxofre. (2) Sais de cálcio insolúveis ou sais de amônio são gerados durante os procedimentos de absorção e regeneração, quando os processos de sulfurização a úmido convencionais são empregados, causando o bloqueio de tubulações e equipamentos. 0 método de dessulfurização com PEG, de acordo com a presente invenção, quase não leva à formação de sais de cálcio ou sais de amônio. (3) Ao contrário do sulfato de cálcio e sulfito de cálcio, ou sulfato de amônio e sulfito de amônio, os subprodutos dos processos convencionais de dessulfurização a úmido quando usados na dessulfurização de gases de combustão, dióxido de enxofre líquido de alta pureza e/ou trióxido de enxofre é/são produzido(s) como subproduto(s) do método de dessulfurização com PEG, de acordo com a presente invenção, que é/são matéria(s)-prima(s) comercialmente significativa(s) para a indústria química. Além disso, o método de dessulfurização com PEG, de acordo com a presente invenção, é um método de purificação tão altamente eficaz, que os gases dessulfurizados pelo método podem alcançar confiavelmente um teor de enxofre total de 5mg/m3 ou menos. Baixos custos operacionais, pequeno investimento, operação simples e menor consumo de tempo também caracterizam o método de dessulfurização com PEG, de acordo com a presente invenção. 0 método de dessulfurização com PEG de acordo com a presente invenção é aplicável à dessulfurização de uma variedade de gases, incluindo gases de combustão, gás de incineração, gás de coqueria, gás residual sintético das fábricas de corantes, gás residual da exaustão de fábricas de fibras químicas, gás de rejeito de processo Claus, e outros gases de matérias-primas industriais ou gases de exaustão, cada um dos quais apresenta um teor de enxofre total de menos de 99,9% em volume.

Breve Descrição dos Desenhos A Figura 1 é um diagrama esquemático do processo de absorção de dessulfurização. A Figura 2 é um diagrama esquemático da regeneração da solução dessulfurizada por meio de aquecimento. A Figura 3 é um diagrama esquemático da regeneração da solução dessulfurizada por meio de processamento a vácuo. A Figura 4 é um diagrama esquemático da regeneração da solução dessulfurizada por meio de um ou mais dentre processamento ultra-sônico, processamento por micro-ondas e irradiação. A Figura 5 mostra um diagrama de equilíbrio vapor-líquido para a absorção de uma mistura gasosa de dióxido de enxofre e nitrogênio por uma série de soluções aquosas de PEG a 25°C (298,15 K) e 122,61 kPa.

Melhor procedimento para a realização da invenção 0 método de dessulfurização com PEG, de acordo com a presente invenção, será descrito em maiores detalhes abaixo com referência às modalidades. As modalidades são apresentadas com a finalidade de explicar melhor a presente invenção, e não devem ser interpretadas como limitações com relação às reivindicações que se seguem. 0 primeiro estágio do método de dessulfurização com PEG, de acordo com a presente invenção, é a absorção da dessulfurização conforme mostrado na Figura 1, em que 1 representa uma torre de dessulfurização, 2 representa um gás contendo S0x, 3 representa um gás purificado, 4 representa uma solução dessulfurizada pobre em S, e 5 representa uma solução dessulfurizada rica em S.

Como mostrado na Figura 1, o gás contendo S0x 2 é alimentado na parte inferior da torre de dessulfurização e entra em contato com a solução dessulfurizada pobre em S 4 de uma maneira contracorrente; S0x no gás contendo S0x 2 é absorvido pela solução dessulfurizada pobre em S 4 e se transforma em gás purificado 3, que sai pela parte superior da torre de dessulfurização 1; tendo sido absorvido o S0x, a solução dessulfurizada pobre em S 4 se transforma na solução dessulfurizada rica em S 5, e é liberada pela parte inferior da torre de dessulfurização 1. A solução dessulfurizada rica em S 5 entra em um processo de regeneração, de modo a ser regenerada por um ou mais dentre aquecimento, processamento a vácuo, processamento ultra-sônico, por micro-ondas e irradiação.

Repetindo-se o procedimento de absorção mostrado na Figura 1, os inventores estudaram a absorção de dióxido de enxofre em uma mistura gasosa de dióxido de enxofre e nitrogênio pelas soluções aquosas de PEG (das quais o DP é de 8 a 10, e o peso molecular médio é de 380 a 420) a 25°C (298,15 K) e 122,61 kPa, e foram obtidos dados de equilíbrio vapor-líquido (vide Tabela 1 abaixo). No experimento, o teor de dióxido de enxofre na fase gasosa foi medido por cromatografia gasosa, e o teor de dióxido de enxofre na fase líquida foi medido por iodometria.

Tabela 1 - Dados de equilíbrio vapor-líquido para a absorção de uma mistura gasosa de dióxido de enxofre e nitrogênio por uma série de soluções aquosas de PEG a 25°C e 122,61 kPa. A figura 5 é um diagrama de equilíbrio vapor-líquido esboçado de acordo com os dados listados na Tabela 1.

Sabe-se, a partir dos resultados do experimento acima, que quando o teor de água em uma das soluções de PEG era maior que 20%, a capacidade da solução de PEG de absorver dióxido de enxofre era acentuadamente reduzida. Assim, para obter um resultado de dessulfurização favorável, é necessário utilizar uma solução de PEG contendo 20% ou menos de água. O segundo estágio do método de dessulfurização com PEG, de acordo com a presente invenção, é a regeneração da solução dessulfurizada, em que a solução dessulfurizada é regenerada por um de mais dentre aquecimento, processamento a vácuo, processamento ultra-sônico, processamento por micro-ondas e irradiação. uma modalidade de regeneração por meio de aquecimento é mostrada na Figura 2. Na Figura 2, 4 representa uma solução dessulfurizada pobre em S, 5 representa uma solução dessulfurizada rica em S, 7 representa dióxido de enxofre e/ou trióxido de enxofre, 8 representa espuma e/ou poeira contendo S, e 9 representa um regenerador térmico.

Como mostrado na Figura 2, a solução dessulfurizada rica em S 5 é alimentada ao regenerador térmico 9, onde é aquecida para liberar o dióxido de enxofre gasoso e/ou trióxido de enxofre Ί, o(s) qual/quais pode(m) ser transformado(s) em dióxido de enxofre líquido de alta pureza e/ou trióxido de enxofre como o(s) subproduto(s) do processo de regeneração em um determinado modo. Durante o processo de regeneração, a espuma e/ou a poeira contendo S 8 também se acumula(m) e sai/saem da solução dessulfurizada. A espuma e/ou poeira 8 contendo S podem ser adicionalmente processadas para se tornarem enxofre como o subproduto do procedimento de regeneração. A solução dessulfurizada rica em S 5 regenerada se transforma na solução dessulfurizada pobre em S 4, que pode ser diretamente empregada na dessulfurização por absorção, ou adicionalmente regenerada por um ou mais dentre processamento a vácuo, processamento ultra-sônico, processamento por micro-ondas e irradiação. A Figura 3 mostra uma modalidade de regeneração por meio de processamento a vácuo. Na Figura 3, 4 representa uma solução dessulfurizada pobre em S, 5 representa uma solução dessulfurizada rica em S, 7 representa dióxido de enxofre e/ou trióxido de enxofre, 8 representa espuma e/ou poeira contendo S, 10 representa um regenerador a vácuo e 11 representa uma bomba a vácuo.

Como mostrado na Figura 3, a solução dessulfurizada rica em S 5 é alimentada ao regenerador a vácuo 10, onde o dióxido de enxofre gasoso e/ou trióxido de enxofre gasoso 7 é/são liberado(s) sob pressão reduzida, gerada pela bomba a vácuo 11. 0 dióxido de enxofre gasoso e/ou trióxido de enxofre gasoso 7 pode(m) ser transformado(s) em dióxido de enxofre liquido e/ou trióxido de enxofre liquido de alta pureza, como o(s) subproduto(s) do procedimento de regeneração de determinado modo. Durante o procedimento de regeneração, a espuma e/ou poeira contendo S 8 também se deposita(m) ou se acumula(m) e sai/saem da solução dessulfurizada. A espuma e/ou poeira contendo S 8 pode(m) ser adicionalmente processada(s) para se tornar(em) enxofre como o subproduto do procedimento de regeneração. A solução dessulfurizada rica em S 5 regenerada se transforma na solução dessulfurizada pobre em S 4, que pode ser diretamente usada na absorção de dessulfurização, ou regenerada adicionalmente por um ou mais dentre aquecimento, processamento ultra-sônico, processamento por micro-ondas e irradiação. A Figura 4 mostra uma modalidade de regeneração por meio de um ou mais dentre processamento ultra-sônico, processamento por micro-ondas e irradiação. Na Figura 4, 4 representa uma solução dessulfurizada pobre em S, 5 representa uma solução dessulfurizada rica em S, 6 representa um ou mais dentre regenerador ultra-sônico, de micro-ondas e de irradiação, 7 representa dióxido de enxofre e/ou trióxido de enxofre e 8 representa espuma e/ou poeira contendo S.

Conforme mostrado na Figura 4, a solução dessulfurizada rica em S 5 é alimentada a um ou mais dentre regenerador ultra-sônico, de micro-ondas e de irradiação 6, onde o dióxido de enxofre gasoso e/ou trióxido de enxofre gasoso 7 é/são liberados pelo efeito de onda ultra-sônica, micro-ondas e irradiação. 0 dióxido de enxofre gasoso e/ou trióxido de enxofre gasoso 7 pode(m) ser transformado(s) em dióxido de enxofre liquido de alta pureza e/ou trióxido de enxofre liquido de alta pureza, como o(s) subproduto(s) do procedimento de regeneração de um determinado modo. A espuma e/ou poeira contendo S 8 também se deposita(m) ou se acumula(m) e sai/saem da solução dessulfurizada. A espuma e/ou poeira contendo S 8 pode(m) ser adicionalmente processada(s) para formar(em) enxofre como o subproduto do procedimento de regeneração. A solução dessulfurizada rica em S 5 regenerada se transforma na solução dessulfurizada pobre em S 4, que pode ser diretamente usada na absorção de dessulfurização, ou regenerada adicionalmente por aquecimento e/ou processamento a vácuo.

Quando a solução de PEG regenerada contém muita água a ponto do efeito de dessulfurização desejado não poder ser obtido, é necessário remover a água da solução de PEG para que este seja reciclado. Os métodos para remoção de água incluem método de retificação e método de absorção usando um absorvente de água. Qualquer um dos dois métodos de desidratação pode ser usado sozinho ou em conjunto com o outro. O óxido de cálcio, sulfato de cálcio anidro, gel de sílica e resina de absorção de água podem ser usados como o absorvente.

REIVINDICAÇÕES

Claims (7)

1. Método de absorção de SOx de um gás por meio de uma solução de polietileno glicol caracterizado pelo fato de que: a solução de polietileno glicol tem um polietileno glicol como o principal ingrediente; e a solução de polietileno glicol absorve SOx do gás depois que eles entram em contato um com o outro para purificar o gás, em que x é 2 e/ou 3; e a solução de polietileno glicol tendo SOx absorvido nela é regenerada para reciclagem por um ou mais dentre aquecimento, processamento a vácuo, processamento ultrassônico, processamento de micro-ondas e irradiação a uma temperatura de 0°C a 300°C e libera dióxido de enxofre e/ou trióxido de enxofre; e água é removida por um método de absorção utilizando um ou mais dos absorventes de água consistindo em óxido de cálcio, sulfato de cálcio anidro, sílica gel e resina absorvente de água, da solução de polietileno glicol regenerada por um ou mais dentre aquecimento, processamento a vácuo, processamento ultrassônico, processamento de micro-ondas e irradiação, quando o teor de água na solução de polietileno glicol regenerada é superior a 20 % em massa; e a solução de polietileno glicol desidratada é reciclada.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a solução de polietileno glicol é composta de 80, 00 % em massa ou mais de um polietileno glicol e menos de 20,00 % em massa de água.

3. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a solução de polietileno glicol absorve SOx sob pressão atmosférica ou por pressurização a uma temperatura de -20°C a 200°C.

4. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o teor total de SOx no gás é inferior a 99,9 % em volume.

5. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que o gás é gás de combustão, gases de exaustão contendo SOx e/ou gases de matérias-primas industriais.

6. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que dois ou mais dentre aquecimento, processamento a vácuo, processamento ultrassônico, processamento de micro-ondas e irradiação são utilizados conjuntamente em um regenerador.

7. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que a solução de polietileno glicol é composta de um ou mais polietileno glicóis tendo um grau de polimerização de 2 ou mais.