CN101274204B - 从混合气中脱除和回收二氧化硫的吸收剂 - Google Patents

Abstract

本发明针对电厂锅炉烟气、冶金烧结烟气、硫酸工业尾气等混合气体的特点，开发出一种新颖的脱除二氧化硫同时回收高浓度二氧化硫的吸收剂，本发明提供的吸收剂配方为：(1)吸收剂中含有2～50％质量浓度的有机阳离子、2～50％质量浓度的无机阴离子组成的物质作为脱除二氧化硫的主体组分；(2)含有0.1～3％质量浓度的烷基醇胺，作为脱除二氧化硫的活化剂；(3)含有0.1～0.2％质量浓度的酚类、醌类物质作吸收剂的抗氧化剂；(4)含有0.1～0.2％质量浓度的金属氧化物或无机盐作为吸收剂的缓蚀剂；(5)含有5～95％的水。该吸收剂在低温20～80℃下吸收混合气中的SO ₂气体，在高温85～130℃下将其解析出来，产生浓度大于99％(干基)的SO ₂副产品；吸收剂循环使用。

Description

从混合气中脱除和回收二氧化硫的吸收剂

技术领域

本发明涉及到一种从混合气中脱除和回收二氧化硫的吸收剂配方，属环境保护和化工气体分离领域。

背景技术

我国大气污染以煤烟型为主，首要污染物是二氧化硫。我国二氧化硫年排放量2000万吨以上，居世界首位。主要由二氧化硫排放所致的硫酸型酸雨污染危害面积达国土面积40％，全国因此每年损失上千亿元，最近的资料显示达五千亿元。二氧化硫污染已成为制约我国经济、社会可持续发展的重要因素，控制二氧化硫污染势在必行。

我国二氧化硫烟气脱硫技术工业化应用尚处于起步阶段，从70年代开始引进国外烟气脱硫成套装置，但迄今为止，仅有6％左右装机容量的火力电厂和少数中小型锅炉实施烟气脱硫。在国外发达国家成功地控制了二氧化硫污染的烟气脱硫技术在中国却发展缓慢，主要障碍之一是脱硫成本和副产物出路问题。

目前国内应用的主要烟气脱硫技术，无论是国外引进的“石灰石—石膏法”、“旋转喷雾干燥法”，还是国内的简易脱硫除尘一体化技术，都存在因产物无出路，不得不作为固体废弃物抛弃的问题。

我国从上个世纪70年代开始，经过“七·五”、“八·五”、“九·五”攻关等研究开发，对国际上现有烟气脱硫技术的主要类型都进行了研究试验，并且自主开发了一些新的技术，其中较典型的成果有：

旋转喷雾干燥法(LSDP)：副产品为石膏

电子束辐照法(EBAP)：副产品为硫铵

脉冲电晕等离子法(PPCP)：副产品为硫铵

以上这些方法，在治理SO₂污染的同时，由于副产品石膏无市场、氨逃逸等问题，同时会带来废渣污染、氨氮污染、增加CO₂排放等环保问题，与我国可持续发展战略是不相符的。

本发明提供的二氧化硫吸收剂具有吸收能力大、能耗低、吸收剂稳定可重复使用和副产高浓度二氧化硫等特点，较好地解决了现有二氧化硫脱除技术存在的缺点。

发明内容

本发明提供了一种从混合气中脱除和回收SO₂的吸收剂。吸收剂是由特定的有机阳离子、无机阴离子为主体，添加少量活化剂、抗氧化剂和缓蚀剂组成的水溶液。

其特征在于：(1)吸收剂中含有2～50％质量浓度的有机阳离子、2～50％质量浓度的无机阴离子组成的物质作为脱除二氧化硫的主体组分；(2)含有0.1～3％质量浓度的烷基醇胺，作为脱除二氧化硫的活化剂；(3)含有0.1～0.2％质量浓度的酚类、醌类物质作吸收剂的抗氧化剂；(4)含有0.1～0.2％质量浓度的金属氧化物或无机盐作为吸收剂的缓蚀剂；(5)含有5～95％的水。该吸收剂在低温20～80℃下吸收混合气中的SO₂气体，在高温85～130℃下将其解析出来，产生浓度大于99％(干基)的SO₂副产品；吸收剂循环使用。

本发明所说的有机阳离子是吡啶、咪唑、哌嗪、乙二胺、二乙烯三胺、羟乙基乙二胺、四甲基丙二胺及其衍生物与酸反应生成的相应阳离子，无机阴离子是SO₄ ^2-、Cl^-、F^-、S₂O₃ ^2-、NO₃ ^-、HSO₃ ^-等。

本发明所说的活化剂是具有空间位阻效应的烷基醇胺，包括：叔丁胺基乙醇(TBE)、叔丁胺基乙氧基乙醇(TBEE)、1，2-(双叔丁胺基乙氧基)乙烷(BIS-TB)、2-派啶乙醇(PE)、1，8-萜烷二胺(MPA)、2一氨基-2一甲基-1-丙醇(AMP)。抗氧化剂由对苯二酚、丹宁、蒽醌及其衍生物中的一种或两种组成。缓蚀剂是碱式碳酸铜、酒石酸锑钾、五氧化二钒和偏钒酸盐中的一种或两种组成。

本发明提供的吸收剂在使用时，采用低温吸收、加热再生，同时副产高浓度SO₂，不同于现有副产石膏、硫酸镁、硫铵的副产品方式。副产的高浓度SO₂可作为产生液体SO₂、硫酸、硫磺等产品的优良原料，使SO₂变废为宝。使用本吸收剂采用传统的吸收再生工艺脱除混合气中SO₂与现有工艺相比具有投资省、占地面积少、操作成本低等优点。

附图说明

附图1是实施例1所采用的高温气体脱硫工艺流程。

附图2是实施例2所采用的常温气体脱硫工艺流程。

具体实施方式

下面结合实例对本发明进行说明，但不限制本发明的应用范围。

实施例1

某大型钢铁公司烧结烟气，气体中SO₂含量为3500～11000mg/Nm³，温度为130℃，压力：-5Pa，采用如图1的工艺流程：

烟道气经风机(1)增压后进水洗塔(2)除尘降温，再送入吸收塔(3)，烟气中的SO₂被吸收剂吸收，出口气体放空。吸收SO₂后的富液由塔底经泵(4)进入贫富液换热器(5)，回收热量后入再生塔(6)上部。解吸出的SO₂连同水蒸气经冷凝器(10)冷却后，分离除去水分，得到纯度99.5％的产品SO₂气，送下工段使用。再生气中被冷凝分离出来的冷凝水由泵(12)送至再生塔顶部。富液从再生塔上部进入，通过汽提解吸部分SO₂，然后进入再沸器(7)，使其中的SO₂进一步解吸。解吸SO₂后的贫液由再生塔底流出，经泵(8)、贫富液换热器(5)后，经贫液冷却器(9)进入吸收塔(3)上部。吸收剂往返循环构成连续吸收和解吸SO₂的工艺过程。

吸收剂组成为：哌嗪阳离子20％(重量)、SO₄ ^2-12％(重量)、叔丁胺基乙氧基乙醇(TBEE)1.5％(重量)、对苯二酚0.06％(重量)、碱式碳酸铜0.06％重量，，其运行数据如下：

处理气量Nm3/h	烧结气SO2含量mg/Nm3	净化气SO2含量mg/Nm3	脱硫率％
				994	3520	26	99.26
987	4584	27	99.41

985

10350

28

99.73

运行结果表明，利用本吸收剂配方，脱硫系统操作弹性大，操作费用基本不随气体中SO₂浓度变化升高而增加。

实施例2

某硫酸厂转化气体中SO₂含量为12～14％，温度为常温，压力：4kPa，采用如图2的工艺流程：

转化气先进入吸收塔(1)，烟气中的SO₂被吸收剂吸收，出口气体放空。吸收SO₂后的富液由塔底经泵(2)进入贫富液换热器(3)，回收热量后入再生塔(4)上部。解吸出的SO₂连同水蒸气经冷凝器(8)冷却后，分离除去水分，得到纯度99.5％的产品SO₂气，送下工段使用。再生气中被冷凝分离出来的冷凝水由泵(10)送至再生塔顶部。富液从再生塔上部进入，通过汽提解吸部分SO₂，然后进入再沸器(5)，使其中的SO₂进一步解吸。解吸SO₂后的贫液由再生塔底流出，经泵(6)、贫富液换热器(3)后，经贫液冷却器(7)进入吸收塔(1)上部。吸收剂往返循环构成连续吸收和解吸SO₂的工艺过程。

溶液组成为：二乙烯三胺阳离子25％(重量)、羟乙基乙二胺阳离子10％(重量)、SO₄ ^2-8％(重量)、叔丁胺基乙氧基乙醇(TBEE)0.2％重量、丹宁0.06％(重量)、五氧化二钒0.15％(重量)，其运行数据如下：

处理气量Nm3/h	转化气SO2含量％	净化气SO2含量mg/Nm3	脱硫率％
				956	12	320	99.91
948	13	328	99.91

运行结果表明，利用本溶液配方，吸收剂吸收能力大，脱硫效率较传统脱硫方法显著提高。

Claims (5)

1.一种从混合气中脱除和回收SO₂的吸收剂，其特征在于：(1)吸收剂中含有2～50％质量浓度的有机阳离子、2～50％质量浓度的无机阴离子组成的物质作为脱除二氧化硫的主体组分；(2)含有0.1～3％质量浓度的烷基醇胺，作为脱除二氧化硫的活化剂；(3)含有0.1～0.2％质量浓度的酚类、醌类物质作吸收剂的抗氧化剂；(4)含有0.1～0.2％质量浓度的金属氧化物或无机盐作为吸收剂的缓蚀剂；(5)含有5～95％的水；该吸收剂在低温20～80℃下吸收混合气中的SO₂气体，在高温85～130℃下将其解析出来，产生浓度大于99％干基的SO₂副产品；吸收剂循环使用。

2.如权利要求1所述的吸收剂，其特征在于有机阳离子是吡啶、咪唑、哌嗪、乙二胺、二乙烯三胺、羟乙基乙二胺、四甲基丙二胺及其衍生物与酸反应生成的相应阳离子中一种或几种组成，无机阴离子是SO₄ ^2-、Cl^-、F^-、S₂O₃ ^2-、NO₃ ^-、HSO₃ ^-中的一种或几种组成。

3.如权利要求1所述的吸收剂，其特征在于适用的活化剂是具有空间位阻效应的下列烷基醇胺中的一种或两种组成，叔丁胺基乙醇、叔丁胺基乙氧基乙醇、1，2-(双叔丁胺基乙氧基)乙烷、2-哌啶乙醇、1，8-萜烷二胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇。

4.如权利要求1所述的吸收剂，其特征在于抗氧化剂是对苯二酚、丹宁、蒽醌及其衍生物一种或两种组成。

5.如权利要求1所述的吸收剂，其特征在于缓蚀剂是碱式碳酸铜、酒石酸锑钾、五氧化二钒、偏钒酸盐一种或两种组成。

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