CN103521035A - 一种高效脱硫组合溶剂 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高效脱硫组合溶剂，其特征在于该组合溶剂对SO₂气体具有极高的吸收选择性，并对SO₂气体的吸收、解吸具有较高速率。该高效脱硫组合溶剂具体组成如下：第一组分，N-甲基吡咯烷酮或二甲基亚砜等物质的混合物或者任一单一物质，其质量百分比为组合溶剂的0.1%~50%；第二组分，乙二胺、丙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺等至少含有2个胺基的多元胺类及哌嗪的混合物或者任一单一物质，其质量百分比为组合溶剂的0.1%~50%；第三组分为组合溶剂的余量，包含磷酸、硼酸、柠檬酸等其它酸类的混合物或任一单一物质和水，调节组合溶剂PH值为5~8。该组合溶剂挥发性小，无废气废液排放，并可解吸再生多次循环使用，同时可以解吸出纯度99%（干基）的SO₂气体，适合作为电厂废气中SO₂气体的吸收剂。

Description

一种高效脱硫组合溶剂

技术领域

本发明属于烟气脱硫技术领域，具体涉及用于脱除电厂废气中SO₂气体的可再生高效脱硫组合溶剂。 

背景技术

随着我国工业化和自动化的发展，我国对能源的需求量和消耗量明显呈现上升趋势，随之也增加了对环境的污染。在我国，主要是含硫煤的燃烧，造成烟气中SO₂气体的排放量也与日俱增，导致酸雨发展速度惊人，而酸雨的污染不仅对建筑、农业等产业有着巨大的影响，同时也对人体健康造成了很大危害。为了保证经济和环境的可持续发展以及保护人类的健康生存，采取有效措施减少烟气中的SO₂气体的排放显得尤为重要。 

虽然现有的脱硫技术方法众多，但是存在成本高、脱硫副产物难处理等各式各样的问题。因此，具有低成本、操作管理简单等优点的小型化可再生SO₂吸收剂的脱硫方法逐渐成为大气污染治理的研究方向。 

中国专利200910116568.9和200910116567.4中所公开的SO₂吸收剂采用直链胺类或环状胺类的离子液体作为可再生的SO₂吸收剂，由于该两项专利采用的吸收剂均为离子液体，吸收率较低，成本较高，不利于工业化的应用。专利03111216.1中所公开的一种含有己二胺、己二胺重组分及分散剂的SO₂脱除剂，其有腐蚀性小、成本低等特点，但是该脱除剂吸收效率和吸收容量都很低。 

而本发明提供的高效脱硫组合溶剂，结合了现有多元胺类溶剂吸收脱硫技术的吸收容量大、可再生循环使用、无废物排放的优点，并在此基础上添加N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜等具有空间位阻效应的相关物质，能够有效的降低多元胺类物质的挥发量，极大的提高了多元胺类溶剂对SO₂的吸收选择性，并提高了吸收、解吸速率，从而降低了再生过程中的能耗，具有巨大的经济效益。 

发明内容

本发明旨在提供一种高效脱除燃煤电厂排放烟气中的SO₂气体吸收剂，其为一种高效脱硫组合溶剂，具有腐蚀性小、选择性高、不易挥发和成本低等优点。 

本发明的一种高效脱硫组合溶剂，其特征在于该组合溶剂对SO₂气体具有极高的吸收选择性，并对SO₂气体的吸收、解吸具有较高速率。该高效脱硫组合溶剂具体组成如下： 

第一组分，N-甲基吡咯烷酮或二甲基亚砜等物质的混合物或者任一单一物质。由于吡咯烷酮以及砜类物质，其挥发性远低于乙二胺等多元胺类物质，作为添加剂与第二组分多元胺类混合，一方面能较好的降低整体的挥发性，另一方面N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜等利用空间位阻特性能极大提高对SO₂气体吸收的选择性，并使组合溶剂整体对SO₂气体吸收的选择性大大增强，可为第二组分多元胺类物质提供吸收过渡的作用，同时在解吸过程中也可加快第二组分多元胺类物质的解吸速度，从而极大的降低了能耗。第一组分质量百分比为组合溶剂的0.1%~50%；

第二组分，乙二胺、丙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺等至少含有2个胺基的多元胺类物质及哌嗪的混合物或者任一单一物质。由于含有具有空间位阻特性物质的第一组分，SO₂气体可以更容易的与胺基结合，多胺基胺类的组合更能加大对SO₂气体的吸收容量，适合作为组合溶剂脱硫容量的主体。第二组分质量百分比为组合溶剂的0.1%~50%；

第三组分，包含磷酸、柠檬酸、硼酸等其它酸类的混合物或任一单一物质和水。有酸类物质的存在，可将组合溶剂的PH值降低，由于H₂SO₃酸性远大于H₂CO₃，PH的降低更加有利于提高对SO₂吸收的选择性，同时，接近中性的溶液能极大降低对设备的腐蚀，这样也能延长设备的适用寿命。第三组分为组合溶剂总重量的余量，并调节组合溶剂PH值为5~8。

本高效脱硫组合溶剂可以在10～90℃条件下快速高效的吸收烟气中的SO₂气体，实际操作中，在短时间内即可以完成吸收过程，同时SO₂气体的吸收容量高于30g/L，多次循环使用后仍然能保持较高的吸收容量。对含有百倍甚至上千倍的CO₂气体及其他酸性气体，本高效脱硫组合溶剂仍能对SO₂气体保持有极高的选择性。同时本发明中的高效脱硫组合溶剂在与SO₂气体反应后会形成不稳定盐，并且不稳定盐水溶液在90℃～120℃受热时能快速的解吸出大部分SO₂气体，因此所述的组合溶剂可在低能耗下再生，进而可以降低SO₂气体再生过程中的能量消耗。 

附图说明

附图是一种高效脱硫组合溶剂脱硫工艺简化流程图。 

图中所示附图标记为：1-模拟烟气，2-清洁烟气，3-吸收塔，4-贫液，5-富液，6-贫富胺换热器，7-溶剂净化系统，8-解吸塔，9-集液器，10-二氧化硫副产品。 

具体实施方式

实施例1： 

模拟烟气中SO₂气体体积分数0.4%，CO₂气体体积分数12%，其余为空气补充。一种本发明的高效脱硫组合溶剂，第一组分中乙二胺质量百分比为1.8%，第二组分中N-甲基吡咯烷酮质量百分比为1.2%，第三组分中磷酸调节PH至中性，其余为水。

本实施例的整个工艺流程是：模拟烟气从吸收塔底部进入吸收塔，高效脱硫组合溶剂从吸收塔的顶部进入，在塔内填料表面与烟气逆流接触，经贫液吸收SO₂气体后的清洁烟气从吸收塔顶部排出，吸收SO₂气体后的富液由塔底排出，从顶部进入解吸塔，富液经解吸后返回吸收塔顶部进行循环使用，解吸出的气体经冷凝后为高纯度SO₂，可以作为产品或进入后续制酸系统制备浓硫酸产品。再生后的贫液循环使用前进入溶剂净化系统，用于去除吸收反应产生的SO₄ ^2-、Cl^-等热稳定离子及固体颗粒杂质，以增加本高效脱硫组合溶剂的吸收能力。 

模拟烟气吸收温度50℃，解吸温度105℃。经处理后检测脱硫率可达99%以上。 

实施例2： 

模拟烟气中SO₂气体体积分数0.4%，CO₂气体体积分数12%，其余为空气补充。一种本发明的高效脱硫组合溶剂，第一组分中乙二胺质量百分比为1%，二乙烯三胺质量百分比为1%，第二组分中N-甲基吡咯烷酮质量百分比为1%，第三组分中硼酸调节PH值至6，其余为水。

本实施例的整个工艺流程同实施例1。 

模拟烟气吸收温度40℃，解吸温度102℃。经处理后检测脱硫率可达98%以上。 

实施例3： 

模拟烟气中SO₂气体体积分数0.5%，CO₂气体体积分数12%，其余为空气补充。一种本发明的高效脱硫组合溶剂，第一组分中三乙烯四胺质量百分比为1%，丙二胺质量百分比为1%，第二组分中二甲基亚砜质量百分比为2%，第三组分中磷酸调节PH值至中性，其余为水。

本实施例的整个工艺流程同实施例1。 

模拟烟气吸收温度50℃，解吸温度108℃，经处理后检测脱硫率可达99%以上。 

实施例4： 

模拟烟气中SO₂气体体积分数0.6%，CO₂气体体积分数12%，其余为空气补充。一种本发明的高效脱硫组合溶剂，第一组分中哌嗪质量百分比为1%，乙二胺质量百分比为1%，第二组分中二甲基亚砜质量百分比为1%，第三组分中硫酸调节PH值至5.5，其余为水。

本实施例的整个工艺流程同实施例1。 

模拟烟气吸收温度60℃，解吸温度110℃。经处理后检测脱硫率可达97%以上。 

Claims (3)

1.一种高效脱硫组合溶剂，其特征在于该组合溶剂对SO₂气体具有极高的吸收选择性，并对SO₂气体的吸收、解吸具有较高速率，该高效脱硫组合溶剂具体组成如下：

（1）第一组分，N-甲基吡咯烷酮或二甲基亚砜等物质的混合物或者任一单一物质，其质量百分比为组合溶剂的0.1%~50%；

（2）第二组分，乙二胺、丙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺等至少含有2个胺基的多元胺类及哌嗪的混合物或者任一单一物质，其质量百分比为组合溶剂的0.1%~50%；

（3）第三组分为组合溶剂的余量，包含磷酸、硼酸、柠檬酸等其它酸类的混合物或任一单一物质和水，调节组合溶剂PH值为5~8。

2.如权利1要求的高效脱硫组合溶剂，其特征在于，第一组分选自以下具有空间位阻效应物质的混合物或者任一单一物质：

，R可以是C₁~C₁₈的烷、烯基，也可以是苯基或环烷基；

或，R可以是C₁~C₁₈的烷、烯基，也可以是苯基或环烷基。

3.如权利1要求的高效脱硫组合溶剂，其特征在于，第二组分胺类选自以下物质的混合物或者任一单一物质：

或

，R可以是C₁~C₁₈的烷、烯基，可以是苯基或环烷基，也可以是

的一种或几种的组合。

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