CN103908873B - 一种从工业废气中回收二氧化硫的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明具体涉及一种从工业废气中回收二氧化硫的方法，包括以下步骤：先将哌嗪与水混合并搅拌均匀，然后在搅拌状态下加入环氧乙烷反应；将上述所得的反应产物与硼酸进行反应，制得有机胺盐；将制得的有机胺盐溶于水制成胺盐水溶液制得吸收二氧化硫的吸收剂；将胺盐水溶液吸收剂与含有二氧化硫气体的气流逆流接触，使二氧化硫溶于吸收剂。本发明具有方法简单，周期短，溶剂价格低，回收成本低，反应效率高，反应副产物少，收得率高等优点，同时吸收剂吸收容量大，回收二氧化硫彻底，可再生并循环利用，且再生能耗低。
Description
技术领域
本发明属气体净化技术领域，具体涉及一种利用胺盐溶液吸收剂从工业废气中回收二氧化硫的方法。
背景技术
二氧化硫是硫排放的重要途径，是大气污染的主要气体之一，已引起人们的广泛关注。烟气脱硫是减少硫排放的有效方法，世界各国从20世纪50年代开始研究脱硫技术，至今脱硫技术已达200多种，主要的方法有湿法脱硫、半干法脱硫、干法脱硫、旋转喷雾干燥法脱硫、电子束法脱硫等多种脱硫工艺。
在目前工业应用的烟气脱硫技术中，湿法特别是石灰石/石膏法最普遍，该方法虽然脱硫率高，吸收剂价廉易得，但是耗水量大，运行中有废水排出，脱硫石膏综合利用在一些地方比较困难，脱硫副产品石膏大多闲置堆放，形成大量的固体和液体废弃物，既占用宝贵的土地资源又造成二次污染，因此，需要开发低成本、资源化的脱硫方法。
其中，溶剂可再生的湿法脱硫技术通过脱硫剂的再生和循环使用，可以生成高浓度的SO2，具有较好的环境和经济效益，但还存在SO2吸收效率低，能耗高，成本大等缺点。
CN1043269公开了一种以二胺盐作为可循环的二氧化硫气体吸收剂的方法。
CN101274204公开了一种以有机阳离子和无机阴离子为主的溶液作为可循环的二氧化硫气体吸收剂的方法。
CN101721884公开了一种以哌嗪类化合物作为可循环的二氧化硫气体吸收剂的方法。
CN101537300公开了一种阳离子为多氮直链胺类的离子液体作为可循环的二氧化硫气体吸收剂方法。
然而，上述方法均存在吸收容量偏小、再生能耗较高、溶剂价格高等缺点。
发明内容
为了克服现有技术的缺点，提高吸收效率、避免吸收过程中的二次污染，降低吸收能耗，本发明提供了一种通过哌嗪、水与环氧乙烷反应的产物与棚酸反应得到的有机胺盐制成的吸收剂回收二氧化硫的方法。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种从工业废气中回收二氧化硫的方法，包括以下步骤：
（1）将哌嗪与水混合并搅拌均匀，然后在搅拌状态下加入环氧乙烷反应；
（2）将步骤（1）所得的反应产物与硼酸进行反应，得到有机胺盐；
（3）将步骤（2）所得的有机胺盐溶于水制成胺盐水溶液制得吸收二氧化硫的吸收剂；
（4）将步骤（3）制得的吸收剂与含有二氧化硫气体的气流逆流接触，使二氧化硫溶于吸收剂。
所述步骤（1）中哌嗪、环氧乙烷、水的摩尔比例为1:（1.2-1.5）:（2-4）。
所述步骤（1）中在氮气氛围下加入环氧乙烷；所述加入环氧乙烷的时间为0.5-1.5小时。
所述步骤（1）的反应压力为0.1-0.4MPa，反应温度为60-100℃，所述从加入环氧乙烷开始到反应结束的反应总时间为3-5小时。
所述步骤（2）中硼酸的量为哌嗪物质的量的0.1%-5%，所述步骤（1）所得的反应产物与硼酸的反应时间为0.2-3小时。
所述步骤（3）中胺盐水溶液的质量百分浓度为4%-35%。
所述步骤（3）制得的吸收剂还可以添加腐蚀抑制剂、抗氧剂、消泡剂。
所述步骤（3）制得的吸收剂与含有二氧化硫气体的气流逆流接触吸收二氧化硫后得到的吸收液通过与蒸汽接触后可循环使用。
相对于现有技术，本方法的优点是：
（1）本方法只在第一步和第二步产生反应，反应物质少，条件简单，容易控制，反应效率高，反应副产物少，收得率高；
（2）吸收剂使用方便，同时吸收容量大，回收二氧化硫彻底，吸收效率在99同时可再生从而得以循环利用，且再生能耗低。
综上，本发明工艺简单，制备方便，使用方便，吸收效果好，吸收率在99%以上。
具体实施方式
以下通过实施实例对本发明作进一步说明，其目的是为了更好地理解本发明的内容，但其并不限制本发明的保护范围。
实施例1
在装有温度计、搅拌器、加料器、冷却器的反应釜中，依次加入哌嗪100mol、水250mol，搅拌均匀后，将反应釜内的空气以氮气置换并维持氮气气流，在搅拌状态下滴加环氧乙烷125mol，1小时滴加完毕，再反应3小时，并控制反应温度为80℃，反应时的压力0.2MPa，然后向反应物中加入硼酸20g，反应0.5小时，得到有机胺盐。将该有机胺盐溶解于水，制成质量百分浓度为20%的有机胺盐水溶液制得回收二氧化硫的吸收剂。将胺盐水溶液吸收剂从吸收塔顶部进入吸收塔，然后将三种二氧化硫含量不同的含有二氧化硫的原料气以相同气流量分别从吸收塔底部进入，与从吸收塔顶进入的胺盐水溶液吸收剂逆流接触，原料气中的酸气被吸收，经过吸收剂净化后的气体从塔顶出来进入气液分离器回收所夹带的液滴后直接排放空气中，除去二氧化硫后的气体中的二氧化硫的含量经检测如表1。
吸收了二氧化硫的吸收剂从吸收塔底引出至再生塔顶部，在再生塔中与上升的蒸汽逆流接触而获得再生。再生后的吸收剂经冷却后送入吸收塔顶进行再次吸收二氧化硫。
表1：不同原料气吸收二氧化硫后二氧化硫的含量
实施例2
在装有温度计、搅拌器、加料器、冷却器的反应釜中，依次加入哌嗪100mol、水200mol，搅拌均匀后，将反应釜内的空气以氮气置换并维持氮气气流，在搅拌状态下滴加环氧乙烷120mol，控制反应温度为60℃，使反应时的压力0.1MPa，1小时滴加完毕，再反应2小时，然后向反应物中加入硼酸18g，反应0.5小时，得到有机胺盐。将该有机胺胺盐溶解于水，制成质量百分浓度为4%的有机胺盐水溶液即制得吸收剂。将胺盐水溶液吸收剂从吸收塔顶部进入吸收塔，然后将三种二氧化硫含量不同的含有二氧化硫的原料气以相同的气流量分别从吸收塔底部进入，与从吸收塔顶进入的胺盐水溶液吸收剂逆流接触，原料气中的酸气被吸收，经过吸收剂净化后的气体从塔顶出来进入气液分离器回收所夹带的液滴后直接排放空气中，除去二氧化硫后的气体中的二氧化硫的含量经检测如表2。
吸收了二氧化硫的吸收剂从吸收塔底引出至再生塔顶部，在再生塔中与上升的蒸汽逆流接触而获得再生。再生后的吸收剂经冷却后送入吸收塔顶进行再次吸收二氧化硫。
表2：不同原料气吸收二氧化硫后二氧化硫的含量
实施例3
在装有温度计、搅拌器、加料器、冷却器的反应釜中，依次加入哌嗪100mol、水400mol，搅拌均匀后，将反应釜内的空气以氮气置换并维持氮气气流，在搅拌状态下滴加环氧乙烷150mol，控制反应温度为100℃，使反应时的压力0.4MPa，1.5小时滴加完毕，再反应3.5小时，然后向反应物中加入硼酸20g，反应0.5小时，得到有机胺盐。将该有机胺胺盐溶解于水，制成质量百分浓度为35%的有机胺盐水溶液即制得吸收剂。将胺盐水溶液吸收剂从吸收塔顶部进入吸收塔，然后将三种二氧化硫含量不同的含有二氧化硫的原料气以相同气流量分别从吸收塔底部进入，与从吸收塔顶进入的胺盐水溶液吸收剂逆流接触，原料气中的酸气被吸收，经过吸收剂净化后的气体从塔顶出来进入气液分离器回收所夹带的液滴后直接排放空气中，除去二氧化硫后的气体中的二氧化硫的含量经检测如表3。
吸收了二氧化硫的吸收剂从吸收塔底引出至再生塔顶部，在再生塔中与上升的蒸汽逆流接触而获得再生。再生后的吸收剂经冷却后送入吸收塔顶进行再次吸收二氧化硫。
表3：不同原料气吸收二氧化硫后二氧化硫的含量
由表1、表2、表3可以看出，本发明对二氧化硫有较高的吸收率。
Claims (2)
1.一种从工业废气中回收二氧化硫的方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）将哌嗪与水混合并搅拌均匀，然后在搅拌状态下加入环氧乙烷反应；
（2）将步骤（1）所得的反应产物与硼酸进行反应，得到有机胺盐；
（3）将步骤（2）所得的有机胺盐溶于水制成胺盐水溶液制得吸收二氧化硫的吸收剂；
（4）将步骤（3）制得的吸收剂与含有二氧化硫气体的气流逆流接触，使二氧化硫溶于吸收剂;
所述步骤（1）中哌嗪、环氧乙烷、水的摩尔比例为1:（1.2-1.5）:（2-4）;
所述步骤（1）中在氮气氛围下加入环氧乙烷；所述加入环氧乙烷的时间为0.5-1.5小时;
所述步骤（1）的反应压力为0.1-0.4MPa，反应温度为60-100℃，从加入环氧乙烷开始到反应结束的反应总时间为3-5小时;
所述步骤（2）中硼酸的量为哌嗪物质的量的0.1%-5%，所述步骤（1）所得的反应产物与硼酸的反应时间为0.2-3小时;
所述步骤（3）中胺盐水溶液的质量百分浓度为4%-35%，步骤（3）制得的吸收剂还添加腐蚀抑制剂、抗氧剂、消泡剂。
2.根据权利要求1所述的一种从工业废气中回收二氧化硫的方法，其特征在于：所述步骤（3）制得的吸收剂与含有二氧化硫气体的气流逆流接触吸收二氧化硫后得到的吸收液通过与蒸汽接触后可循环使用。
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