CN110585860A - 一种低能耗再生的吸收剂及其用于吸收烟气中二氧化硫的方法 - Google Patents

一种低能耗再生的吸收剂及其用于吸收烟气中二氧化硫的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种低能耗再生的吸收剂及其用于吸收烟气中二氧化硫的方法。该方法所使用的吸收剂为向离子液体吸收剂中加入摩尔比3%~40%的乳酸，改进离子液体的特性，形成新型吸收剂，再进行吸收SO2和解吸SO2、再生吸收剂。本方法可实现高效的吸收烟气中的SO2，并具有低的再生能耗；同时本方法中所添加的乳酸具有无毒、环境友好的特点。

Description

一种低能耗再生的吸收剂及其用于吸收烟气中二氧化硫的 方法
技术领域
本发明属于烟气脱硫领域，涉及一种可低能耗再生的吸收剂及其用于吸收烟气中二氧化硫（SO2）的方法。该方法包括以离子液体和乳酸按照一定比例混合形成新型SO2吸收剂；用该吸收剂在20℃~60℃条件下吸收烟气中的SO2，然后采用闪蒸的方法再生该吸收剂并回收所吸收的SO2。
技术背景
我国的电能主要来自燃煤发电。由于煤中含有约1%的硫，因此在燃煤烟气中含有大量的SO2。SO2是一种主要的大气污染物。如果将煤炭燃烧产生的SO2排放到大气中，不仅会造成酸雨和腐蚀等环境问题，还会危害人和动植物的生存。另外，SO2也是一种重要的化工原料，可用于生产硫酸和硫磺。需要说明的是，我国是硫资源相对缺少的国家，每年我国需要进口大量的硫磺。据文献报道（司斌. 2016年中国硫磺市场统计及分析. 硫酸工业，2017, (3): 1-3, 10），2016年我国硫磺进口量为1196万吨，硫酸的进口量143万吨。因此，对烟气中的SO2进行捕集并回收利用（如制备硫酸或者硫磺），既能解决环境问题，又能缓解进口硫磺的压力，还会带来经济效益。
目前，烟气脱硫（FGD）技术中应用范围最广、最成熟的是传统钙法脱硫技术。但是传统钙法脱硫会产生大量的固体废弃物，且无法实现硫资源的回收利用。有机胺法在处理SO2方面具有很大的优势，但是，由于有机胺的易挥发性，造成了资源浪费，而且吸收剂进入环境中，则会引起二次污染。近年来，离子液体由于具备极低的蒸气压、较好的热稳定性、对气体具有较好的吸收能力、可以再生等优点，在吸收SO2方面引起了研究人员的广泛关注。由于烟气中的SO2浓度较低，需要功能化的离子液体进行吸收。但是，功能化离子液体在吸收SO2后，存在解吸能耗高，直接影响功能化离子液体吸收烟气中SO2的工业应用。
因此，开发一种对烟气低浓度SO2高效吸收和解吸的技术对于实现烟气中SO2的脱除和回收具有重要的意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种低能耗再生的吸收剂及其用于吸收烟气中二氧化硫的方法。本方法以功能化离子液体和乳酸混合形成新型吸收剂，吸收烟气中的SO2。该新型吸收剂不仅能高效吸收烟气中的低浓度SO2，而且可以低能耗解吸SO2，实现吸收剂的再生。
本发明的目的是采用如下技术方案来实现的：
本发明提供了一种低能耗再生的吸收剂，向离子液体中加入乳酸，二者混合形成吸收剂，乳酸与离子液体的摩尔比为0.03~0.4：1。
进一步地，所述乳酸与离子液体摩尔比优选为0.06~0.2：1。
进一步地，所述的离子液体选自1-乙基-3-甲基咪唑乳酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑乳酸盐、1-己基-3-甲基咪唑乳酸盐、四乙基铵乳酸盐、四甲基铵乳酸盐、乙醇胺乳酸盐、四甲基胍乳酸盐中的一种。
以及吸收剂的吸收和再生的工艺方法，该方法包括如下步骤：向离子液体中加入乳酸，形成新型吸收剂；用该新型吸收剂进行吸收SO2；采用闪蒸的方法解吸所吸收的SO2、再生新型吸收剂。
本发明提供了上述低能耗再生的吸收剂用于吸收烟气中二氧化硫的方法，包括以下步骤：
（1）用所述吸收剂进行吸收烟气中的SO2；
称取所述低能耗再生的吸收剂，加入到脱硫装置中，将模拟烟气通入脱硫装置中，设定吸收温度；待达到吸收饱和后得到含SO2的富液；
（2）采用闪蒸的方法解吸所吸收的SO2，再生吸收剂，并回收SO2。
将上述富液在解吸装置中加热，搅拌状态下进行闪蒸，解吸出所吸收的SO2，同时实现了吸收剂的再生。
上述方法步骤（1）中，所述的吸收温度为20℃~60℃。
上述方法步骤（2）中，所述的闪蒸温度为90℃~130℃。
上述方法步骤（2）中，所述的闪蒸压力为1kPa ~20kPa。
本发明方法的原理是：羧酸根功能化离子液体可以吸收低浓度SO2且可再生的原理是离子液体和二氧化硫之间存在弱化学作用，在一定温度和SO2浓度下，离子液体和二氧化硫达到吸收平衡（受平衡常数限制）；当温度上升后，SO2与离子液体的作用力减弱，平衡常数减小，SO2被解吸。乳酸是一种弱酸，乳酸的酸性小于亚硫酸的酸性。当向含羧酸根离子液体加入少量的乳酸后，会促使平衡向解吸SO2的方向移动，这样就有利于SO2的解吸，特别是在离子液体中SO2的含量低时作用明显。由于乳酸的酸性小于亚硫酸的酸性，所以加入少量的乳酸对SO2的吸收影响不明显。
与现有的技术相比，本发明具有以下优点：（1）与传统方的钙法相比，本发明的方法可以脱除并回收烟气SO2，无废弃物产生，可以实现SO2的资源化利用；（2）与有机胺吸收法相比，吸收剂的挥发性极低，吸收剂的损失很少，几乎不产生二次污染；（3）与离子液体吸收法相比，在保持离子液体的净吸收量的同时，解吸能耗较低。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明提供的乳酸加入到功能化离子液体中形成的吸收剂（Abs）吸收SO2的方法作进一步详细的说明，但并不因此而限制本发明。
实施例1
用天平称取1,1,3,3-四甲基胍乳酸盐离子液体20.59g（0.1mol），再滴加85%的乳酸水溶液2.12g（0.02mol），混合之后，再用氮气气提的方法去除多余的水分，得到含有乳酸的混合吸收剂（乳酸与离子液体的摩尔比为0.2）22.6g。称取该混合吸收剂1.956g，加入到自制的鼓泡式脱硫装置中，将模拟烟气（SO2体积含量为2%，N2体积含量为98%）以50ml/min的速率通入脱硫装置中，吸收温度为40℃。待达到吸收饱和后得到含SO2的富液，采用称重法测量SO2的吸收量为0.313g，计算得到该吸收剂吸收SO2的容量为0.160 g SO2/g Abs。将上述富液加热至100℃，在1kPa压力和搅拌状态下进行闪蒸，解吸时间为30min，解吸出所吸收的SO2，采用称重法测量吸收剂中残留的SO2浓度为0.0030g/g Abs，计算得出吸收剂的解吸率为达98.1%，解吸出SO2的质量为0.307g，吸收剂的净吸收量为0.157 g SO2/g Abs。
对比例1：
对比试验：不添加乳酸的相同条件的离子液体吸收SO2实验。对比试验如下：
用天平称取1,1,3,3-四甲基胍乳酸盐离子液体吸收剂1.900g，加入到自制的鼓泡式脱硫装置中，将模拟烟气（SO2体积含量为2%，N2体积含量为98%）以50ml/min的速率通入脱硫装置中，吸收温度为40℃。待达到吸收饱和后得到含SO2的富液，采用称重法测量SO2的吸收量为0.3515g，计算得到该吸收剂吸收SO2的容量为0.185 g SO2/g Abs。将上述富液加热至100℃，在1kPa压力和搅拌状态下进行闪蒸，解吸时间为30min，解吸出所吸收的SO2，采用称重法测量吸收剂中残留的SO2浓度为0.0138g/g Abs，计算得出吸收剂的解吸率为达92.5%，解吸出SO2的质量为0.3253g。
上述富液在100℃、1kPa压力和搅拌状态下继续进行闪蒸，解吸时间为30min，采用称重法测量吸收剂中残留的SO2浓度为0.0078g/g Abs，计算得出吸收剂的解吸率为达95.8%。经过1h的闪蒸解吸，解吸出SO2的总质量为0.337g。
对比上述实施例1和对比例1，上述添加乳酸和不添加乳酸的1,1,3,3-四甲基胍乳酸盐离子液体吸收SO2结果可见：添加乳酸后，在解吸30min即可达到98.1%的解吸率，残留的SO2浓度为0.0030 g/g Abs；不添加乳酸的吸收剂，在解吸60min才达到95.8%的解吸率，残留的SO2浓度为0.0078 g/g Abs。可见，添加乳酸后的吸收剂，再生的效率提高。再生后的吸收剂为贫液，贫液中残留的SO2浓度对脱除烟气中SO2的含量影响很大，影响SO2的排放达标问题，贫液中残留的SO2浓度越低，越容易使烟气出口SO2浓度降低，达到排放的标准。
实施例2
用天平称取乙醇胺乳酸盐离子液体15.12g（0.1mol），再滴加85%的乳酸水溶液2.12g（0.02mol），混合之后，再用氮气气提的方法去除多余的水分，得到含有乳酸的混合吸收剂（乳酸与离子液体的摩尔比为0.2）17.1g。称取该混合吸收剂1.91g，加入到自制的鼓泡式脱硫装置中，将模拟烟气（SO2体积含量为2%，N2体积含量为98%）以50ml/min的速率通入脱硫装置中，吸收温度为40℃。待达到吸收饱和后得到含SO2的富液，采用称重法测量SO2的吸收量为0.1702g，计算得到该吸收剂吸收SO2的容量为0.0891g SO2/g Abs。将上述富液加热至100℃，在1kPa压力和搅拌状态下进行闪蒸，解吸时间为30min，解吸出所吸收的SO2，采用称重法测量吸收剂中残留的SO2浓度为0.0008g/g Abs，计算得出吸收剂的解吸率为达99.1%，解吸出SO2的质量为0.1687g，吸收剂的净吸收量为0.0883 g SO2/g Abs。
对比例2：
对比试验：不添加乳酸的相同条件的离子液体吸收SO2实验。对比试验如下：
用天平称取乙醇胺乳酸盐离子液体吸收剂1.93g，加入到自制的鼓泡式脱硫装置中，将模拟烟气（SO2体积含量为2%，N2体积含量为98%）以50ml/min的速率通入脱硫装置中，吸收温度为40℃。待达到吸收饱和后得到含SO2的富液，采用称重法测量SO2的吸收量为0.2324g，计算得到该吸收剂吸收SO2的容量为0.1204 g SO2/g Abs。将上述富液加热至100℃，在1kPa压力和搅拌状态下进行闪蒸，解吸时间为30min，解吸出所吸收的SO2，采用称重法测量吸收剂中残留的SO2浓度为0.0028g/g Abs，计算得出吸收剂的解吸率为达97.7%，解吸出SO2的质量为0.2270g。
上述富液在100℃、1kPa压力和搅拌状态下继续进行闪蒸，解吸时间为30min，采用称重法测量吸收剂中残留的SO2浓度为0.0019g/g Abs，计算得出吸收剂的解吸率为达98.4%。经过1h的闪蒸解吸，解吸出SO2的总质量为0.2287g。
对比上述添加乳酸和不添加乳酸的乙醇胺乳酸盐离子液体吸收SO2结果可见：添加乳酸后，在解吸30min即可达到99.1%的解吸率，残留的SO2浓度为0.0008 g/g Abs；不添加乳酸的吸收剂，在解吸60min才达到98.4%的解吸率，残留的SO2浓度为0.0017 g/g Abs。可见，添加乳酸后的吸收剂，再生的效率提高。再生后的贫液中残留的SO2浓度较低，有利于使烟气出口SO2浓度降低，达到排放的标准。
实施例3
用天平称取1-乙基-3-甲基咪唑乳酸盐离子液体20.02g（0.1mol），再滴加85%的乳酸水溶液2.12g（0.02mol），混合之后，再用氮气气提的方法去除多余的水分，得到含有乳酸的混合吸收剂（乳酸与离子液体的摩尔比为0.2）22.0g。称取该混合吸收剂1.91g，加入到自制的鼓泡式脱硫装置中，将模拟烟气（SO2体积含量为2%，N2体积含量为98%）以50ml/min的速率通入脱硫装置中，吸收温度为40℃。待达到吸收饱和后得到含SO2的富液，采用称重法测量SO2的吸收量为0.4212g，计算得到该吸收剂吸收SO2的容量为0.2205g SO2/g Abs。将上述富液加热至100℃，在1kPa压力和搅拌状态下进行闪蒸，解吸时间为30min，解吸出所吸收的SO2，采用称重法测量吸收剂中残留的SO2浓度为0.040g/g Abs，计算得出吸收剂的解吸率为达81.9%，解吸出SO2的质量为0.3448g，吸收剂的净吸收量为0.1805g SO2/g Abs。
对比例3：
对比试验：不添加乳酸的相同条件的离子液体吸收SO2实验。对比试验如下：
用天平称取1-乙基-3-甲基咪唑乳酸盐离子液体吸收剂1.910g，加入到自制的鼓泡式脱硫装置中，将模拟烟气（SO2体积含量为2%，N2体积含量为98%）以50ml/min的速率通入脱硫装置中，吸收温度为40℃。待达到吸收饱和后得到含SO2的富液，采用称重法测量SO2的吸收量为0.4622g，计算得到该吸收剂吸收SO2的容量为0.2420g SO2/g Abs。将上述富液加热至100℃，在1kPa压力和搅拌状态下进行闪蒸，解吸时间为30min，解吸出所吸收的SO2，采用称重法测量吸收剂中残留的SO2浓度为0.101g/g Abs，计算得出吸收剂的解吸率为达58.3%，解吸出SO2的质量为0.2693g，吸收剂的净吸收量为0.141g SO2/g Abs。
对比上述添加乳酸和不添加乳酸的1,1,3,3-四甲基胍乳酸盐离子液体吸收SO2结果可见：添加乳酸后，在解吸30min即可达到81.9%的解吸率，残留的SO2浓度为0.040g/gAbs；不添加乳酸的吸收剂，在解吸30min达到58.3%的解吸率，残留的SO2浓度为0.1010g/gAbs，净的SO2吸收量没有添加乳酸的高。可见，添加乳酸后的吸收剂，再生的效率提高，净的SO2吸收量也提高；再生后的吸收剂贫液中残留的SO2浓度较低，有利于降低烟气出口SO2浓度降低，有利于达到排放的标准。
实施例4
用天平称取1-丁基-3-甲基咪唑乳酸盐离子液体22.83g（0.1mol），再滴加85%的乳酸水溶液2.12g（0.02mol），混合之后，再用氮气气提的方法去除多余的水分，得到含有乳酸的混合吸收剂（乳酸与离子液体的摩尔比为0.2）24.8g。称取该混合吸收剂1.92g，加入到自制的鼓泡式脱硫装置中，将模拟烟气（SO2体积含量为2%，N2体积含量为98%）以50ml/min的速率通入脱硫装置中，吸收温度为40℃。待达到吸收饱和后得到含SO2的富液，采用称重法测量SO2的吸收量为0.3671g，计算得到该吸收剂吸收SO2的容量为0.1912g SO2/g Abs。将上述富液加热至100℃，在1kPa压力和搅拌状态下进行闪蒸，解吸时间为30min，解吸出所吸收的SO2，采用称重法测量吸收剂中残留的SO2浓度为0.0310g/g Abs，计算得出吸收剂的解吸率为达83.8%，解吸出SO2的质量为0.3076g，吸收剂的净吸收量为0.1602g SO2/g Abs。
实施例5
用天平称取1-己基-3-甲基咪唑乳酸盐离子液体25.62g（0.1mol），再滴加85%的乳酸水溶液2.12g（0.02mol），混合之后，再用氮气气提的方法去除多余的水分，得到含有乳酸的混合吸收剂（乳酸与离子液体的摩尔比为0.2）27.7g。称取该混合吸收剂1.93g，加入到自制的鼓泡式脱硫装置中，将模拟烟气（SO2体积含量为2%，N2体积含量为98%）以50ml/min的速率通入脱硫装置中，吸收温度为40℃。待达到吸收饱和后得到含SO2的富液，采用称重法测量SO2的吸收量为0.3146g，计算得到该吸收剂吸收SO2的容量为0.1631g SO2/g Abs。将上述富液加热至100℃，在1kPa压力和搅拌状态下进行闪蒸，解吸时间为30min，解吸出所吸收的SO2，采用称重法测量吸收剂中残留的SO2浓度为0.0220g/g Abs，计算得出吸收剂的解吸率为达86.5%，解吸出SO2的质量为0.2723g，吸收剂的净吸收量为0.1411g SO2/g Abs。
实施例6
用天平称取四乙基铵乳酸盐离子液体21.93g（0.1mol），再滴加85%的乳酸水溶液2.12g（0.02mol），混合之后，再用氮气气提的方法去除多余的水分，得到含有乳酸的混合吸收剂（乳酸与离子液体的摩尔比为0.2）23.8g。称取该混合吸收剂1.90g，加入到自制的鼓泡式脱硫装置中，将模拟烟气（SO2体积含量为2%，N2体积含量为98%）以50ml/min的速率通入脱硫装置中，吸收温度为40℃。待达到吸收饱和后得到含SO2的富液，采用称重法测量SO2的吸收量为0.4389g，计算得到该吸收剂吸收SO2的容量为0.2310g SO2/g Abs。将上述富液加热至100℃，在1kPa压力和搅拌状态下进行闪蒸，解吸时间为30min，解吸出所吸收的SO2，采用称重法测量吸收剂中残留的SO2浓度为0.040g/g Abs，计算得出吸收剂的解吸率为达82.7%，解吸出SO2的质量为0.3629g，吸收剂的净吸收量为0.1910g SO2/g Abs。
对比例4：
对比试验：不添加乳酸的相同条件的离子液体吸收SO2实验。对比试验如下：
用天平称取四乙基铵乳酸盐离子液体吸收剂1.920g，加入到自制的鼓泡式脱硫装置中，将模拟烟气（SO2体积含量为2%，N2体积含量为98%）以50ml/min的速率通入脱硫装置中，吸收温度为40℃。待达到吸收饱和后得到含SO2的富液，采用称重法测量SO2的吸收量为0.4800g，计算得到该吸收剂吸收SO2的容量为0.2500g SO2/g Abs。将上述富液加热至100℃，在1kPa压力和搅拌状态下进行闪蒸，解吸时间为30min，解吸出所吸收的SO2，采用称重法测量吸收剂中残留的SO2浓度为0.120g/g Abs，计算得出吸收剂的解吸率为达52.0%，解吸出SO2的质量为0.2496g，吸收剂的净吸收量为0.1300g SO2/g Abs。
对比上述添加乳酸和不添加乳酸的四乙基铵乳酸盐离子液体吸收SO2结果可见：添加乳酸后，在解吸30min即可达到82.7%的解吸率，残留的SO2浓度为0.040g/g Abs；不添加乳酸的吸收剂，在解吸30min达到52.0%的解吸率，残留的SO2浓度为0.1200g/g Abs，净的SO2吸收量没有添加乳酸的高。可见，添加乳酸后的吸收剂，再生的效率提高，净的SO2吸收量也提高；再生后的吸收剂贫液中残留的SO2浓度较低，有利于降低烟气出口SO2浓度降低，有利于达到排放的标准。
实施例7
用天平称取四甲基铵乳酸盐离子液体16.32g（0.1mol），再滴加85%的乳酸水溶液2.12g（0.02mol），混合之后，再用氮气气提的方法去除多余的水分，得到含有乳酸的混合吸收剂（乳酸与离子液体的摩尔比为0.2）18.24g。称取该混合吸收剂1.92g，加入到自制的鼓泡式脱硫装置中，将模拟烟气（SO2体积含量为2%，N2体积含量为98%）以50ml/min的速率通入脱硫装置中，吸收温度为40℃。待达到吸收饱和后得到含SO2的富液，采用称重法测量SO2的吸收量为0.5660g，计算得到该吸收剂吸收SO2的容量为0.2948g SO2/g Abs。将上述富液加热至100℃，在1kPa压力和搅拌状态下进行闪蒸，解吸时间为30min，解吸出所吸收的SO2，采用称重法测量吸收剂中残留的SO2浓度为0.0590g/g Abs，计算得出吸收剂的解吸率为达80.0%，解吸出SO2的质量为0.4527g，吸收剂的净吸收量为0.2358g SO2/g Abs。
实施例8
使用实施例4中的含有乳酸的1-丁基-3-甲基咪唑乳酸盐离子液体混合吸收剂（乳酸与离子液体的摩尔比为0.2）。称取该混合吸收剂1.91g，加入到自制的鼓泡式脱硫装置中，将模拟烟气（SO2体积含量为2%，N2体积含量为98%）以50ml/min的速率通入脱硫装置中，吸收温度为20℃。待达到吸收饱和后得到含SO2的富液，采用称重法测量SO2的吸收量为0.4177g，计算得到该吸收剂吸收SO2的容量为0.2187g SO2/g Abs。将上述富液加热至100℃，在1kPa压力和搅拌状态下进行闪蒸，解吸时间为30min，解吸出所吸收的SO2，采用称重法测量吸收剂中残留的SO2浓度为0.0315g/g Abs，计算得出吸收剂的解吸率为达85.6%，解吸出SO2的质量为0.3576g，吸收剂的净吸收量为0.1872g SO2/g Abs。
实施例9
使用实施例4中的含有乳酸的1-丁基-3-甲基咪唑乳酸盐离子液体混合吸收剂（乳酸与离子液体的摩尔比为0.2）。称取该混合吸收剂1.90g，加入到自制的鼓泡式脱硫装置中，将模拟烟气（SO2体积含量为2%，N2体积含量为98%）以50ml/min的速率通入脱硫装置中，吸收温度为60℃。待达到吸收饱和后得到含SO2的富液，采用称重法测量SO2的吸收量为0.3401g，计算得到该吸收剂吸收SO2的容量为0.1790g SO2/g Abs。将上述富液加热至100℃，在1kPa压力和搅拌状态下进行闪蒸，解吸时间为30min，解吸出所吸收的SO2，采用称重法测量吸收剂中残留的SO2浓度为0.0301g/g Abs，计算得出吸收剂的解吸率为达83.2%，解吸出SO2的质量为0.2831g，吸收剂的净吸收量为0.1490g SO2/g Abs。
实施例10
使用实施例1合成的含有乳酸的1,1,3,3-四甲基胍乳酸盐离子液体混合吸收剂（乳酸与离子液体的摩尔比为0.2）。称取该混合吸收剂1.91g，加入到自制的鼓泡式脱硫装置中，将模拟烟气（SO2体积含量为2%，N2体积含量为98%）以50ml/min的速率通入脱硫装置中，吸收温度为40℃。待达到吸收饱和后得到含SO2的富液，采用称重法测量SO2的吸收量为0.3018g，计算得到该吸收剂吸收SO2的容量为0.158g SO2/g Abs。将上述富液加热至130℃，在20kPa压力和搅拌状态下进行闪蒸，解吸时间为30min，解吸出所吸收的SO2，采用称重法测量吸收剂中残留的SO2浓度为0.0035g/g Abs，计算得出吸收剂的解吸率为达97.8%，解吸出SO2的质量为0.2951g，吸收剂的净吸收量为0.1545g SO2/g Abs。
实施例11
采用实施例2的方法制取含有乳酸的乙醇胺乳酸盐离子液体混合吸收剂（乳酸与离子液体的摩尔比为0.2）。称取该混合吸收剂1.92g，加入到自制的鼓泡式脱硫装置中，将模拟烟气（SO2体积含量为1%，N2体积含量为99%）以50ml/min的速率通入脱硫装置中，吸收温度为20℃。待达到吸收饱和后得到含SO2的富液，采用称重法测量SO2的吸收量为0.1728g，计算得到该吸收剂吸收SO2的容量为0.090g SO2/g Abs。将上述富液加热至90℃，在2kPa压力和搅拌状态下进行闪蒸，解吸时间为30min，解吸出所吸收的SO2，采用称重法测量吸收剂中残留的SO2浓度为0.0014g/g Abs，计算得出吸收剂的解吸率为达98.4%，解吸出SO2的质量为0.1701g，吸收剂的净吸收量为0.0886g SO2/g Abs。
实施例12
用天平称取1,1,3,3-四甲基胍乳酸盐离子液体20.59g（0.1mol），再滴加85%的乳酸水溶液0.318g（0.003mol），混合之后，再用氮气气提的方法去除多余的水分，得到含有乳酸的混合吸收剂（乳酸与离子液体的摩尔比为0.03）21.0g。称取该混合吸收剂1.90g，加入到自制的鼓泡式脱硫装置中，将模拟烟气（SO2体积含量为2%，N2体积含量为98%）以50ml/min的速率通入脱硫装置中，吸收温度为40℃。待达到吸收饱和后得到含SO2的富液，采用称重法测量SO2的吸收量为0.3296g，计算得到该吸收剂吸收SO2的容量为0.1735g SO2/g Abs。将上述富液加热至120℃，在15kPa压力和搅拌状态下进行闪蒸，解吸时间为30min，解吸出所吸收的SO2，采用称重法测量吸收剂中残留的SO2浓度为0.0115g/g Abs，计算得出吸收剂的解吸率为达93.4%，解吸出SO2的质量为0.3078g，吸收剂的净吸收量为0.162g SO2/g Abs。
实施例13
用天平称取1,1,3,3-四甲基胍乳酸盐离子液体20.59g（0.1mol），再滴加85%的乳酸水溶液0.635g（0.006mol），混合之后，再用氮气气提的方法去除多余的水分，得到含有乳酸的混合吸收剂（乳酸与离子液体的摩尔比为0.06）21.3g。称取该混合吸收剂1.92g，加入到自制的鼓泡式脱硫装置中，将模拟烟气（SO2体积含量为2%，N2体积含量为98%）以50ml/min的速率通入脱硫装置中，吸收温度为40℃。待达到吸收饱和后得到含SO2的富液，采用称重法测量SO2的吸收量为0.3288g，计算得到该吸收剂吸收SO2的容量为0.1713g SO2/g Abs。将上述富液加热至110℃，在10kPa压力和搅拌状态下进行闪蒸，解吸时间为30min，解吸出所吸收的SO2，采用称重法测量吸收剂中残留的SO2浓度为0.0105g/g Abs，计算得出吸收剂的解吸率为达93.9%，解吸出SO2的质量为0.3087g，吸收剂的净吸收量为0.161g SO2/g Abs。
实施例14
用天平称取1,1,3,3-四甲基胍乳酸盐离子液体20.59g（0.1mol），再滴加85%的乳酸水溶液1.06g（0.006mol），混合之后，再用氮气气提的方法去除多余的水分，得到含有乳酸的混合吸收剂（乳酸与离子液体的摩尔比为0.1）21.68g。称取该混合吸收剂1.91g，加入到自制的鼓泡式脱硫装置中，将模拟烟气（SO2体积含量为2%，N2体积含量为98%）以50ml/min的速率通入脱硫装置中，吸收温度为40℃。待达到吸收饱和后得到含SO2的富液，采用称重法测量SO2的吸收量为0.3216g，计算得到该吸收剂吸收SO2的容量为0.1684g SO2/g Abs。将上述富液加热至110℃，在5kPa压力和搅拌状态下进行闪蒸，解吸时间为30min，解吸出所吸收的SO2，采用称重法测量吸收剂中残留的SO2浓度为0.0070g/g Abs，计算得出吸收剂的解吸率为达95.8%，解吸出SO2的质量为0.3083g，吸收剂的净吸收量为0.161g SO2/g Abs。
实施例15
用天平称取1,1,3,3-四甲基胍乳酸盐离子液体20.59g（0.1mol），再滴加85%的乳酸水溶液3.18g（0.03mol），混合之后，再用氮气气提的方法去除多余的水分，得到含有乳酸的混合吸收剂（乳酸与离子液体的摩尔比为0.3）23.45g。称取该混合吸收剂1.93g，加入到自制的鼓泡式脱硫装置中，将模拟烟气（SO2体积含量为2%，N2体积含量为98%）以50ml/min的速率通入脱硫装置中，吸收温度为40℃。待达到吸收饱和后得到含SO2的富液，采用称重法测量SO2的吸收量为0.2999g，计算得到该吸收剂吸收SO2的容量为0.1554g SO2/g Abs。将上述富液加热至100℃，在1kPa压力和搅拌状态下进行闪蒸，解吸时间为20min，解吸出所吸收的SO2，采用称重法测量吸收剂中残留的SO2浓度为0.0024g/g Abs，计算得出吸收剂的解吸率为达98.5%，解吸出SO2的质量为0.2952g，吸收剂的净吸收量为0.153g SO2/g Abs。
实施例16
用天平称取1,1,3,3-四甲基胍乳酸盐离子液体20.59g（0.1mol），再滴加85%的乳酸水溶液4.24g（0.04mol），混合之后，再用氮气气提的方法去除多余的水分，得到含有乳酸的混合吸收剂（乳酸与离子液体的摩尔比为0.4）24.4g。称取该混合吸收剂1.92g，加入到自制的鼓泡式脱硫装置中，将模拟烟气（SO2体积含量为2%，N2体积含量为98%）以50ml/min的速率通入脱硫装置中，吸收温度为40℃。待达到吸收饱和后得到含SO2的富液，采用称重法测量SO2的吸收量为0.2751g，计算得到该吸收剂吸收SO2的容量为0.1433g SO2/g Abs。将上述富液加热至100℃，在1kPa压力和搅拌状态下进行闪蒸，解吸时间为10min，解吸出所吸收的SO2，采用称重法测量吸收剂中残留的SO2浓度为0.0018g/g Abs，计算得出吸收剂的解吸率为达98.7%，解吸出SO2的质量为0.2717g，吸收剂的净吸收量为0.1415g SO2/g Abs。
实施例17
本实施例为吸收剂的重复吸收实验。使用实施例1合成的含有乳酸的1,1,3,3-四甲基胍乳酸盐离子液体混合吸收剂（乳酸与离子液体的摩尔比为0.2）。
称取该混合吸收剂1.95g，加入到自制的鼓泡式脱硫装置中，将模拟烟气（SO2体积含量为0.34%，N2体积含量为99.66%）以50ml/min的速率通入脱硫装置中，吸收温度为40℃。待达到吸收饱和后得到含SO2的富液，采用称重法测量SO2的吸收量为0.2730g，计算得到该吸收剂吸收SO2的容量为0.140g SO2/g Abs。将上述富液加热至110℃，在2kPa压力和搅拌状态下进行闪蒸，解吸时间为25min，解吸出所吸收的SO2，采用称重法测量吸收剂中残留的SO2浓度为0.0028g/g Abs，计算得出吸收剂的解吸率为达98.0%，解吸出SO2的质量为0.2675g，吸收剂的净吸收量为0.1372g SO2/g Abs。
吸收剂重复实验1：将上述再生的吸收剂再用于含0.34%的SO2模拟烟气吸收，条件和解吸条件同上。该吸收剂吸收SO2的容量为0.141g SO2/g Abs；解吸后，吸收剂中残留的SO2浓度为0.00281g/g Abs，吸收剂的解吸率为达98.0%，解吸出SO2的质量为0.2695g，吸收剂的净吸收量为0.1382g SO2/g Abs。
吸收剂重复实验2：将上述吸收剂重复实验1的再生吸收剂再用于含0.34%的SO2模拟烟气吸收，条件和解吸条件同上。该吸收剂吸收SO2的容量为0.140g SO2/g Abs；解吸后，吸收剂中残留的SO2浓度为0.00280g/g Abs，吸收剂的解吸率为达98.0%，解吸出SO2的质量为0.2675g，吸收剂的净吸收量为0.1372g SO2/g Abs。
吸收剂重复实验3：将上述吸收剂重复实验2的再生吸收剂再用于含0.34%的SO2模拟烟气吸收，条件和解吸条件同上。该吸收剂吸收SO2的容量为0.1405g SO2/g Abs；解吸后，吸收剂中残留的SO2浓度为0.00279g/g Abs，吸收剂的解吸率为达98.0%，解吸出SO2的质量为0.2685g，吸收剂的净吸收量为0.1377g SO2/g Abs。
吸收剂重复实验4：将上述吸收剂重复实验3的再生吸收剂再用于含0.34%的SO2模拟烟气吸收，条件和解吸条件同上。该吸收剂吸收SO2的容量为0.1400g SO2/g Abs；解吸后，吸收剂中残留的SO2浓度为0.0028g/g Abs，吸收剂的解吸率为达98.0%，解吸出SO2的质量为0.2675g，吸收剂的净吸收量为0.1372g SO2/g Abs。
吸收剂重复实验5：将上述吸收剂重复实验4的再生吸收剂再用于含0.34%的SO2模拟烟气吸收，条件和解吸条件同上。该吸收剂吸收SO2的容量为0.1410g SO2/g Abs；解吸后，吸收剂中残留的SO2浓度为0.00281g/g Abs，吸收剂的解吸率为达98.0%，解吸出SO2的质量为0.2695g，吸收剂的净吸收量为0.1382g SO2/g Abs。

Claims (7)

1.一种低能耗再生的吸收剂，其特征在于：由离子液体和乳酸组成，向离子液体中加入乳酸，二者混合形成吸收剂，乳酸与离子液体的摩尔比为0.03~0.4：1。
2.根据权利要求1所述的低能耗再生的吸收剂，其特征在于：所述乳酸与离子液体摩尔比优选为0.06~0.2：1。
3.根据权利要求1所述的低能耗再生的吸收剂，其特征在于：所述的离子液体选自1-乙基-3-甲基咪唑乳酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑乳酸盐、1-己基-3-甲基咪唑乳酸盐、四乙基铵乳酸盐、四甲基铵乳酸盐、乙醇胺乳酸盐、四甲基胍乳酸盐中的一种。
4.一种权利要求1~3任一项所述的低能耗再生的吸收剂用于吸收烟气中二氧化硫的方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）用所述吸收剂吸收烟气中的SO2：
称取所述低能耗再生的吸收剂，加入到脱硫装置中，将模拟烟气通入脱硫装置中，设定吸收温度；待达到吸收饱和后得到含SO2的富液；
（2）采用闪蒸的方法解吸所吸收的SO2，再生吸收剂，并回收SO2：
将上述富液在解吸装置中加热，搅拌状态下进行闪蒸，解吸出所吸收的SO2，同时实现了吸收剂的再生。
5.根据权利要求4所述的低能耗再生的吸收剂用于吸收烟气中二氧化硫的方法，其特征在于：步骤（1）中，所述的吸收温度为20℃~60℃。
6.根据权利要求4所述的低能耗再生的吸收剂用于吸收烟气中二氧化硫的方法，其特征在于：步骤（2）中，所述的闪蒸温度为90℃~130℃。
7.根据权利要求4所述的低能耗再生的吸收剂用于吸收烟气中二氧化硫的方法，其特征在于：步骤（2）中，所述的闪蒸压力为1kPa ~20kPa。
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