CN114797469B - 一种有机胺脱硫解吸促进剂及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种有机胺脱硫解吸促进剂及其制备方法与应用，属于工业烟气脱硫技术领域。该解吸促进剂包括30～50重量份的酸性活化剂、5～20重量份的络合助剂和30～65重量份的水。制备方法中先将酸性活化剂加入水中反应形成溶液A、再将络合助剂滴加到溶液A中继续反应得到解吸促进剂。使用时，按比例将解吸促进剂加入到有机胺脱硫剂中、或者添加到吸收后的富胺液或解吸后的贫胺液中即可。本发明的解吸促进剂会减弱哌嗪类有机胺与亚硫酸、硫酸等之间的结合力，加快SO2从液相到气相的传质速率、提高解吸效率；另外能抑制脱硫过程中热稳定性胺盐的生成，加快有机胺对SO2的吸收速率和解吸速率，提高有机胺的解吸效果、降低解吸能耗。
Description
技术领域
本发明涉及工业烟气脱硫技术领域，具体地说是一种有机胺脱硫解吸促进剂及其制备方法与应用。
背景技术
哌嗪类有机胺湿法烟气脱硫技术因其脱硫效率高、回收的SO2纯度高、吸收剂可循环使用等优点，目前已成功的商业化应用；但实际工程中需将吸收后的富胺液加热到溶液的沸点以上5-10℃进行热解吸，解吸温度高、解吸效率低、蒸汽消耗量大，导致有机胺法脱硫的成本高，制约了其广泛应用。超声和减压在一定条件下可以加快解吸速率，但会增加设备投资和运行成本。专利CN112452109A发明了采用双塔双效+低增压的两次深度解吸工艺，提高了脱硫吸收剂解吸SO2的效率；专利CN108722118A采用回收解吸塔顶物料的热能产生低压蒸汽、压缩增压升温后作为解吸塔底再沸器的热源，降低了生蒸汽消耗量，但这些方法都需对实际的脱硫装置进行设备改造。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的缺陷，在不改变工厂实际的有机胺脱硫装备和有机胺脱硫吸收剂的情况下，提供一种有机胺脱硫解吸促进剂及其制备方法与应用，通过在现有的有机胺脱硫系统中投入较少的有机胺脱硫解吸促进剂，能够明显的提高解吸塔的解吸效率、降低生蒸汽用量、降低系统运行成本。
本发明的目的是通过以下技术方案解决的：
一种有机胺脱硫解吸促进剂，其特征在于：该解吸促进剂包括30～50重量份的酸性活化剂、5～20重量份的络合助剂和30～65重量份的水。
所述的解吸促进剂包括30～40重量份的酸性活化剂、10～15重量份的络合助剂和45～60重量份的水。
所述的酸性活化剂为有机酸。
所述的酸性活化剂为草酸、丙二酸、戊二酸、邻羟基苯甲酸(水杨酸)、对羟基苯甲酸、氨基三亚甲基磷酸中的一种。
所述的酸性活化剂为草酸、邻羟基苯甲酸、氨基三亚甲基磷酸中的一种。
所述的络合助剂为甘氨酸钠、乙二胺四乙酸二钠、柠檬酸钠、苯甲酸钠、葡萄糖酸钠、亚氨基二琥珀酸四钠(IDS-Na4)中的一种。
所述的络合助剂为乙二胺四乙酸二钠、柠檬酸钠、亚氨基二琥珀酸四钠中的一种。
所述的水采用去离子水。
一种有机胺脱硫解吸促进剂的制备方法，其特征在于：该制备方法步骤如下：
a、在室温下，取定量的酸性活化剂加入到定量的水中搅拌反应0.5～1h，得到溶液A；
b、在40～50℃时，将定量的络合助剂加到溶液A中，继续反应0.5～1h，得到解吸促进剂。
一种有机胺脱硫解吸促进剂的应用，其特征在于：在室温下将解吸促进剂加入到有机胺脱硫剂中、或者添加到吸收后的富胺液或解吸后的贫胺液中；加入到有机胺脱硫系统中的富胺液储罐或贫胺液储罐中的解吸促进剂能够通过富胺液泵或贫胺液泵送入吸收塔或解吸塔中。
一个优选方案是：在室温下将解吸促进剂加入到解吸塔入口处的富胺液储罐或富胺液缓冲罐中。
加入的解吸促进剂与有机胺脱硫剂的重量比为0.005～0.50。
加入的解吸促进剂与有机胺脱硫剂的重量比为0.01～0.20。
所述的有机胺脱硫剂为哌嗪类有机胺吸收剂。
所述的有机胺脱硫剂为N-羟乙基哌嗪、N,N-二羟乙基哌嗪、N,N-二羟丙基哌嗪、N-羟乙基-N-羟丙基哌嗪(HEHPP)中的一种或几种的混合物。
本发明相比现有技术有如下优点：
本发明提供的解吸促进剂中的有机酸会减弱哌嗪类有机胺与亚硫酸、硫酸等之间的结合力，加快SO2从液相到气相的传质速率、提高解吸效率；另外，解吸促进剂中的络合助剂作为一种调整剂，可抑制脱硫过程中热稳定性胺盐的生成，加快了有机胺对SO2的吸收速率和解吸速率，两者的协同作用能够有效地提高有机胺的解吸效果、降低解吸能耗。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明。
一种有机胺脱硫解吸促进剂，该解吸促进剂包括30～50重量份的酸性活化剂、5～20重量份的络合助剂和30～65重量份的水。一个优先方案是，解吸促进剂包括30～40重量份的酸性活化剂、10～15重量份的络合助剂和45～60重量份的水。
为减弱哌嗪类有机胺与亚硫酸、硫酸等之间的结合力，加快SO2从液相到气相的传质速率、提高解吸效率，酸性活化剂采用有机酸；酸性活化剂为草酸、丙二酸、戊二酸、邻羟基苯甲酸(水杨酸)、对羟基苯甲酸、氨基三亚甲基磷酸中的一种，优选方案是：酸性活化剂为草酸、邻羟基苯甲酸、氨基三亚甲基磷酸中的一种。
为抑制脱硫过程中热稳定性胺盐的生成、加快有机胺对SO2的吸收速率和解吸速率，络合助剂采用甘氨酸钠、乙二胺四乙酸二钠、柠檬酸钠、苯甲酸钠、葡萄糖酸钠、亚氨基二琥珀酸四钠(IDS-Na4)中的一种，优选方案是：络合助剂为乙二胺四乙酸二钠、柠檬酸钠、亚氨基二琥珀酸四钠中的一种。
有机胺吸收-解吸工艺流程是：在配气罐中配置SO2含量为8500mg/m3、余为N2的模拟烟气，将模拟烟气通入有机胺溶液中，吸收反应3～6h，形成富胺液，将富胺液加热到105℃进行解吸，得到SO2和贫胺液，贫胺液循环使用。
解吸过程的解吸率＝解吸出SO2的量/解吸前富胺液中SO2的量×100％。
解吸过程的解吸能耗：是指解吸单位质量SO2所用的耗电量，GJ/t。
本发明的解吸促进剂既可添加到新鲜的有机胺脱硫剂溶液中，也可添加到吸收后的富胺液或解吸后的贫胺液中，加入到有机胺脱硫系统中的富胺液储罐或贫胺液储罐中的解吸促进剂能够通过富胺液泵或贫胺液泵送入吸收塔或解吸塔中；较优的是将解吸促进剂添加到解吸塔入口的富胺液或富胺液缓冲罐中。
按照表1的配比，首先在室温下，取定量的酸性活化剂加入到定量的水中搅拌反应1h，得到溶液A；接着在40～50℃时，将定量的络合助剂加到溶液A中，继续反应0.5h，得到1～9号解吸促进剂。
表1解吸促进剂的原料配比表
| 解吸促进剂 | 酸性活化剂 | 质量份 | 络合助剂 | 质量份 | 水的质量份 |
| 1 | 草酸 | 30 | 亚氨基二琥珀酸四钠 | 10 | 65 |
| 2 | 水杨酸 | 20 | 亚氨基二琥珀酸四钠 | 15 | 65 |
| 3 | 氨基三亚甲基磷酸 | 25 | 乙二胺四乙酸二钠 | 5 | 70 |
| 4 | 对羟基苯甲酸 | 25 | 柠檬酸钠 | 5 | 70 |
| 5 | 草酸 | 30 | 葡萄糖酸钠 | 10 | 60 |
| 6 | 水杨酸 | 40 | 亚氨基二琥珀酸四钠 | 15 | 45 |
| 7 | 氨基三亚甲基磷酸 | 35 | 乙二胺四乙酸二钠 | 20 | 45 |
| 8 | 丙二酸 | 30 | 柠檬酸钠 | 10 | 60 |
| 9 | 草酸 | 30 | 柠檬酸钠 | 10 | 60 |
实施例一
采用的有机胺吸收剂为N,N-二羟乙基哌嗪，胺浓度为20％(重量)，加浓硫酸，将溶液的pH值调成7，其余为水。用模拟烟气吸收3h后得到富胺液，将富胺液分成4份，一份不加解吸促进剂直接在105℃加热解吸4h，作为对比；其余三份分别加入表1中的1-3号解吸促进剂，然后同样在105℃加热富胺液解吸4h。解吸促进剂与有机胺脱硫剂的重量比为0.05。过程效果用解吸率及解吸能耗表示，结果见表2。
表2实施例一的解吸率及解吸能耗结果
| 解吸促进剂 | 无 | 1号 | 2号 | 3号 |
| 解吸率/％ | 61.5 | 95.5 | 90.5 | 88.5 |
| 解吸能耗/GJ/t | 905 | 686 | 646 | 652 |
实施例二
采用的有机胺吸收剂为N,N-二羟乙基哌嗪与N-羟乙基哌嗪的混胺，胺浓度为10％(重量)，加浓硫酸，将溶液的pH值调成6.5，其余为水。用模拟烟气吸收6h后得到富胺液，将富胺液分成4份，一份不加解吸促进剂直接在105℃加热解吸4h；作为对比，其余三份分别加入表1中的4-6号解吸促进剂，然后同样在105℃加热富胺液解吸4h。解吸促进剂与有机胺脱硫剂的重量比为0.05。过程效果用解吸率及解吸能耗表示，结果见表3。
表3实施例二的解吸率及解吸能耗结果
| 解吸促进剂 | 无 | 4号 | 5号 | 6号 |
| 解吸率/％ | 74.1 | 92.2 | 94.5 | 88.5 |
| 解吸能耗/GJ/t | 805 | 656 | 626 | 682 |
实施例三
采用的有机胺吸收剂为N,N-二羟丙基哌嗪与N-羟乙基哌嗪的混胺，胺浓度为20％(重量)，加浓硫酸，将溶液的pH值调成6.5，其余为水。用模拟烟气吸收5h后得到富胺液，将富胺液分成4份，一份不加解吸促进剂直接在105℃加热解吸4h；作为对比，其余三份分别加入表1中的7-9号解吸促进剂，然后同样在105℃加热富胺液解吸4h。解吸促进剂与有机胺脱硫剂的重量比为0.10。过程效果用解吸率及解吸能耗表示，结果见表4。
表4实施例三的解吸率及解吸能耗结果
| 解吸促进剂 | 无 | 7号 | 8号 | 9号 |
| 解吸率/％ | 70.1 | 89.4 | 98.5 | 86.2 |
| 解吸能耗/GJ/t | 860 | 716 | 646 | 682 |
实施例四
某硫酸生产厂，烟气量～120000Nm3/h，SO2浓度3500～5000mg/m3，系统中有机胺的浓度约为16wt％，将表1中的8号解吸促进剂投入到贫胺液储罐中，解吸促进剂与有机胺脱硫剂的重量比为0.05，系统运行15天，解吸率平均提高了15％、生蒸汽消耗量下降了约10％，达到了降低系统运行成本的目的。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内；本发明未涉及的技术均可通过现有技术加以实现。
Claims (12)
1.一种有机胺脱硫解吸促进剂，其特征在于：该解吸促进剂包括30～50重量份的酸性活化剂、5～20重量份的络合助剂和30～65重量份的水；所述的酸性活化剂为草酸、丙二酸、戊二酸、邻羟基苯甲酸、对羟基苯甲酸、氨基三亚甲基磷酸中的一种；所述的络合助剂为甘氨酸钠、乙二胺四乙酸二钠、柠檬酸钠、苯甲酸钠、葡萄糖酸钠、亚氨基二琥珀酸四钠中的一种；所述的解吸促进剂用于哌嗪类有机胺湿法烟气脱硫。
2.根据权利要求1所述的有机胺脱硫解吸促进剂，其特征在于：所述的解吸促进剂包括30～40重量份的酸性活化剂、10～15重量份的络合助剂和45～60重量份的水。
3.根据权利要求1所述的有机胺脱硫解吸促进剂，其特征在于：所述的酸性活化剂为草酸、邻羟基苯甲酸、氨基三亚甲基磷酸中的一种。
4.根据权利要求1所述的有机胺脱硫解吸促进剂，其特征在于：所述的络合助剂为乙二胺四乙酸二钠、柠檬酸钠、亚氨基二琥珀酸四钠中的一种。
5.根据权利要求1所述的有机胺脱硫解吸促进剂，其特征在于：所述的水采用去离子水。
6.一种如权利要求1-5任一所述的有机胺脱硫解吸促进剂的制备方法，其特征在于：该制备方法步骤如下：
a、在室温下，取定量的酸性活化剂加入到定量的水中搅拌反应0.5～1h，得到溶液A；
b、在40～50℃时，将定量的络合助剂加到溶液A中，继续反应0.5～1h，得到解吸促进剂。
7.一种如权利要求1-5任一所述的有机胺脱硫解吸促进剂的应用，其特征在于：在室温下将解吸促进剂加入到有机胺脱硫剂中、或者添加到吸收后的富胺液或解吸后的贫胺液中。
8.根据权利要求7所述的有机胺脱硫解吸促进剂的应用，其特征在于：在室温下将解吸促进剂加入到解吸塔入口处的富胺液储罐或富胺液缓冲罐中。
9.根据权利要求7所述的有机胺脱硫解吸促进剂的应用，其特征在于：加入的解吸促进剂与有机胺脱硫剂的重量比为0.005～0.50。
10.根据权利要求9所述的有机胺脱硫解吸促进剂的应用，其特征在于：加入的解吸促进剂与有机胺脱硫剂的重量比为0.01～0.20。
11.根据权利要求7所述的有机胺脱硫解吸促进剂的应用，其特征在于：所述的有机胺脱硫剂为哌嗪类有机胺脱硫剂。
12.根据权利要求11所述的有机胺脱硫解吸促进剂的应用，其特征在于：所述的有机胺脱硫剂为N-羟乙基哌嗪、N,N-二羟乙基哌嗪、N,N-二羟丙基哌嗪、N-羟乙基-N-羟丙基哌嗪中的一种或几种的混合物。
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