一種脫除煙氣的二氧化硫的方法及吸收溶劑的製作方法
2023-10-10 18:06:54 2
專利名稱：一種脫除煙氣的二氧化硫的方法及吸收溶劑的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種對煙氣中的二氧化硫進行分離的溶劑和工藝，公開了一種穩定性好，吸收和再生速度快的二氧化硫吸收溶劑及處理效率高，設備尺寸小，停留時間短，處理能力大的可再生的煙氣二氧化硫脫除工藝。
背景技術：
我國是世界上一次能源消費以煤為主的國家之一，2009年我國一次能源消耗中煤的比例高達70%以上，遠高於世界平均的25%的水平。以煤為主的能源消耗結構導致大量SO2排放，今年來我國SO2排放量屢創新高，特別是2006年我國的SO2排放量達到2586. 8萬噸的最高峰值，居世界第一位。燃燒後煙氣脫硫工藝被認為是最具商業前景的脫硫技術， 目前已被廣泛應用於燃煤電廠和其他的冶煉加工行業，其包含溼式鈣法、電子輻射法、氨水吸收法等，可再生的二氧化硫處理技術，是一種溶劑可以循環再生使用，同時回收硫資源的煙氣脫硫技術，其回收產品為S02、S和H2SO4等，均可作為化工原料，相對於其他脫硫工藝而言，其回收產品有更好的市場前景，由於吸收劑可再生循環利用，因此可以避免二次汙染。專利US4519994A1提出了一種可再生處理二氧化硫的方法，採用中強酸磷酸的鹽溶液作為吸收劑，單一的無機鹽作為吸收劑吸收容量小，而且還存在局部溶液結晶堵塞管路的問題；專利US5019361A1提出了一種用二胺的水溶液做吸收劑的處理工藝，其工藝流程是採用吸收塔和再生塔進行吸收和再生操作，單純的二胺溶劑鹼性普遍較強，在吸收二氧化硫後難以有效的再生，而且在二氧化碳等酸性氣共存的體系中吸收選擇性不高；專利CN1228715介紹了一種磷酸酯類溶劑可用於二氧化硫的吸收和再生，但磷酸酯毒性較強，對人體和環境都會造成危害；專利CN1428189A介紹了一種能夠強化氣液傳質的超重力機設備，可作為氣體處理工藝的吸收設備；專利CN200720131828. 6介紹了一種可用於液體精餾分離的分子蒸餾設備。
發明內容
本發明公開了一種煙氣二氧化硫可再生處理的溶劑和方法。本發明公開的對煙氣中的二氧化硫進行分離的溶劑，是可再生的用於煙氣中的二氧化硫脫除的溶劑，處理煙氣中二氧化硫含量範圍可以在0-3%之間；吸收二氧化硫的溶液可在110-120°C下加熱再生。本發明脫除煙氣的二氧化硫的方法，包括將待處理的煙氣與吸收溶劑接觸，煙氣中的二氧化硫氣體被溶液選擇吸收，得到二氧化硫含量低於60ppm的淨化氣體，吸收二氧化硫氣體的溶液進行再生回收，其中吸收溶液含下列組分5% -20%有機醇胺、5-10%多元酸及餘量的水，均為重量百分比(下同)。其中吸收溶液中優選還含有1-3%緩蝕劑。添加的緩蝕劑能夠在金屬表面形成一層緻密的保護膜，後能夠有效抑制溶液對設備和管道的腐蝕。所述有機醇胺優選自單乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、二異丙醇胺、甲基二乙醇胺、乙二胺中的一種或多種。多元酸優選自草酸、亞硫酸、磷酸、硫酸中的一種或多種。緩蝕劑優選自六亞甲基四胺、苯駢三氮唑、1、3 二乙基硫脲、二苯基硫卡巴肼、十二烷基胺中的一種或多種。吸收溶液的pH優選5-8。上述方法更優選地，包括下列過程帶處理的煙氣經過除塵和冷卻進入超重力機，同進入超重力機的吸收溶液接觸，通過超重力作用強化氣液傳質，煙氣中的二氧化硫氣體被溶液選擇吸收，淨化後的氣體中二氧化硫含量低於60ppm ;吸收二氧化硫的溶液被送入分子蒸餾器中，進行減壓加熱再生，在60-100°C溫度下實現溶液再生，再生出的二氧化硫純度在90%以上，其中吸收溶液含下列組分5% -20%有機醇胺、5-10%多元酸及餘量的水。本發明選取多元酸和有機醇胺按比例混合，根據無機酸的電離常數可以得出SO2溶於水形成的亞硫酸在pH值1.89以下以H2SO3形態存在，pH值在1.89-7. 20範圍內以HS03_和H2SO3B態存在，而吸收劑中的酸在溶劑中，主要以陰離子形態存在，吸收酸性較強的SO2後，結合氫離子變成分子形態，有效控制了系統的pH值，而SO2則與溶劑中有機胺形成亞硫酸鹽和亞硫酸氫鹽，SO2被吸收，緩衝溶液分別通過溶劑中酸的水解和水合有機胺的電離實現對SO2的吸收，酸鹼同時吸收SO2使得該吸收溶劑比單一的吸收劑具有更大的吸收容量，而且由於陰離子和陽離子的緩衝作用，溶劑在吸收SO2後溶劑的pH值不會發生明顯變化；可在110-120°C加熱常壓再生，也可以在60-100°C減壓再生，反應逆向進行，釋放出氣態的SO2，溶劑完成再生。因此吸收溫度在常溫下就可以，優選在30-65°C。本發明的吸收溶劑，溶液中沒有無機鹽成分，性質穩定不結晶，使用壽命長；利用了酸鹼共軛緩衝的原理，使得溶液酸鹼度更為適中，吸收容量大，更易於再生；溶液PH5-8，對二氧化碳等弱酸性氣體溶解度小，能夠有選擇性的吸收二氧化硫，吸收選擇性高達90%以上；所選成分都是常見的化工產品，價格低廉且對人和環境安全。本發明中的煙氣處理裝置優選採用超超重力機作為吸收設備，利用超重力機能夠強化傳質、設備尺寸小、處理量大等優點，同傳統的吸收塔相比，能夠顯著提高煙氣的處理效率、降低處理成本；同時選取分子蒸餾器作為吸收酸氣後的富液再生裝置，利用分子蒸餾器蒸發效率高、溶劑停留時間短、操作溫度低、設備尺寸小處理能力大等特點，同傳統的吸收塔相比，由於接觸面積小，富液中再生出的酸性氣對設備的腐蝕明顯減少，由於操作溫度低、停留時間短，避免了溶液中的有機胺高溫下降解，使得溶劑壽命顯著提高。與傳統的塔式吸收和再生工藝相比，本發明投資小、含有二氧化硫的溶劑在吸收和再生設備中停留時間短，再生溫度低，富溶液中溶解的氧和二氧化碳少，從而有效地提高了溶劑吸收二氧化硫的選擇性，同時減少了溶劑氧化降解以及富溶液中的亞硫酸根氧化成難以再生的硫酸鹽的可能。所用裝置適合各種可加熱再生的液體吸收溶劑，超重力機可常壓操作，也可帶壓操作，壓力範圍0_3MPa。
具體實施例方式實施例I原料氣中含S025000ppm，每小時進氣20立方，吸收溶劑循環量每小時O. I立方，首先原料煙氣進入超重力機，並同隨超重力機轉子高速運動的吸收溶液接觸，原料煙氣中的、二氧化硫被溶液所吸收，處理後的淨化氣體從淨化煙氣出口排出；吸收二氧化硫後的富溶液經泵送至換熱器，同再生後的貧溶液進行預熱後，再送入分子蒸餾器，富溶液在分子蒸餾器中經高真空環境下過加熱再生，在80°C再生，溶液中的二氧化硫被迅速釋放出來，高濃度的二氧化硫再生氣體經在生氣出口被真空泵抽出，再生氣二氧化硫可達90%以上(幹基)；在分子蒸餾器中再生後的溶液經換熱器冷卻降溫後，再重新進入超重力機進行對煙氣二氧化硫的吸收操作。所用吸收溶液含8 %乙二胺，4 %三乙醇胺，3 %磷酸，2. 5 %草酸，I %緩蝕劑苯駢三氮唑，經過80小時連續試驗，淨化氣中的SO2含量50ppm，再生氣中的含量大於90%，吸收劑的吸收容量可達O. 45mol · L_\富液再生比例為76%，能夠滿足SO2脫除的要求。實施例2原料氣中含SO2L 6%，每小時進氣60立方，吸收溶劑循環量每小時O. 4立方，處理 工藝同實施例1，所用溶液含15%乙二胺，5%甲基二乙醇胺，10%磷酸，I. 5%六亞甲基四胺，I %十二烷基胺。經過80小時連續試驗，淨化氣中的SO2含量60ppm，再生氣中的含量大於90%，吸收劑的吸收容量可達O. 65mol · L_\富液再生比例為81%，能夠滿足SO2脫除的要求。
權利要求
1.一種脫除煙氣的二氧化硫的方法，包括將待處理的煙氣與吸收溶劑接觸，煙氣中的二氧化硫氣體被溶液選擇吸收，得到二氧化硫含量低於60ppm的淨化氣體，吸收二氧化硫氣體的溶液進行再生回收，其特徵是吸收溶液含下列組分5% -20%有機醇胺、5-10%多元酸及餘量的水，均為重量百分比。
2.權利要求I的方法，其中吸收溶液中還含有1-3%緩蝕劑。
3.權利要求I的方法，其中有機醇胺選自單乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、二異丙醇胺、甲基二乙醇胺、乙二胺中的一種或多種。
4.權利要求I的方法，其中多元酸選自草酸、亞硫酸、磷酸、硫酸中的一種或多種。
5.權利要求I的方法，其中緩蝕劑選自六亞甲基四胺、苯駢三氮唑、1、3二乙基硫脲、二苯基硫卡巴肼、十二烷基胺中的一種或多種。
6.權利要求I的方法，其中吸收溶液的pH是5-8。
7.權利要求I的方法，包括帶處理的煙氣經過除塵和冷卻進入超重力機，同進入超重力機的吸收溶液接觸，通過超重力作用強化氣液傳質，煙氣中的二氧化硫氣體被溶液選擇吸收，淨化後的氣體中二氧化硫含量低於60ppm ;吸收二氧化硫的溶液被送入分子蒸餾器中，進行減壓加熱再生，在60-100°C溫度下實現溶液再生，再生出的二氧化硫純度在90%以上，其中吸收溶液含下列組分5% -20%有機醇胺、5-10%多元酸及餘量的水。
全文摘要
本發明涉及一種脫除煙氣的二氧化硫的方法及吸收溶劑，其特徵是本發明的吸收溶劑含5％-20％有機醇胺、5-10％多元酸及餘量的水，均為重量百分比。本發明的吸收溶劑吸收和再生速度快、處理效率高，所需設備尺寸小，停留時間短，處理能力大。
文檔編號B01D53/78GK102658000SQ20121013482
公開日2012年9月12日 申請日期2012年5月3日 優先權日2012年5月3日
發明者沈衛陽, 陳建秋 申請人:中國藥科大學