CN105214450B

CN105214450B - 一种选择性吸收so2的吸收剂以及吸收so2的工艺方法

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Publication number: CN105214450B
Application number: CN201510661913.2A
Authority: CN
Inventors: 黄锐
Original assignee: Individual
Current assignee: Keyon Process Co ltd
Priority date: 2015-10-14
Filing date: 2015-10-14
Publication date: 2017-11-10
Anticipated expiration: 2035-10-14
Also published as: CN105214450A

Abstract

本发明公开了一种选择性吸收SO₂的吸收剂以及吸收SO₂的工艺方法。所述吸收剂的组成包括：30％～70％质量分数的离子液体；0.1％～4.0％质量分数的活化剂；0.1％～0.5％质量分数的抗氧化剂；0.1％～0.5％质量分数的缓蚀剂；余量为水。利用所述吸收剂对SO₂进行吸收的工艺方法是：将洗涤后的烟气从底部通入吸收塔，利用所述的吸收剂吸收SO₂；然后将吸收有SO₂的富液再从顶部进入再生塔，对SO₂进行解吸；解吸出的SO₂送入下工段，直接合成H₂SO₄。本发明提供的所述吸收剂对SO₂吸收效果好、选择性高；其中的离子液体采用有机酸，对设备腐蚀性低，对环境更友好。所述工艺方法性能稳定、脱硫效率超过99％，吸收的SO₂易解吸再生。

Description

一种选择性吸收SO2的吸收剂以及吸收SO2的工艺方法

技术领域

本发明属于SO₂气体处理技术领域，具体涉及一种选择性吸收SO₂的吸收剂以及吸收SO₂的工艺方法。

背景技术

我国是一个产煤和用煤大国，其储量仅次于美国和俄罗斯。我国是一个发展中国家，目前煤炭的燃烧，仍然是我们所依靠的最主要的能源。煤炭燃烧时不可避免的会产生SO₂等污染气体，从而直接影响着我们赖以生存的生态环境。

伴随着我国改革开放所带来的经济快速发展，煤炭的消耗量也是与日俱增。目前，我国已成为SO₂污染最为严重的国家之一。从十一五开始，我国已采取控制SO₂排放的相关措施，但收效有限。2014年，全国二氧化硫排放总量为1974.4万吨，同比下降3.4％，但形势依旧严峻。SO₂是一种酸性气体，它不仅会破坏土地、森林、江河等生态***，同时也会对人类的建筑、工业设施、文物古迹等造成不可弥补的危害。除此之外，对于人体的健康也具有非常大的影响。因此，如何有效控制SO₂气体的排放已经迫在眉睫。目前，世界各国研究开发的烟气脱硫技术多达200余种，但实际的商业应用却非常少。当前，处理该烟气的主流工艺是氨吸收法简称氨法脱硫，或石灰石浆态吸收法简称湿法石灰吸收法。氨法脱硫因原料氨是化肥，来源宝贵，成本高，对合成氨企业造成一定的产量损失。且氨易挥发，易造成顶部冒白烟，生产气溶胶二次污染。石灰石吸收，来源便捷，生产成本低，但产生的石膏是固废的一种，经济价值低，且装置耗水量大。因此，开发一套绿色可循环的烟气脱硫工艺显得尤为重要。

所谓离子液体(Ionic Liquid,IL)，是指在室温附近温度或低温下呈液态、完全由离子构成的物质，又称为室温离子液体(Room Temperature Ionic Liquid) 或室温熔融盐(Room Temperature Molten Salt)或有机离子液体。其最大特点在于几乎没有蒸汽压，而且具有良好的化学稳定性和热稳定性。除此之外，离子液体对于多种有机或无机气体具有良好的溶解性能，而且差异较大，这表明离子液体作为一种环境友好型的绿色溶剂，在气体的分离方面具有巨大的应用前景。采用离子液体作为吸收剂对SO₂进行吸收处理成为一个新的研究方向。

发明内容

本发明的目的是，提供一种选择性吸收SO₂的吸收剂以及吸收SO₂的工艺方法，主要解决现有技术中SO₂的处理方法从节能环保和吸收效果方面仍然不够理想的技术问题。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案如下：

一种选择性吸收SO₂的吸收剂，该吸收剂的组成包括：30％～70％质量分数的离子液体；0.1％～4.0％质量分数的活化剂；0.1％～0.5％质量分数的抗氧化剂；0.1％～0.5％质量分数的缓蚀剂；余量为水。其中水的含量优选为35％～ 65％。离子液体的含量优选为35％～55％。

所述离子液体由含氮类有机物质为阳离子，有机酸为阴离子所组成。进一步优选地，所述离子液体的阳离子选自胍盐类、醇胺类、咪唑类、吡啶类、四唑类、季铵盐类、噻唑类、双氰胺类物质中的一种或多种；所述阴离子选自乳酸、酒石酸、柠檬酸、甲基磺酸、苹果酸、草酸、乙酸中的一种或多种。该离子液体可以高选择性的吸收SO₂，对于其他酸性气体，如CO₂，几乎不吸收。

所述活化剂为有机醇类物质中的一种或两种。优选地，所述活化剂选自正丁醇、正己醇、正辛醇。

所述抗氧化剂为具有弱还原性的酚类或醌类物质中一种或两种组成。优选地，所述抗氧化剂选自对苯二酚、二丁基羟基甲苯、叔丁基对苯二酚、萘醌、蒽醌及其衍生物。

所述缓蚀剂为无机盐类物质中的一种或两种组成。优选地，缓蚀剂选自碱式碳酸铜、偏钒酸钾、三氧化二砷、三氯化锑中的一种或两种。

作为一种优选实施例，所述吸收剂的组成为：四甲基胍酒石酸盐45％、正丁醇0.3％、对苯二酚0.15％、碱式碳酸铜0.2％，其余为水。

本发明还提供一种吸收SO₂的工艺方法，该方法为：将洗涤后的烟气从底部通入吸收塔，采用上述选择性吸收SO₂的吸收剂吸收SO₂；然后将吸收有 SO₂的富液再从顶部进入再生塔，对SO₂进行解吸。

优选地，所述工艺方法中吸收塔的条件为温度10～110℃，压力为 0.01～0.2MPa，优选为40～90℃，0.05～0.2MPa；所述再生塔的条件为温度100～150℃，压力为0.01～0.2MPa，优选为110～140℃，0.05～0.2 MPa。

优选地，所述解吸出的SO₂送入下工段，直接合成H₂SO₄。

本发明所述工艺方法中，所述吸收剂溶液体积流量与烟气体积流量比为1:20～1:20000，优选为1:100～1:10000。

本发明所述工艺方法中，产生的SO₂浓度可达95％以上。若将SO₂与水蒸气混合，可直接通入下一工段，合成高浓度的H₂SO₄副产品。当原料烟气中SO₂含量达10000mg/Nm³时，出口气中SO₂的含量将小于100 mg/Nm³，脱硫效率高达99％以上。

以下将对本发明基于离子液体为主体的吸收剂，选择性吸收SO₂的工艺进行更详细的描述：

本发明提供的基于离子液体的吸收剂，对于SO₂气体具有良好的吸收和解吸能力，该脱硫机理如下：

总反应式：

上式中R代表吸收剂，总反应式为可逆反应。低温下，反应从左往右进行；高温下，反应从右向左进行。该工艺正是利用此原理，在低温下吸收二氧化硫，高温下将二氧化硫从吸收剂中解吸出来。从而达到脱除和回收烟气中二氧化硫的目的。

根据发明的一个实施方式，本发明提供的离子液体选择性吸收SO₂的工艺流程及操作方法如下：

参见图1，该图为所述吸收剂进行烟气脱硫的工艺流程图。如图1所示，首先烟气经增压风机升压后，从水洗塔1底部进入。经水洗塔1除尘降温后，送入吸收塔2。从水洗塔1出来的洗涤水通过引水桶10进入到洗涤泵7进行清洗增压，再次送到水洗塔上部，重新用于冷却烟气。经过除尘冷却的烟气，从底部进入吸收塔2，吸收温度优选为40～90℃，压力优选为0.05～0.2MPa。此时烟气中的SO₂被吸收剂所吸收，除硫后的烟气可经送烟道直接放空。吸收SO₂后的富液由塔底经富液泵4进入贫富液换热器11，回收热量后入送往再生塔3，解吸温度优选为110～ 140℃，压力优选为0.05～0.2MPa。吸收有SO₂的富液从上部进入再生塔3，通过汽提解吸部分SO₂后，进入再沸器6，使其中的SO₂进一步解吸。解吸SO₂后的贫液由再生塔3的底部流出，经贫液泵5、贫富液换热器11、贫液冷却器12换热冷却后，进入吸收塔2的上部，重新吸收 SO₂；再生塔3解析出的SO₂，浓度可达95％以上，该SO₂通过冷凝器8 冷却后进入气液分离器9，分离纯化后的SO₂送入硫酸装置生产硫酸，也可以通过加压降温，生产液态SO₂产品，经济价值更高。

在上述脱硫工艺中，吸收剂的更换周期与烟气中的成分有关。

在上述脱硫工艺中，脱硫效果与烟气中SO₂浓度，离子液体种类，吸收温度和压力，解吸温度和压力以及烟气和吸收剂的体积流量之比有关。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1、与传统脱硫工艺相比，本发明所提供的基于离子液体选择性吸收 SO₂的工艺具有如下优点：选择本工艺，具有性能稳定、蒸汽压极低、选择吸收二氧化硫能力强、能耗低、脱硫效率高，易解吸再生等优点。

2、本工艺中所使用的以有机阳离子和有机阴离子为主体的离子液体吸收剂对SO₂的吸收效果更好，选择性更高，脱硫效率能够超过99％。

3、相对于现有技术中采用无机阴离子为主体的离子液体吸收剂，本发明中吸收剂的离子液体采用有机阴离子，能够使得吸收剂对设备的腐蚀性更低，对环境也更加友好。

附图说明

图1是本发明中的吸收剂进行烟气脱硫的工艺流程图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的技术方案进行详细说明。

实施例1

某大型煤化工企业，其锅炉烟气中SO₂的含量为5000～12000 mg/Nm³，温度为140℃，采用如图1所示的工艺流程进行烟气脱硫；其中，1.水洗塔；2.吸收塔；3.再生塔；4.富液泵；5.贫液泵；6.再沸器；7. 洗涤泵；8.冷凝器；9.气液分离器；10.引水桶；11.贫富液换热器；12.贫液冷却器。

首先烟气经增压风机升压后，从水洗塔1底部进入。经水洗冷却塔 1除尘降温至60℃，从底部送入吸收塔2。从水洗塔1出来的洗涤水可通过引水桶10进入到洗涤泵7进行清洗增压，冷却器降温之后，再次送到水洗塔上部，重新用于冷却烟气。经过除尘冷却的烟气，从底部进入吸收塔2，吸收温度为60～70℃，压力优选为0.1MPa。此时烟气中的SO₂被吸收剂所吸收，除硫后的烟气可经送烟道直接放空。吸收SO₂后的富液由塔底经富液泵4进入贫富液换热器11，回收热量后入送往再生塔3，解吸温度为120～130℃，压力为0.1MPa。吸收有SO₂的富液从上部进入再生塔3，通过汽提解吸部分SO₂后，进入再沸器6，使其中的SO₂进一步解吸。解吸SO₂后的贫液由再生塔底流出，经贫液泵5、贫富液换热器11、贫液冷却器12换热冷却后，进入吸收塔2的上部，重新吸收SO₂。吸收剂连续循环，构成连续吸收和解吸SO₂的工艺过程。再生塔解析出的SO₂，浓度可达95％以上，将该SO₂通过冷凝器8冷却后进入气液分离器9，分离纯化后的SO₂送入后段程序，例如送入硫酸装置生产硫酸，也可以通过加压降温，生产液态SO₂产品。净化气中SO₂的浓度降低为48mg/Nm³，脱硫效率超过99％。

上述工艺流程采用的吸收剂组成为(各组成比例均为质量分数)：四甲基胍酒石酸盐45％、正丁醇0.3％、对苯二酚0.15％、碱式碳酸铜0.2％，其余为水。

该工艺运行结果表明，利用基于离子液体为主体的吸收剂，能够有效吸收烟气中的SO₂，吸收效率高，选择性好，而且***能够长期稳定运行。

实施例2

某大型煤化工企业，其锅炉烟气中SO₂的含量为5000～12000 mg/Nm³，温度为140℃，采用如图1所示的工艺流程进行烟气脱硫，具体脱硫过程同实施例1。采用的吸收剂组成为(各组成比例均为质量分数)：二甲双胍乳酸盐30％、正丁醇0.3％、对苯二酚0.15％、碱式碳酸铜0.2％，其余为水。经该吸收剂脱硫后，净化气中SO₂的浓度降低为 50mg/Nm³，脱硫效率超过99％。

实施例3

某大型煤化工企业，其锅炉烟气中SO₂的含量为5000～12000 mg/Nm³，温度为140℃，采用如图1所示的工艺流程进行烟气脱硫，具体脱硫过程同实施例1。采用的吸收剂组成为(各组成比例均为质量分数)：乙醇胺酒石酸盐70％、正丁醇0.3％、对苯二酚0.15％、碱式碳酸铜0.2％，其余为水。经该吸收剂脱硫后，净化气中SO₂的浓度降低为 70mg/Nm³，脱硫效率超过99％。

上述仅为本发明的部分优选实施例，本发明并不仅限于实施例的内容。对于本领域中的技术人员来说，在本发明技术方案的构思范围内可以有各种变化和更改，所作的任何变化和更改，均在本发明保护范围之内。

Claims

1.一种选择性吸收SO₂的吸收剂，该吸收剂的组成包括：30％～70％质量分数的离子液体；0.1％～4.0％质量分数的活化剂；0.1％～0.5％质量分数的抗氧化剂；0.1％～0.5％质量分数的缓蚀剂；余量为水；所述离子液体由含氮类有机物质为阳离子，有机酸为阴离子所组成，所述离子液体的阳离子选自胍盐类、醇胺类、咪唑类、吡啶类、四唑类、季铵盐类、噻唑类、双氰胺类物质中的一种或多种；所述阴离子选自乳酸、酒石酸、柠檬酸、甲基磺酸、苹果酸、草酸、乙酸中的一种或多种；所述活化剂为有机醇类物质中的一种或两种。

2.如权利要求1所述的一种选择性吸收SO₂的吸收剂，其特征在于：所述吸收剂的组成为，四甲基胍酒石酸盐45％、正丁醇0.3％、对苯二酚0.15％、碱式碳酸铜0.2％，其余为水。

3.如权利要求1所述的一种选择性吸收SO₂的吸收剂，其特征在于：所述抗氧化剂为具有弱还原性的酚类或醌类物质中一种或两种组成。

4.如权利要求1所述的一种选择性吸收SO₂的吸收剂，其特征在于：所述缓蚀剂选自碱式碳酸铜、偏钒酸钾、三氧化二砷、三氯化锑中的一种或两种。

5.一种吸收SO₂的工艺方法，该方法为：将洗涤后的烟气从底部通入吸收塔，采用权利要求1或2所述的吸收剂吸收SO₂；然后将吸收有SO₂的富液再从顶部进入再生塔，对SO₂进行解吸。

6.如权利要求5所述的一种吸收SO₂的工艺方法，其特征在于：所述工艺方法中吸收塔温度为40～90℃，压力为0.01～0.2MPa；所述再生塔温度为100～150℃，压力为0.01～0.2MPa。

7.如权利要求5或6所述的一种吸收SO₂的工艺方法，其特征在于：所述解吸出的SO₂送入下工段，直接合成H₂SO₄。