CN106268242A - 一种高选择性的可再生有机胺脱硫剂的筛选方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高选择性的可再生有机胺脱硫剂的筛选方法，属于烟气脱硫领域。该方法包括获取脱硫pH限制区间，在该脱硫pH限制区间内，SO2以亚硫酸氢根离子的形式存在，CO2以碳酸的形式存在；预选多种有机胺，并获取多种有机胺的pH缓冲区间，在该pH缓冲区间内，浓度大于等于1mol/L的有机胺脱硫剂每消耗1个pH可吸收的SO2大于等于20g/L；分别获取多种有机胺的pH缓冲区间与脱硫pH限制区间的重合区间；当重合区间的长度大于等于0.5时，则确定该有机胺可用于配制具有高选择性的可再生有机胺脱硫剂；当重合区间的长度小于0.5时，则排除该有机胺。本发明提供的方法通过理论计算对有机胺进行筛选，不仅高效简单且准确度高。
Description
技术领域
本发明涉及烟气脱硫领域，特别涉及一种高选择性的可再生有机胺脱硫剂的筛选方法。
背景技术
现代化学工业的迅速发展使煤炭、石油等能源的消耗日益增加，加上大量金属冶炼厂的烟气排放，严重污染了大气环境。为了保证经济和环境的可持续发展，我们不仅要尽可能地减少二氧化硫的排放，还要采用再生法烟气脱硫技术控制二氧化硫排放并回收硫资源。有机胺法脱硫技术是一种高效的烟气脱硫技术，其采用有机胺溶液作为SO2吸收剂，通过吸收和解吸过程来完成烟气脱硫。
利用有机胺法脱硫技术进行烟气脱硫的过程中，有机胺脱硫剂的选择十分重要，期望的是获得这样一种有机胺脱硫剂，其对烟气中的SO2具有高的吸收率，而对烟气中的其他组分，例如CO2等吸收很少或者不吸收(即具有高选择性)，而且，吸收SO2后的有机胺脱硫剂能够在加热作用下进行解吸反应，容易再生。为了获得具有上述特性的有机胺脱硫剂，现有技术通常进行大量的脱硫评价试验来评价不同有机胺的种类以及其所适用的脱硫pH范围，从而筛选出合适的有机胺脱硫剂。
发明人发现现有技术至少存在以下问题：
现有技术提供的筛选方法不仅复杂，且准确性较低，筛选效率低。
发明内容
本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供了一种简单准确且高效的高选择性的可再生有机胺脱硫剂的筛选方法。具体技术方案如下：
一种高选择性的可再生有机胺脱硫剂的筛选方法，包括：
步骤a、获取脱硫pH限制区间，在所述脱硫pH限制区间内，SO2以亚硫酸氢根离子的形式存在，CO2以碳酸的形式存在；
步骤b、预选多种有机胺，并分别获取多种所述有机胺的pH缓冲区间，在所述pH缓冲区间内，利用所述有机胺配制得到的浓度大于等于1mol/L的有机胺脱硫剂每消耗1个pH可吸收的SO2大于等于20g/L；
步骤c、分别获取多种所述有机胺的pH缓冲区间与所述脱硫pH限制区间的重合区间；
步骤d、当所述有机胺pH缓冲区间与所述脱硫pH限制区间的重合区间的长度大于等于0.5时，则确定所述有机胺可用于配制具有高选择性的可再生有机胺脱硫剂；
当所述有机胺的pH缓冲区间与所述脱硫pH限制区间的重合区间的长度小于0.5时，则排除所述有机胺。
作为优选，所述方法还包括：在确定所述有机胺pH缓冲区间与所述脱硫pH限制区间的重合区间大于等于0.5之后，利用所述有机胺配制有机胺脱硫剂，控制所述有机胺脱硫剂的pH值为所述脱硫pH限制区间的最大pH值，在相同的操作条件下，通过烟气脱硫实验测定所述有机胺脱硫剂的脱硫性能和可再生性能，进而确定具有高选择性的可再生有机胺脱硫剂。
具体地，作为优选，所述通过烟气脱硫实验测定所述有机胺脱硫剂的脱硫性能和可再生性能的标准是：进行多次所述烟气脱硫实验，当每次所述烟气脱硫实验完成后，尾气中SO2的浓度达到500mg/m3时，所用平均时间最长的有机胺脱硫剂则确定为高选择性的可再生有机胺脱硫剂。
具体地，作为优选，所述烟气脱硫实验的进行次数为3-10次。
具体地，作为优选，所述步骤a中，绘制不同pH下SO2和CO2在水溶液中溶解形成的不同物质的分布分数曲线，根据所述分布分数曲线，确定所述SO2在所述水溶液中分布分数大于等于95％的部分以亚硫酸氢根离子形式存在且所述CO2在所述水溶液中分布分数大于等于95％的部分以碳酸形式存在时的pH区间为所述脱硫pH限制区间。
具体地，作为优选，当所述SO2的水溶液浓度和所述CO2的水溶液浓度均为1mol/L时，所述脱硫pH限制区间为3.0-5.8。
具体地，作为优选，通过分别测定多种所述有机胺的酸度系数pKa值，并根据所述pKa值来获取有机胺的pH缓冲区间，且所述有机胺的pH缓冲区间的长度小于等于2。
具体地，作为优选，所述有机胺的pH缓冲区间的长度小于等于1.5。
具体地，作为优选，当所述有机胺的pH缓冲区间与所述脱硫pH限制区间的重合区间的长度大于等于1时，则确定所述有机胺可用于配制具有高选择性的可再生有机胺脱硫剂。
具体地，作为优选，所述有机胺脱硫剂包括以下组分：有机胺，质量百分数5～80％；无机强酸，所述无机强酸与所述有机胺的摩尔比为(0.3～1.2):1；抗氧化剂，质量百分数0.01～1.00％；脱硫活化剂，质量百分数0.01～8.00％；余量为水。
具体地，作为优选，所述有机胺选自乙二胺及其衍生物、1,2-丙二胺及其衍生物、1,3-丙二胺及其衍生物、哌嗪及其衍生物、二乙烯三胺及其衍生物中的至少一种。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
本发明实施例提供的高选择性的可再生有机胺脱硫剂的筛选方法，通过获取多种不同的待筛选的有机胺的pH缓冲区间，并将它们分别与脱硫pH限制区间进行对比，获取两者的重合区间长度。如若某一有机胺的pH缓冲区间与脱硫pH限制区间的重合区间长度大于等于0.5，则说明利用该有机胺配制得到的有机胺脱硫溶剂具有高选择性和可再生性，是一种期望的脱硫剂。由于在脱硫pH限制区间内，SO2以亚硫酸氢根离子的形式存在，CO2以碳酸的形式存在，以保证了有机胺脱硫剂的选择性及可再生性，由于在有机胺的pH缓冲区间内，浓度大于等于1mol/L的上述有机胺脱硫剂每消耗1个pH可吸收的SO2大于等于20g/L，进一步保证了有机胺脱硫剂对SO2的高吸收能力。可见，本发明实施例通过理论计算对有机胺脱硫剂进行筛选，不仅高效简单，且准确度高。
具体实施方式
除非另有定义，本发明实施例所用的所有技术术语均具有与本领域技术人员通常理解的相同的含义。在对本发明实施方式作进一步地详细描述之前，对理解本发明实施例一些术语给出定义。
(1)本发明实施例中，所述的“脱硫pH限制区间”指的是一个pH范围，在该pH范围内，SO2在水溶液中分布分数大于等于95％的部分，优选全部以亚硫酸氢根离子的形式存在，且CO2在水溶液中分布分数大于等于95％的部分，优选全部以碳酸的形式存在。亦即，该脱硫pH限制区间内，SO2更容易被吸收，而则CO2不易被吸收，或者可认为基本上不被吸收。
(2)本发明实施例中，所述的“pH缓冲区间”指的是有机胺溶液的某一pH范围，在该pH范围下，利于该有机胺配制得到的浓度大于等于1mol/L的有机胺脱硫剂每消耗1个pH可吸收的SO2大于等于20g/L。其中，利用有机胺配制有机胺脱硫剂为本领域现有技术，本发明实施例在此不作具体限定。此外，所配制的有机胺脱硫剂中有机胺的浓度大于等于1mol/L。
(3)本发明实施例中，所述的“重合区间”指的是在脱硫pH限制区间和pH缓冲区间在pH数值上相重合的部分。相应地，所述的重合区间长度则指的是该相重合部分的两个端点pH值之差的绝对值。
(4)本发明实施例中，所述的“高选择性”指的是有机胺脱硫剂对烟气进行吸收后，再生出的气体除水分之外，SO2的摩尔百分比能达到至少95％，同时其他组分，例如CO2的摩尔百分比至少低于5％，优选为低于1％。
(5)本发明实施例中，所述的“可再生性”指的是有机胺脱硫剂经过至少5次吸收/再生试验后，对SO2的再生率保持在至少90％，且当每次吸收试验完成后，尾气中SO2的浓度达到500mg/m3时所用的时间较第1次吸收实验所用时间减小量小于10％。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施方式作进一步地详细描述。
本发明实施例提供了一种高选择性的可再生有机胺脱硫剂的筛选方法，包括以下步骤：
步骤101、获取脱硫pH限制区间，在该脱硫pH限制区间内，SO2以亚硫酸氢根离子的形式存在，CO2以碳酸的形式存在。
步骤102、预选多种有机胺，并分别获取该多种有机胺的pH缓冲区间，在该pH缓冲区间内，利用该有机胺配制得到的浓度大于等于1mol/L的有机胺脱硫剂每消耗1个pH可吸收的SO2大于等于20g/L。
步骤103、分别获取多种有机胺的pH缓冲区间与脱硫pH限制区间的重合区间。
步骤104、当有机胺的pH缓冲区间与脱硫pH限制区间的重合区间的长度大于等于0.5时，则确定该有机胺可用于配制具有高选择性的可再生有机胺脱硫剂；
当有机胺的pH缓冲区间与脱硫pH限制区间的重合区间的长度小于0.5时，则排除该有机胺。
可以理解的是，步骤101和步骤102并无先后顺序的限制。
本发明实施例提供的方法通过获取多种不同的待筛选的有机胺的pH缓冲区间，并将它们分别与脱硫pH限制区间进行对比，获取两者的重合区间长度。如若某一有机胺脱硫剂的pH缓冲区间与脱硫pH限制区间的重合区间长度大于等于0.5，则说明利用该有机胺配制的脱硫溶剂具有高选择性和可再生性，是一种期望的脱硫剂。由于在脱硫pH限制区间内，SO2以亚硫酸氢根离子的形式存在，CO2以碳酸的形式存在，以保证了有机胺脱硫剂的选择性及可再生性，由于在有机胺的pH缓冲区间内，利用该有机胺配制得到的浓度大于等于1mol/L的有机胺脱硫剂每消耗1个pH可吸收的SO2大于等于20g/L，进一步保证了有机胺脱硫剂对SO2的高吸收能力。可见，本发明实施例通过理论计算对有机胺脱硫剂进行筛选，更加高效简单，且准确度高。
本发明实施例提供的方法，通过步骤101获取脱硫pH限制区间，由于在脱硫pH限制区间内，SO2以亚硫酸氢根离子的形式存在，CO2以碳酸的形式存在，亦即在脱硫pH限制区间范围内，SO2更容易以亚硫酸氢根离子的形式被有机胺脱硫剂吸收，而同时CO2以碳酸的形式，则避免了被有机胺脱硫剂大量吸收，如此能够保证后续配制的有机胺脱硫剂具有高选择性及可再生性。
具体地，步骤101中，通过在不同的pH区间下，绘制不同pH下SO2和CO2在水溶液中溶解形成的不同物质的分布分数曲线，根据该分布分数曲线，确定所述SO2在水溶液中分布分数大于等于95％的部分以亚硫酸氢根离子形式存在且CO2在水溶液中分布分数大于等于95％的部分以碳酸形式存在时的pH区间为脱硫pH限制区间。
由于SO2和CO2在水溶液中均会以不同的形式存在，所以，本发明实施例对特定含量(例如特定摩尔浓度(mol/L))的SO2水溶液和CO2水溶液中SO2和CO2的各溶解形式的物质分布进行测定和计算，并绘制分布分数曲线。然后根据该分布分数曲线获取期望的脱硫pH限制区间，在该脱硫pH限制区间内，保证SO2在水溶液中，分布大于等于95％的部分以亚硫酸氢根离子形式存在且CO2在水溶液中大于等于95％的部分以碳酸形式存在。
举例来说，当SO2的水溶液浓度和CO2的水溶液浓度均为1mol/L时，所确定的脱硫pH限制区间为3.0-5.8。当然，优选脱硫pH在该区间内越高越好。
通过步骤102来预选多种有机胺，例如2种-10种，更具体地可以为3种、4种、5种、6种、7种等，然后分别获取上述多种有机胺的pH缓冲区间。因为对于不同的有机胺来说，在各自的pH缓冲区间内，利用这些有机胺配制得到的浓度大于等于1mol/L的有机胺脱硫剂每消耗1个pH可吸收的SO2大于等于20g/L。这样就保证了每种有机胺脱硫剂在各自的pH缓冲区间内对SO2具有高吸收能力。
具体地，步骤102中，通过分别测定多种有机胺的酸度系数pKa值，然后根据该pKa值来获取有机胺的pH缓冲区间，控制有机胺的pH缓冲区间的长度小于等于2，优选小于等于1.5。
通过对有机胺的酸度系数pKa值进行测定，然后根据pKa值来获取有机胺的pH缓冲区间。pKa值决定缓冲溶液的缓冲区间位置，一般认为缓冲溶液在pH＝pKa±1的情况下具有较好缓冲能力，即每消耗1个pH可吸收的SO2较多；且越接近pKa值的pH区间下缓冲能力越强，其吸收SO2的能力也越强。
为了提高筛选的准确性，控制缓冲的长度小于等于2，优选小于等于1.5，例如为2、1.5、1等。此处“有机胺的pH缓冲区间的长度”指的有机胺的pH缓冲区间的两个端点值之差的绝对值。
通过步骤103将步骤102中获取的每种有机胺的pH缓冲区间分别与步骤101中获得的脱硫pH限制区间进行对比，获取每种有机胺的pH缓冲区间与脱硫pH限制区间的重合区间，从而保证在该重合区间内，有机胺脱硫剂不仅对SO2具有高吸收率，且具有高选择性和可再生性。
进一步地，为了保证待筛选的每种有机胺脱硫剂同时兼具较高的SO2吸收率、选择性和可再生性，并提高筛选效率，步骤104中指出，当某一有机胺的pH缓冲区间与脱硫pH限制区间的重合区间的长度大于等于0.5，优选大于等于1时，则确定该有机胺可用于配制具有高选择性的可再生有机胺脱硫剂；反之，当该有机胺的pH缓冲区间与脱硫pH限制区间的重合区间的长度小于0.5时，则排除该有机胺，即初步认定该有机胺不可用于配制本发明实施例期望的具有高选择性的可再生有机胺脱硫剂。
进一步地，作为优选，本发明实施例还包括步骤105：在确定有机胺的pH缓冲区间与脱硫pH限制区间的重合区间大于等于0.5之后，利用有机胺配制有机胺脱硫剂，控制有机胺脱硫剂的pH值为脱硫pH限制区间的最大pH值。在相同的操作条件下，通过烟气脱硫实验测定这些有机胺脱硫剂的脱硫性能和可再生性能，进而确定高选择性的可再生有机胺脱硫剂。
可以理解的是，本发明实施例所述的“烟气脱硫实验”为本领域常见的现有技术，利用有机胺脱硫剂对烟气进行烟气脱硫实验，以脱除烟气中的SO2，然后对有机胺脱硫剂进行再生，随后再次对烟气脱除SO2，最后再次对有机胺脱硫剂进行再生，如此重复上述吸收/再生过程，上述操作对于本领域技术人员来说是显而易见地，本发明实施例在此对其不作具体限定。
由于通过步骤101至步骤104已经由理论筛选得到具有期望性能的一种或多种有机胺脱硫剂，为了在这些多种有机胺脱硫剂中进一步筛选得到具有最佳性能的有机胺脱硫剂，本发明实施例通过步骤105分别对这些有机胺脱硫剂进行烟气脱硫实验，来考察这些有机胺脱硫剂实际性能，包括对SO2的吸收率及可再生性，从而进一步确定得到具有最优性能的有机胺脱硫剂。当然，为了提高该实际筛选的准确性，这些烟气脱硫实验应当在相同的操作条件下进行。
可见，本发明实施例通过理论计算对具有期望性能的有机胺进行筛选，能对更大范围的有机胺进行筛选，扩大筛选范围，且在保证准确性的前提下，更加简单高效。进一步地，在理论筛选的基础上，通过实际的烟气脱硫实验进行实际筛选，进一步保证并提高了筛选的准确性。
具体地，步骤105中通过烟气脱硫实验测定有机胺脱硫剂的脱硫及可再生性能的标准是：进行多次烟气脱硫实验，且当每次烟气脱硫实验完成后，尾气中SO2的浓度达到500mg/m3所用的平均时间最长的有机胺脱硫剂则确定为高选择性的可再生有机胺脱硫剂。亦即，通过进行多次烟气脱硫实验使有机胺脱硫剂吸收烟气中的SO2，并测定每次烟气脱硫实验完成后为尾气中SO2的浓度，当尾气中SO2的浓度达到500mg/m3时所用的平均时间越长，则说明该有机胺脱硫剂吸收SO2的能力越强。当然，尾气中SO2的浓度达到500mg/m3时所用的时间越长，例如25min、30min、35min等，则说明有机胺脱硫剂吸收SO2的能力越强。在吸收实验完成的同时，进行有机胺脱硫剂的再生实验，所以本发明实施例所述的“烟气脱硫实验”可以理解为是一种吸收/再生循环实验。进一步地，为了对有机胺脱硫剂的再生性进行测试，进行多次烟气脱硫实验，并考察每次烟气脱硫实验完成后，尾气中SO2的浓度达到500mg/m3所用的时间，当每次所用的时间较第1次吸收实验所用时间减小量小于10％，则说明有机胺脱硫剂具有优异的再生性。
具体地，为了提高筛选测试的准确性，上述烟气脱硫实验的进行次数为3-10次。举例来说，可以为3次、4次、5次、6次、7次、8次、9次、10次等。当然，上述烟气脱硫实验的次数并不仅限于3-10次，根据实际需求，该次数可以相应地进行调整。
本领域技术人员可以理解的是，本发明实施例中所述的有机胺脱硫剂为本领域常规使用的现有技术。例如，该有机胺脱硫剂可以为，但不限于以下所述：其包括以下组分：有机胺，质量百分数5～80％；无机强酸，该无机强酸与有机胺的摩尔比为(0.3～1.2):1；抗氧化剂，质量百分数0.01～1.00％；脱硫活化剂，质量百分数0.01～8.00％；余量为水。
具体地，该有机胺选自乙二胺及其衍生物、1,2-丙二胺及其衍生物、1,3-丙二胺及其衍生物、哌嗪及其衍生物、二乙烯三胺及其衍生物中的至少一种。无机强酸选自HCl、HNO3、H2SO4中的至少一种。抗氧化剂选自对苯二酚及其衍生物、邻苯二酚及其衍生物、蒽醌及其衍生物中的至少一种。脱硫活化剂选自N-甲基二乙醇胺及其衍生物、三乙醇胺及其衍生物、三丙醇胺及其衍生物、乙二胺及其衍生物中的至少一种。
以下将通过具体实施例进一步地描述本发明。
在以下具体实施例中，所涉及的操作未注明条件者，均按照常规条件或者制造商建议的条件进行。所用原料未注明生产厂商及规格者均为可以通过市购获得的常规产品。
实施例1
本实施例提供了一种高选择性的可再生有机胺脱硫剂的筛选方法，包括以下步骤：
分别绘制不同pH下，浓度均为1mol/L的SO2和CO2在其水溶液中溶解形成的不同溶解形式的相关物质分布分数图，并根据该分布分数图绘制得到脱硫pH限制区间为3.0-5.8。在该脱硫pH限制区间内，SO2以亚硫酸氢根离子的形式存在，CO2以碳酸的形式存在。
选取1号有机胺、2号有机胺和3号有机胺，测定这3种有机胺的酸度系数pKa值，并利用pKa值获取这3种有机胺的pH缓冲区间，这3种有机胺的pH缓冲区间的长度为2.0。其中，1号有机胺的pH缓冲区间为5.77-7.77；2号有机胺的pH缓冲区间为4.20-6.20；3号有机胺的pH缓冲区间为4.35-6.35。
将获取到的这3种有机胺的pH缓冲区间分别与脱硫pH限制区间进行对比，获取这3种有机胺的pH缓冲区间与脱硫pH限制区间的重合区间。其中，1号有机胺的pH缓冲区间与脱硫pH限制区间重合区间长度为0.03；2号有机胺的pH缓冲区间与脱硫pH限制区间重合区间长度为1.60；3号有机胺的pH缓冲区间与脱硫pH限制区间重合区间长度为1.45。按照重合pH区间长度大于等于0.5的要求，排除1号有机胺，初步筛选出2有机胺和3号有机胺用于配制具有高选择性的可再生有机胺脱硫剂。
然后，在相同的操作条件下，通过烟气脱硫实验测定2号有机胺脱硫剂和3号有机胺脱硫剂的脱硫和可再生性能，进一步确定最优选的有机胺脱硫剂。具体操作过程如下：
(1)分别配制浓度均为1mol/L的2号有机胺脱硫剂溶液和3号有机胺脱硫剂溶液，并调节这两种溶液初始pH值均为5.80。
(2)SO2的吸收实验：操作条件如下：温度为40℃；绝压为0.1MPa；烟气为混合气(包括2.0vol％的SO2、10.0vol％的CO2、3.0vol％的O2、85.0vol％的N2)；气体流速为300mL/min；有机胺脱硫剂溶液的用量为50mL。
(3)SO2的再生实验：操作条件如下：温度为100℃；绝压为0.1MPa。
SO2的吸收和再生实验均在装有有机胺脱硫剂的鼓泡式反应器中进行，吸收SO2后所得到的尾气中的各组分的浓度由气体分析仪进行在线监测，吸收反应至尾气中SO2浓度达到500mg/m3时即可停止。对每种有机胺脱硫剂均进行5次循环的吸收/再生测试。
测试结果表明，在2号有机胺脱硫剂溶液和3号有机胺脱硫剂溶液分别进行的5次SO2的吸收实验过程中，吸收前后烟气中的CO2含量保持不变，这表明这两种有机胺脱硫剂溶液在上述同样的操作条件下都表现出了较高的选择性。而对SO2的吸收结果如表1所示，可见这两种有机胺溶液不仅均表现出较好的SO2吸收性能，且在5次吸收/再生循环测试中性能保持稳定，均表现出良好的再生能力。但是，也可以看出3号有机胺脱硫剂的综合性能略好于2号有机胺脱硫剂，故最终筛选出3号有机胺脱硫剂作为最佳的脱硫剂。
由上述可知，利用本发明实施例提供的方法筛选有机胺脱硫剂具有目标明确，操作简单且高效准确的优点，大大简化了有机胺脱硫剂的开发过程。
表1
实施例2
本实施例提供了一种高选择性的可再生有机胺脱硫剂的筛选方法，包括以下步骤：
分别绘制不同pH下，浓度均为1mol L-1的SO2和CO2在其水溶液中溶解形成的不同溶解形式的相关物质分布分数图，并根据该分布分数图绘制得到脱硫pH限制区间为3.0-5.8。在该脱硫pH限制区间内，SO2以亚硫酸氢根离子的形式存在，CO2以碳酸的形式存在。
选取4号有机胺、5号有机胺和6号有机胺，测定这3种有机胺的酸度系数pKa值，并利用pKa值获取这3种有机胺的pH缓冲区间，这3种有机胺的pH缓冲区间的长度为1.5。其中，4号有机胺的pH缓冲区间为5.63-7.13；5号有机胺的pH缓冲区间为5.20-6.70；6号有机胺的pH缓冲区间为4.15-5.65。
将获取到的这三种有机胺的pH缓冲区间分别与脱硫pH限制区间进行对比，获取这3种有机胺的pH缓冲区间与脱硫pH限制区间的重合区间。其中，4号有机胺的pH缓冲区间与脱硫pH限制区间重合区间长度为0.17；5号有机胺的pH缓冲区间与脱硫pH限制区间重合区间长度为0.60；6号有机胺的pH缓冲区间与脱硫pH限制区间重合区间长度为1.50。按照重合pH区间长度大于等于1的要求，排除4号和5号有机胺脱硫剂，初步筛选6号有机胺用于配制具有高选择性的可再生有机胺脱硫剂。
然后，通过烟气脱硫实验测定6号有机胺脱硫剂的选择性和可再生性，进一步确定其能够作为最优选的有机胺脱硫剂。具体操作过程如下：
(1)配制浓度为1mol/L的6号有机胺脱硫剂溶液，并调节该溶液初始pH值均为5.80。
(2)SO2的吸收实验：操作条件如下：温度为40℃；绝压为0.1MPa；烟气为混合气(包括2.0vol％的SO2、10.0vol％的CO2、3.0vol％的O2、85.0vol％的N2)；气体流速为300mL/min；有机胺脱硫剂溶液的用量为50mL。
(3)SO2的再生实验：操作条件如下：温度为100℃；绝压为0.1MPa。
SO2的吸收和再生实验均在装有有机胺脱硫剂的鼓泡式反应器中进行，吸收SO2后所得到的尾气中的各组分的浓度由气体分析仪进行在线监测，吸收反应至尾气中SO2浓度达到500mg/m3时即可停止。对每种有机胺脱硫剂均进行5次循环的吸收/再生测试。
测试结果表明，在6号有机胺脱硫剂溶液分别进行的5次SO2的吸收实验过程中，吸收前后烟气中的CO2含量保持不变，这表明6号有机胺脱硫剂溶液表现出了较高的选择性。而对SO2的吸收结果如表2所示，可见6号有机胺溶液表现出较好的SO2吸收性能，且在5次吸收/再生循环测试中性能保持稳定，表现出良好的再生能力。故最终确定并筛选出6号有机胺脱硫剂作为最佳的脱硫剂。
由上述可知，利用本发明实施例提供的方法筛选有机胺脱硫剂具有目标明确，操作简单且高效准确的优点，大大简化了有机胺脱硫剂的开发过程。
表2
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (11)
1.一种高选择性的可再生有机胺脱硫剂的筛选方法，包括：
步骤a、获取脱硫pH限制区间，在所述脱硫pH限制区间内，SO2以亚硫酸氢根离子的形式存在，CO2以碳酸的形式存在；
步骤b、预选多种有机胺，并分别获取多种所述有机胺的pH缓冲区间，在所述pH缓冲区间内，利用所述有机胺配制得到的浓度大于等于1mol/L的有机胺脱硫剂每消耗1个pH可吸收的SO2大于等于20g/L；
步骤c、分别获取多种所述有机胺的pH缓冲区间与所述脱硫pH限制区间的重合区间；
步骤d、当所述有机胺pH缓冲区间与所述脱硫pH限制区间的重合区间的长度大于等于0.5时，则确定所述有机胺可用于配制具有高选择性的可再生有机胺脱硫剂；
当所述有机胺pH缓冲区间与所述脱硫pH限制区间的重合区间的长度小于0.5时，则排除所述有机胺。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：在确定所述有机胺pH缓冲区间与所述脱硫pH限制区间的重合区间大于等于0.5之后，利用所述有机胺配制有机胺脱硫剂，控制所述有机胺脱硫剂的pH值为所述脱硫pH限制区间的最大pH值，在相同的操作条件下，通过烟气脱硫实验测定所述有机胺脱硫剂的脱硫性能和可再生性能，进而确定具有高选择性的可再生有机胺脱硫剂。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述通过烟气脱硫实验测定所述有机胺脱硫剂的脱硫性能和可再生性能的标准是：进行多次所述烟气脱硫实验，当每次所述烟气脱硫实验完成后，尾气中SO2的浓度达到500mg/m3时，所用平均时间最长的有机胺脱硫剂则确定为高选择性的可再生有机胺脱硫剂。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述烟气脱硫实验的进行次数为3-10次。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤a中，绘制不同pH下SO2和CO2在水溶液中溶解形成的不同物质的分布分数曲线，根据所述分布分数曲线，确定所述SO2在所述水溶液中分布分数大于等于95％的部分以亚硫酸氢根离子形式存在且所述CO2在所述水溶液中分布分数大于等于95％的部分以碳酸形式存在时的pH区间为所述脱硫pH限制区间。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，当所述SO2的水溶液浓度和所述CO2的水溶液浓度均为1mol/L时，所述脱硫pH限制区间为3.0-5.8。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤b中，通过分别测定多种所述有机胺脱的酸度系数pKa值，并根据所述pKa值获取多种所述有机胺的pH缓冲区间，且所述有机胺的pH缓冲区间的长度小于等于2。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述有机胺的pH缓冲区间的长度小于等于1.5。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述有机胺的pH缓冲区间与所述脱硫pH限制区间的重合区间的长度大于等于1时，则确定所述有机胺可用于配制具有高选择性的可再生有机胺脱硫剂。
10.根据权利要求1-9任一项所述的方法，其特征在于，所述有机胺脱硫剂包括以下组分：有机胺，质量百分数5～80％；无机强酸，所述无机强酸与所述有机胺的摩尔比为(0.3～1.2):1；抗氧化剂，质量百分数0.01～1.00％；脱硫活化剂，质量百分数0.01～8.00％；余量为水。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述有机胺选自乙二胺及其衍生物、1,2-丙二胺及其衍生物、1,3-丙二胺及其衍生物、哌嗪及其衍生物、二乙烯三胺及其衍生物中的至少一种。
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