CN110180330A - 用于脱除废气中硫化物的新型吸收剂及其制备方法和应用 - Google Patents

用于脱除废气中硫化物的新型吸收剂及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于脱除废气中硫化物的新型吸收剂及其制备方法和应用，所述制备方法包括如下步骤：首先将乙酰胺和四乙基氯化铵混合后加热并搅拌，待溶液变为澄清透明的液体后停止加热，然后降低至室温时，停止搅拌，得到用于脱除废气中硫化物的新型吸收剂。本发明的用于脱除废气中硫化物的新型吸收剂的制备方法，解决了现有硫化物吸收剂存在的合成原料复杂、易挥发、污染严重、降解性差等问题，该吸收剂与传统的有机溶剂吸收剂相比具有价格低廉、生物降解性好、难挥发、易回收和制备简单等优点，且该吸收剂对硫化氢、二氧化硫和甲基硫醇等硫化物具有较高的选择性和溶解能力，能够有效的去除工业废气中的硫化氢、二氧化硫和甲基硫醇等硫化物。

Description

用于脱除废气中硫化物的新型吸收剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于工业废气净化领域，具体涉及一种用于脱除废气中硫化物的新型吸收剂及其制备方法和应用。
背景技术
硫化氢为易燃，无色，低浓度时有臭鸡蛋气味，浓度极低时便有硫磺气味，有剧毒的一种硫化物；二氧化硫是最常见且有刺激性的硫氧化物，是大气主要污染物之一，由于煤和石油通常都含有硫元素，因此燃烧时会生成二氧化硫；当二氧化硫溶于水中，会形成亚硫酸，若把亚硫酸进一步在PM2.5存在的条件下氧化，便会迅速生成硫酸(酸雨的主要成分)；甲基硫醇在常温常压下为具有不愉快气味的无色有毒气体。
硫化氢、二氧化硫和甲基硫醇等硫化物是组成工业废气的主要物质，同时也是主要的大气污染物质，硫化物的治理技术一直是国内外学者研究的热点。
专利CN02148499公开了一种从气体混合物中脱除硫化物的吸收液，该吸收液包括：(1)主吸收剂，由空间位阻胺(I)和N-甲基二乙醇胺(II)组成； (2)助溶剂(III)。采用该溶液，能同时将甲基硫醇、COS、硫醇、硫醚等硫化物脱除。该吸收剂以有机胺为主体，运行费用昂贵，同时有机溶剂胺本身容易降解，易造成二次污染，需做稳定处理。
专利CN201010188822公开了一种脱除恶臭气体中硫化物和氨的吸收剂，该吸收剂以水、氢氧化钠或氢氧化钾、乙二胺四乙酸的钠盐(EDTA)或酒石酸钾钠、对苯醌或单宁、五氧化二钒或偏钒酸钠、乙醇胺、次氯酸钠为原料制备而成，虽然该吸收剂能够除去多种类型的硫化物及氨气，但该吸收剂原料组成中含有大量的强碱及有机溶剂，具有易腐蚀、易挥发，生物降解性差等缺点，且原料组成复杂。
发明内容
本发明的一个目的在于提出一种用于脱除废气中硫化物的新型吸收剂的制备方法。
本发明的一种用于脱除废气中硫化物的新型吸收剂的制备方法，包括如下步骤：首先将乙酰胺和四乙基氯化铵按照摩尔比(1～5)：1混合后加热至 60℃～90℃并搅拌，待溶液变为澄清透明的液体后停止加热，然后待溶液中的温度降低至室温时，停止搅拌，得到用于脱除废气中硫化物的新型吸收剂。
本发明的用于脱除废气中硫化物的新型吸收剂的制备方法，解决了现有硫化物吸收剂存在的合成原料复杂、易挥发、污染严重、降解性差等问题，本发明的硫化物吸收剂为将氢键供体乙酰胺与氢键受体四乙基氯化铵按照一定摩尔比相混合而形成的一种低转变温度混合物(LTTMs)，该吸收剂与传统的有机溶剂吸收剂相比具有价格低廉、生物降解性好、难挥发、易回收和制备简单等优点，且该吸收剂对硫化氢、二氧化硫和甲基硫醇等硫化物具有较高的选择性和溶解能力，利用本吸收剂并采用吸收塔与汽提塔相结合的工艺流程能够有效的去除工业废气中的硫化氢、二氧化硫和甲基硫醇等硫化物。同时，本发明所提供的吸收剂由于氢键的存在，使得该吸收剂具有极低的饱和蒸气压，不易挥发，大大减少了吸收/解吸过程中的溶剂损失。
另外，本发明上述的用于脱除废气中硫化物的新型吸收剂的制备方法，还可以具有如下附加的技术特征：
本发明的另一个目的在于提出利用所述的方法制备的用于脱除废气中硫化物的新型吸收剂。
本发明的再一个目的在于提出利用所述的用于脱除废气中硫化物的新型吸收剂的装置。
利用所述的用于脱除废气中硫化物的新型吸收剂的装置，包括：吸收塔，换热器，汽提塔，冷却器和混合器；其中，所述吸收塔与所述换热器连通，所述汽提塔与所述换热器连通，所述换热器与所述冷却器连通，所述混合器与所述冷却器连通，所述冷却器与所述吸收塔连通。
进一步地，所述的用于脱除废气中硫化物的新型吸收剂的应用装置，还包括：第一压缩泵和第二压缩泵，所述第一压缩泵分别与所述换热器和所述汽提塔连通，所述第二压缩泵分别与所述换热器和所述汽提塔连通。
本发明的再一个目的在于提出利用所述的装置应用所述用于脱除废气中硫化物的所述新型吸收剂的方法。
利用所述的装置应用所述用于脱除废气中硫化物的所述新型吸收剂的方法，包括如下步骤：S101：首先将含硫废气从所述吸收塔塔底通入，同时在所述吸收塔塔顶喷淋吸收剂，所述含硫废气与所述吸收剂在所述吸收塔内进行物质交换，得到净化后的气相物流从所述吸收塔的塔顶排出；S102：得到的富含硫化物的吸收剂从所述吸收塔的底部排出并进入所述换热器中进行换热，然后经过所述第一压缩泵加压后进入所述汽提塔进行溶剂回收，从所述汽提塔的顶部回收高纯度硫化物，从所述汽提塔的底部回收的吸收剂经所述第二压缩泵加压后再次进入所述换热器进行换热，然后经所述冷却器冷却后进入所述混合器，与所述混合器中补充的吸收剂混合后进入所述吸收塔。
进一步地，所述吸收塔的进料液气比为2.5L·m-3～10L·m-3，进气流量为3000m3·h-1～9000m3·h-1。
进一步地，所述吸收塔的操作压力为0.5MPa～0.8MPa，所述吸收塔的操作温度为25℃～40℃，其填料层对应的理论塔板数为5块～10块。
进一步地，所述汽提塔的操作压力为0.05MPa～0.1MPa，理论塔板数为3 块～10块。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1是本发明的利用所述的用于脱除废气中硫化物的新型吸收剂的工艺流程图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
实施例一
一种硫化物吸收剂，氢键供体乙酰胺与氢键受体四乙基氯化铵的摩尔比为 1:1。制备方法为：称取相应质量的氢键供体乙酰胺和相应质量的氢键受体四乙基氯化铵于一容器中，对乙酰胺与四乙基氯化铵的混合物进行加热，加热温度为60℃，在加热的同时进行搅拌，待容器中形成澄清透明液体后停止加热，待容器内溶液的温度降至室温时，停止搅拌。
如图1所示，利用所述的用于脱除废气中硫化物的新型吸收剂的装置，包括：吸收塔1，换热器2，汽提塔4，冷却器6和混合器7；其中，所述吸收塔 1与所述换热器2连通，所述汽提塔4与所述换热器2连通，所述换热器2与所述冷却器6连通，所述混合器7与所述冷却器6连通，所述冷却器6与所述吸收塔1连通。
进一步地，所述的用于脱除废气中硫化物的新型吸收剂的应用装置，还包括：第一压缩泵3和第二压缩泵5，所述第一压缩泵3分别与所述换热器2和所述汽提塔4连通，所述第二压缩泵5分别与所述换热器2和所述汽提塔4 连通。
本发明的再一个目的在于提出利用所述的装置应用所述用于脱除废气中硫化物的所述新型吸收剂的方法。
利用所述的装置应用所述用于脱除废气中硫化物的所述新型吸收剂的方法，包括如下步骤：
含有硫化物的废气S1从塔底进入吸收塔1；吸收剂S12从塔顶喷淋而下，喷淋而下的吸收剂与硫化物在吸收塔1内进行物质交换，被除去硫化物的气相物流S3从塔顶排出；富含硫化物的吸收剂S4从吸收塔1塔底排出并进入换热器2进行换热处理，换热得到物流S5；物流S5经第一压缩泵3加压后得到物流S6；物流S6进入汽提塔4进行溶剂回收，回收后得到的吸收剂S8经第二压缩泵5加压后得到物流S9；物流S9进入换热器2与塔底物流S4进行换热，换热后得到物流S10；物流S10经冷却器6冷却之后得物流S11；物流S11与补充吸收剂S2经混合器7混合后得到物流S12，物流S12进入吸收塔1；汽提塔4的塔顶为含有高纯度硫化物的物流S7，物流S7进行收集或集中处理。
具体应用：自制含硫化物废气，其中硫化氢、二氧化硫和甲基硫醇的浓度皆为300.0mg·m-3，采用如图1所示的工艺流程，主要工艺参数及硫化物的吸收率如下表所示：
实施例二
一种硫化物吸收剂，氢键供体乙酰胺与氢键受体四乙基氯化铵的摩尔比为 1:1。制备方法为：称取相应质量的氢键供体乙酰胺和相应质量的氢键受体四乙基氯化铵于一容器中，对乙酰胺与四乙基氯化铵的混合物进行加热，加热温度为60℃，在加热的同时进行搅拌，待容器中形成澄清透明液体后停止加热，待容器内溶液的温度降至室温时，停止搅拌。
具体应用：自制含硫化物废气，其中硫化氢、二氧化硫和甲基硫醇的浓度皆为300.0mg·m-3，采用如图1所示的工艺流程，主要工艺参数及硫化物的吸收率如下表所示：
实施例三
一种硫化物吸收剂，氢键供体乙酰胺与氢键受体四乙基氯化铵的摩尔比为 1:1。制备方法为：称取相应质量的氢键供体乙酰胺和相应质量的氢键受体四乙基氯化铵于一容器中，对乙酰胺与四乙基氯化铵的混合物进行加热，加热温度为60℃，在加热的同时进行搅拌，待容器中形成澄清透明液体后停止加热，待容器内溶液的温度降至室温时，停止搅拌。
具体应用：自制含硫化物废气，其中硫化氢、二氧化硫和甲基硫醇的浓度皆为300.0mg·m-3，采用如图1所示的工艺流程，主要工艺参数及硫化物的吸收率如下表所示：
实施例四
一种硫化物吸收剂，氢键供体乙酰胺与氢键受体四乙基氯化铵的摩尔比为 2:1。制备方法为：称取相应质量的氢键供体乙酰胺和相应质量的氢键受体四乙基氯化铵于一容器中，对乙酰胺与四乙基氯化铵的混合物进行加热，加热温度为80℃，在加热的同时进行搅拌，待容器中形成澄清透明液体后停止加热，待容器内溶液的温度降至室温时，停止搅拌。
具体应用：自制含硫化物废气，其中硫化氢、二氧化硫和甲基硫醇的浓度皆为300.0mg·m-3，采用如图1所示的工艺流程，主要工艺参数及硫化物的吸收率如下表所示：
实施例五
一种硫化物吸收剂，氢键供体乙酰胺与氢键受体四乙基氯化铵的摩尔比为 5:1。制备方法为：称取相应质量的氢键供体乙酰胺和相应质量的氢键受体四乙基氯化铵于一容器中，对乙酰胺与四乙基氯化铵的混合物进行加热，加热温度为90℃，在加热的同时进行搅拌，待容器中形成澄清透明液体后停止加热，待容器内溶液的温度降至室温时，停止搅拌。
具体应用：自制含硫化物废气，其中硫化氢、二氧化硫和甲基硫醇的浓度皆为300.0mg·m-3，采用如图1所示的工艺流程，主要工艺参数及硫化物的吸收率如下表所示：
综上，本发明的用于脱除废气中硫化物的新型吸收剂的制备方法，解决了现有硫化物吸收剂存在的合成原料复杂、易挥发、污染严重、降解性差等问题，本发明的硫化物吸收剂为将氢键供体乙酰胺与氢键受体四乙基氯化铵按照一定摩尔比相混合而形成的一种低转变温度混合物(LTTMs)，该吸收剂与传统的有机溶剂吸收剂相比具有价格低廉、生物降解性好、难挥发、易回收和制备简单等优点，且该吸收剂对硫化氢、二氧化硫和甲基硫醇等硫化物具有较高的选择性和溶解能力，利用本吸收剂并采用吸收塔与汽提塔相结合的工艺流程能够有效的去除工业废气中的硫化氢、二氧化硫和甲基硫醇等硫化物。同时，本发明所提供的吸收剂由于氢键的存在，使得该吸收剂具有极低的饱和蒸气压，不易挥发，大大减少了吸收/解吸过程中的溶剂损失。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (8)

1.一种用于脱除废气中硫化物的新型吸收剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：首先将乙酰胺和四乙基氯化铵按照摩尔比(1～5)：1混合后加热至60℃～90℃并搅拌，待溶液变为澄清透明的液体后停止加热，然后待溶液中的温度降低至室温时，停止搅拌，得到用于脱除废气中硫化物的新型吸收剂。
2.权利要求1所述的方法制备的用于脱除废气中硫化物的新型吸收剂。
3.一种应用权利要求2所述的用于脱除废气中硫化物的新型吸收剂的装置，其特征在于，包括：吸收塔，换热器，汽提塔，冷却器和混合器；其中，所述吸收塔与所述换热器连通，所述汽提塔与所述换热器连通，所述换热器与所述冷却器连通，所述混合器与所述冷却器连通，所述冷却器与所述吸收塔连通。
4.根据权利要求3所述的用于脱除废气中硫化物的新型吸收剂的应用装置，其特征在于，还包括：第一压缩泵和第二压缩泵，所述第一压缩泵分别与所述换热器和所述汽提塔连通，所述第二压缩泵分别与所述换热器和所述汽提塔连通。
5.利用权利要求4所述的装置应用所述用于脱除废气中硫化物的所述新型吸收剂的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S101：首先将含硫废气从所述吸收塔塔底通入，同时在所述吸收塔塔顶喷淋吸收剂，所述含硫废气与所述吸收剂在所述吸收塔内进行物质交换，得到净化后的气相物流从所述吸收塔的塔顶排出；
S102：得到的富含硫化物的吸收剂从所述吸收塔的底部排出并进入所述换热器中进行换热，然后经过所述第一压缩泵加压后进入所述汽提塔进行溶剂回收，从所述汽提塔的顶部回收高纯度硫化物，从所述汽提塔的底部回收的吸收剂经所述第二压缩泵加压后再次进入所述换热器进行换热，然后经所述冷却器冷却后进入所述混合器，与所述混合器中补充的吸收剂混合后进入所述吸收塔。
6.根据权利要求5所述的新型吸收剂的应用，其特征在于，所述吸收塔的进料液气比为2.5L·m-3～10L·m-3，进气流量为3000m3·h-1～9000m3·h-1。
7.根据权利要求5所述的新型吸收剂的应用，其特征在于，所述吸收塔的操作压力为0.5MPa～0.8MPa，所述吸收塔的操作温度为25℃～40℃，其填料层对应的理论塔板数为5块～10块。
8.根据权利要求5所述的新型吸收剂的应用，其特征在于，所述汽提塔的操作压力为0.05MPa～0.1MPa，理论塔板数为3块～10块。
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