一種吸收混合氣中二氧化硫的有機(jī)溶液的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及液氣分離領(lǐng)域，特別是涉及煙氣的脫硫領(lǐng)域，更為具體的說是涉及一種吸收混合氣中二氧化硫的有機(jī)溶液。本發(fā)明的目的在于提供一種能用于膜接觸器吸收的二氧化硫吸收劑。本發(fā)明公開了的煙氣復(fù)合型脫硫劑由乳酸鹽和有機(jī)胺的水溶液組成，所述乳酸鹽與有機(jī)胺的混合摩爾比為1：（0.5~4）。本發(fā)明提出的復(fù)合型脫硫劑化學(xué)穩(wěn)定性好，發(fā)泡性小，粘度小，原料來源豐富，易購買，價(jià)格便宜。應(yīng)用本發(fā)明公開的復(fù)合型脫硫劑的脫硫工藝具有高傳質(zhì)系數(shù)，氣液流動(dòng)無擾動(dòng)，傳質(zhì)阻力小，脫硫率高，操作方便，操作彈性大，不產(chǎn)生二次污染，能在膜接觸器中穩(wěn)定運(yùn)行。
【專利說明】一種吸收混合氣中二氧化硫的有機(jī)溶液
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及液氣分離領(lǐng)域，特別是涉及煙氣的脫硫領(lǐng)域，更為具體的說是涉及一種吸收混合氣中二氧化硫的有機(jī)溶液。
[0002]
【背景技術(shù)】
[0003]燃煤電廠、冶金行業(yè)等煙氣中的SO2是大氣主要污染物之一，是酸雨的形成源。隨著環(huán)境保護(hù)對大氣污染物排放要求的日益提高，在煙氣脫硫凈化中，如何合理選用脫硫工藝，以較低投資和運(yùn)行費(fèi)用達(dá)到煙氣脫硫后SO2排放量符合國家排放標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，是燃煤電廠、冶金行業(yè)等煙氣脫硫健康發(fā)展的關(guān)鍵問題。因此，各種高性能SO2吸收劑的開發(fā)是此領(lǐng)域研究的主題之一，近幾年來，復(fù)合吸收劑由于其獨(dú)特的性能已成為酸性氣體吸收劑研究與開發(fā)的熱門課題。
[0004]煙氣脫硫(Flue gas desulfurization,簡稱FGD)技術(shù)中，按脫硫劑的種類常見的方法有:以CaCO3 (石灰石)為基礎(chǔ)的鈣法，以MgO為基礎(chǔ)的鎂法，以Na2SO3為基礎(chǔ)的鈉法，以NH3為基礎(chǔ)的氨法，以有機(jī)堿為基礎(chǔ)的有機(jī)堿法。世界上90%以上的商業(yè)化煙氣脫硫采用鈣法脫硫技術(shù)，鈣法分為濕法、干法和半干(半濕)法。濕法技術(shù)是采用含有吸收劑的溶液或漿液處理含硫煙氣，該法具有脫硫反應(yīng)速度快、設(shè)備簡單、脫硫效率高等優(yōu)點(diǎn)，但普遍存在腐蝕嚴(yán)重、運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用高及造成二次污染等問題。干法技術(shù)是吸收過程和產(chǎn)物的處理均在無水狀態(tài)下進(jìn)行，該法具有無廢酸污水排出、設(shè)備腐蝕較輕，煙氣溫度無明顯降低、二次污染少等優(yōu)點(diǎn)，但存在脫硫效率低，反應(yīng)速度較慢、設(shè)備龐大等問題。半干法技術(shù)是指脫硫劑在干燥狀態(tài)下脫硫、在濕狀態(tài)下再生(如水洗活性炭再生流程)，或者在濕狀態(tài)下脫硫、在干狀態(tài)下處理脫硫產(chǎn)物(如噴霧干燥法)的煙氣脫硫技術(shù)。特別是在濕狀態(tài)下脫硫、在干狀態(tài)下處理脫硫產(chǎn)物的半干法，以其既有濕法脫硫反應(yīng)速度快、脫硫效率高的優(yōu)點(diǎn)，又有干法無污水廢酸排出、脫硫后產(chǎn)物易于處理的優(yōu)勢而受到人們廣泛的關(guān)注。在化學(xué)吸收煙氣脫硫中，吸收劑的性能從根本上決定了 SO2吸收操作的效率，因而對吸收劑的性能有很高的要求。對于煙氣進(jìn)行化學(xué)吸收SO2的過程，為了強(qiáng)化傳質(zhì)過程，提高脫硫效率，降低設(shè)備的投資和運(yùn)行費(fèi)用，對脫硫裝置和操作也必須具備一定的要求。
[0005]復(fù)合吸收劑兼容了單一吸收劑的優(yōu)良性能，在吸收過程中可提供更高的傳質(zhì)推動(dòng)力、更高的吸收容量、更高的吸收速率和再生速率。因此復(fù)合吸收劑具有更高的優(yōu)良性能，在煙氣脫硫領(lǐng)域已得到了廣泛的關(guān)注和應(yīng)用。
[0006]膜氣體吸收技術(shù)(簡稱膜吸收)作為膜分離與溶劑吸收氣體技術(shù)相結(jié)合的新型氣體分離過程，采用膜接觸器作為脫硫裝置，其具有穩(wěn)定的傳質(zhì)界面、高比表面積、高傳質(zhì)效率，能耗低，裝置體積小，操作穩(wěn)定和彈性大等優(yōu)勢；膜接觸器中的微孔膜僅僅是氣液兩相之間的屏障，對氣體的分離無選擇性，吸收劑在分離過程中提供了高選擇性和高驅(qū)動(dòng)力。因此開發(fā)與膜材質(zhì)相兼容的高性能吸收劑具有特別重要的意義。目前，用于膜接觸器吸收SO2復(fù)合吸收劑較少，吸收性能也需要提高。我們在膜吸收SO2復(fù)合吸收劑方面做了大量實(shí)驗(yàn)研究工作，提出了新穎高效的復(fù)合吸收劑，目前在煙氣凈化SO2領(lǐng)域未見使用和報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種能用于膜接觸器吸收的二氧化硫吸收劑。
[0008]具體的方案如下:
1、本發(fā)明公開了的吸收混合氣中二氧化硫的有機(jī)溶液由乳酸鹽和有機(jī)胺的水溶液組 成，所述乳酸鹽與有機(jī)胺的混合摩爾比為1:(0.5?4)。
[0009]2、優(yōu)選地，有機(jī)胺選自以下結(jié)構(gòu)式中的任一:
H2N~ CH2—CR1—R1 ；
其中 R1 選自-NH2、-OCH3、-OC2H5、-OC3H7。
[0010]3、特別優(yōu)選地，R1選自-NH2或者-OCH3。
[0011]4、優(yōu)選地，乳酸鹽和有機(jī)胺的總濃度為0.re.0mol/L。
[0012]5、優(yōu)選地，所述乳酸鹽為乳酸鈉或者乳酸鉀。
[0013]6、優(yōu)選地，煙氣復(fù)合型脫硫劑為乳酸鈉與甲氧基乙胺的水溶液，或者為乳酸鉀與 甲氧基乙胺的水溶液，或者為乳酸鈉與乙二胺的水溶液，或者為乳酸鉀與乙二胺的水溶液。
[0014]7、優(yōu)選地，乳酸鹽和有機(jī)胺的復(fù)合型脫硫劑總濃度更典型的值為0.5?4.0mol/ L0
[0015]8、優(yōu)選地，乳酸鹽和有機(jī)胺摩爾比更典型值為1: (I?3.0)。
[0016]本發(fā)明提出的復(fù)合型脫硫劑化學(xué)穩(wěn)定性好，發(fā)泡性小，粘度小，原料來源豐富，易 購買，價(jià)格便宜。應(yīng)用本發(fā)明公開的復(fù)合型脫硫劑的脫硫工藝具有高傳質(zhì)系數(shù)，氣液流動(dòng)無 擾動(dòng)，傳質(zhì)阻力小，脫硫率高，操作方便，操作彈性大，能在膜接觸器中穩(wěn)定運(yùn)行。同時(shí)脫硫 溶液不結(jié)垢，不堵塞，無腐蝕。本發(fā)明提出的復(fù)合型脫硫劑可以在膜接觸器中使用，當(dāng)然也 可以在塔器類反應(yīng)器(如鼓泡塔、填料塔、板式塔等)中使用。
[0017]在本發(fā)明中復(fù)合型吸收劑、復(fù)配型吸收劑以及復(fù)配型脫硫劑，或者是吸收混合氣 中二氧化硫的有機(jī)溶液具有相同的含義，均表示具有二氧化硫吸收功能的有機(jī)溶液。
[0018] 【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為膜吸收SO2中吸收劑性能評(píng)價(jià)裝置。
[0020]其中:
1-1 - N2氣體鋼瓶，1-2 - SO2氣體鋼瓶，2 —?dú)怏w質(zhì)控儀，3 —混合穩(wěn)流罐，4 一膜接觸 器，5 —蠕動(dòng)計(jì)量泵，6 —第一溶液儲(chǔ)槽，7 —第二溶液儲(chǔ)槽，8 —紅外氣體分析儀，P —壓力 計(jì)，A —取樣點(diǎn)。
[0021]圖2和3為SO2復(fù)合型脫硫劑性能與單組分脫硫劑性能比較數(shù)據(jù)的柱狀圖。
[0022]其中色塊的不同顏色表示不同的吸收劑選擇方式，圖2中色塊的高度表示SO2的 傳質(zhì)系數(shù)，圖3中色塊的高度表示SO2的脫除率；
其中，
在I組數(shù)據(jù)中，有機(jī)胺為乙二胺、復(fù)合型為乳酸鉀/乳酸鈉與乙二胺水溶液；在II組數(shù)據(jù)中，有機(jī)胺為甲氧基乙胺、復(fù)合型為乳酸鉀/乳酸鈉與甲氧基乙胺水溶液；在III組數(shù)據(jù)中，有機(jī)胺為乙氧基乙胺、復(fù)合型為乳酸鉀/乳酸鈉與乙氧基乙胺水溶液；在IV組數(shù)據(jù)中，有機(jī)胺為丙氧基乙胺、復(fù)合型為乳酸鉀/乳酸鈉與丙氧基乙胺水溶液。
[0023]
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0025]實(shí)施例1
復(fù)合型混合有機(jī)溶液在膜接觸器中應(yīng)用的性能評(píng)價(jià)方法。
[0026]操作條件:室溫(19_22°C)，混合氣壓力0.1lMPa,膜傳質(zhì)面積1.5 m2，氣體流速0.5-2 L/min，液體流速 200_500mL/min。
[0027]如圖1所示，分別來自N2氣體鋼瓶1-1和SO2氣體鋼瓶1-2的氣體經(jīng)氣體質(zhì)控儀2計(jì)量后，進(jìn)入混合穩(wěn)流罐3形成含0.1%-0.6% (體積百分?jǐn)?shù))的SO2混合氣，經(jīng)過氣流穩(wěn)流后的混合氣進(jìn)入膜接觸器4中，混合氣中SO2通過膜孔擴(kuò)散至膜另一側(cè)，被復(fù)合型脫硫劑也就是本發(fā)明中前述的混合有機(jī)溶液吸收，進(jìn)入液相，吸收后的氣相從膜接觸器另一端氣體出口放出，膜接觸器中的脫硫劑來自第一溶液儲(chǔ)槽6。脫硫劑由蠕動(dòng)計(jì)量泵5抽出，并將第一溶液儲(chǔ)槽6中的復(fù)合型脫硫劑送入膜接觸器4中，從而捕集擴(kuò)散過來的S02。使用后的脫硫劑被排出膜接觸器4，并被第二溶液儲(chǔ)槽7儲(chǔ)存。
[0028]氣相進(jìn)出口組成由紅外氣體分析儀8測定。溶液組分經(jīng)過取樣后，由液相色譜儀測定，液相SO2含量采用分光光度法測定。
[0029]評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn):
總體積傳質(zhì)系數(shù)知3:
【權(quán)利要求】
1.一種吸收混合氣中二氧化硫的有機(jī)溶液，其特征是所述有機(jī)溶液由乳酸鹽和有機(jī)胺 的水溶液組成，所述乳酸鹽與有機(jī)胺的混合摩爾比為1:(0.5-4)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)溶液，其特征在于:所述有機(jī)胺選自以下結(jié)構(gòu)式中的任H2N ——CHj——CHj -— Ri ;其中 R1 選自-nh2、-och3、-oc2h5、-oc3h7 中的一個(gè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的有機(jī)溶液，其特征在于=R1選自-NH2或者-OCH3。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)溶液，其特征是:所述乳酸鹽為乳酸鈉或者乳酸鉀。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的有機(jī)溶液，其特征是:所述煙氣復(fù)合型脫硫劑為乳酸鈉與甲 氧基乙胺的水溶液，或者為乳酸鉀與甲氧基乙胺的水溶液，或者為乳酸鈉與乙二胺的水溶 液，或者為乳酸鉀與乙二胺的水溶液。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任意一項(xiàng)所述的有機(jī)溶液，其特征是:所述煙氣復(fù)合型脫硫 劑中乳酸鹽和有機(jī)胺的總濃度為0.1-6.0mol/L。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的有機(jī)溶液，其特征是:所述煙氣復(fù)合型脫硫劑總濃度為0.5 -4.0mol/Lo
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)溶液，其特征是:所述乳酸鹽和有機(jī)胺摩爾比為1: (1-3.0)。
【文檔編號(hào)】B01D53/14GK103432864SQ201310284566
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年7月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月9日
【發(fā)明者】陸建剛, 陸春婷, 陳悅, 曹馨元, 張慧, 許正文 申請人:南京信息工程大學(xué)