本發(fā)明涉及煙氣脫硫領(lǐng)域，特別涉及一種高選擇性的可再生有機胺脫硫劑的篩選方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代化學工業(yè)的迅速發(fā)展使煤炭、石油等能源的消耗日益增加，加上大量金屬冶煉廠的煙氣排放，嚴重污染了大氣環(huán)境。為了保證經(jīng)濟和環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展，我們不僅要盡可能地減少二氧化硫的排放，還要采用再生法煙氣脫硫技術(shù)控制二氧化硫排放并回收硫資源。有機胺法脫硫技術(shù)是一種高效的煙氣脫硫技術(shù)，其采用有機胺溶液作為SO2吸收劑，通過吸收和解吸過程來完成煙氣脫硫。
利用有機胺法脫硫技術(shù)進行煙氣脫硫的過程中，有機胺脫硫劑的選擇十分重要，期望的是獲得這樣一種有機胺脫硫劑，其對煙氣中的SO2具有高的吸收率，而對煙氣中的其他組分，例如CO2等吸收很少或者不吸收(即具有高選擇性)，而且，吸收SO2后的有機胺脫硫劑能夠在加熱作用下進行解吸反應(yīng)，容易再生。為了獲得具有上述特性的有機胺脫硫劑，現(xiàn)有技術(shù)通常進行大量的脫硫評價試驗來評價不同有機胺的種類以及其所適用的脫硫pH范圍，從而篩選出合適的有機胺脫硫劑。
發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)至少存在以下問題：
現(xiàn)有技術(shù)提供的篩選方法不僅復(fù)雜，且準確性較低，篩選效率低。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明實施例所要解決的技術(shù)問題在于，提供了一種簡單準確且高效的高選擇性的可再生有機胺脫硫劑的篩選方法。具體技術(shù)方案如下：
一種高選擇性的可再生有機胺脫硫劑的篩選方法，包括：
步驟a、獲取脫硫pH限制區(qū)間，在所述脫硫pH限制區(qū)間內(nèi)，SO2以亞硫酸 氫根離子的形式存在，CO2以碳酸的形式存在；
步驟b、預(yù)選多種有機胺，并分別獲取多種所述有機胺的pH緩沖區(qū)間，在所述pH緩沖區(qū)間內(nèi)，利用所述有機胺配制得到的濃度大于等于1mol/L的有機胺脫硫劑每消耗1個pH可吸收的SO2大于等于20g/L；
步驟c、分別獲取多種所述有機胺的pH緩沖區(qū)間與所述脫硫pH限制區(qū)間的重合區(qū)間；
步驟d、當所述有機胺pH緩沖區(qū)間與所述脫硫pH限制區(qū)間的重合區(qū)間的長度大于等于0.5時，則確定所述有機胺可用于配制具有高選擇性的可再生有機胺脫硫劑；
當所述有機胺的pH緩沖區(qū)間與所述脫硫pH限制區(qū)間的重合區(qū)間的長度小于0.5時，則排除所述有機胺。
作為優(yōu)選，所述方法還包括：在確定所述有機胺pH緩沖區(qū)間與所述脫硫pH限制區(qū)間的重合區(qū)間大于等于0.5之后，利用所述有機胺配制有機胺脫硫劑，控制所述有機胺脫硫劑的pH值為所述脫硫pH限制區(qū)間的最大pH值，在相同的操作條件下，通過煙氣脫硫?qū)嶒灉y定所述有機胺脫硫劑的脫硫性能和可再生性能，進而確定具有高選擇性的可再生有機胺脫硫劑。
具體地，作為優(yōu)選，所述通過煙氣脫硫?qū)嶒灉y定所述有機胺脫硫劑的脫硫性能和可再生性能的標準是：進行多次所述煙氣脫硫?qū)嶒?，當每次所述煙氣脫硫?qū)嶒炌瓿珊?，尾氣中SO2的濃度達到500mg/m3時，所用平均時間最長的有機胺脫硫劑則確定為高選擇性的可再生有機胺脫硫劑。
具體地，作為優(yōu)選，所述煙氣脫硫?qū)嶒灥倪M行次數(shù)為3-10次。
具體地，作為優(yōu)選，所述步驟a中，繪制不同pH下SO2和CO2在水溶液中溶解形成的不同物質(zhì)的分布分數(shù)曲線，根據(jù)所述分布分數(shù)曲線，確定所述SO2在所述水溶液中分布分數(shù)大于等于95％的部分以亞硫酸氫根離子形式存在且所述CO2在所述水溶液中分布分數(shù)大于等于95％的部分以碳酸形式存在時的pH區(qū)間為所述脫硫pH限制區(qū)間。
具體地，作為優(yōu)選，當所述SO2的水溶液濃度和所述CO2的水溶液濃度均為1mol/L時，所述脫硫pH限制區(qū)間為3.0-5.8。
具體地，作為優(yōu)選，通過分別測定多種所述有機胺的酸度系數(shù)pKa值，并根據(jù)所述pKa值來獲取有機胺的pH緩沖區(qū)間，且所述有機胺的pH緩沖區(qū)間的 長度小于等于2。
具體地，作為優(yōu)選，所述有機胺的pH緩沖區(qū)間的長度小于等于1.5。
具體地，作為優(yōu)選，當所述有機胺的pH緩沖區(qū)間與所述脫硫pH限制區(qū)間的重合區(qū)間的長度大于等于1時，則確定所述有機胺可用于配制具有高選擇性的可再生有機胺脫硫劑。
具體地，作為優(yōu)選，所述有機胺脫硫劑包括以下組分：有機胺，質(zhì)量百分數(shù)5～80％；無機強酸，所述無機強酸與所述有機胺的摩爾比為(0.3～1.2):1；抗氧化劑，質(zhì)量百分數(shù)0.01～1.00％；脫硫活化劑，質(zhì)量百分數(shù)0.01～8.00％；余量為水。
具體地，作為優(yōu)選，所述有機胺選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種。
本發(fā)明實施例提供的技術(shù)方案帶來的有益效果是：
本發(fā)明實施例提供的高選擇性的可再生有機胺脫硫劑的篩選方法，通過獲取多種不同的待篩選的有機胺的pH緩沖區(qū)間，并將它們分別與脫硫pH限制區(qū)間進行對比，獲取兩者的重合區(qū)間長度。如若某一有機胺的pH緩沖區(qū)間與脫硫pH限制區(qū)間的重合區(qū)間長度大于等于0.5，則說明利用該有機胺配制得到的有機胺脫硫溶劑具有高選擇性和可再生性，是一種期望的脫硫劑。由于在脫硫pH限制區(qū)間內(nèi)，SO2以亞硫酸氫根離子的形式存在，CO2以碳酸的形式存在，以保證了有機胺脫硫劑的選擇性及可再生性，由于在有機胺的pH緩沖區(qū)間內(nèi)，濃度大于等于1mol/L的上述有機胺脫硫劑每消耗1個pH可吸收的SO2大于等于20g/L，進一步保證了有機胺脫硫劑對SO2的高吸收能力?？梢姡景l(fā)明實施例通過理論計算對有機胺脫硫劑進行篩選，不僅高效簡單，且準確度高。
具體實施方式
除非另有定義，本發(fā)明實施例所用的所有技術(shù)術(shù)語均具有與本領(lǐng)域技術(shù)人員通常理解的相同的含義。在對本發(fā)明實施方式作進一步地詳細描述之前，對理解本發(fā)明實施例一些術(shù)語給出定義。
(1)本發(fā)明實施例中，所述的“脫硫pH限制區(qū)間”指的是一個pH范圍，在該pH范圍內(nèi)，SO2在水溶液中分布分數(shù)大于等于95％的部分，優(yōu)選全部以亞 硫酸氫根離子的形式存在，且CO2在水溶液中分布分數(shù)大于等于95％的部分，優(yōu)選全部以碳酸的形式存在。亦即，該脫硫pH限制區(qū)間內(nèi)，SO2更容易被吸收，而則CO2不易被吸收，或者可認為基本上不被吸收。
(2)本發(fā)明實施例中，所述的“pH緩沖區(qū)間”指的是有機胺溶液的某一pH范圍，在該pH范圍下，利于該有機胺配制得到的濃度大于等于1mol/L的有機胺脫硫劑每消耗1個pH可吸收的SO2大于等于20g/L。其中，利用有機胺配制有機胺脫硫劑為本領(lǐng)域現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明實施例在此不作具體限定。此外，所配制的有機胺脫硫劑中有機胺的濃度大于等于1mol/L。
(3)本發(fā)明實施例中，所述的“重合區(qū)間”指的是在脫硫pH限制區(qū)間和pH緩沖區(qū)間在pH數(shù)值上相重合的部分。相應(yīng)地，所述的重合區(qū)間長度則指的是該相重合部分的兩個端點pH值之差的絕對值。
(4)本發(fā)明實施例中，所述的“高選擇性”指的是有機胺脫硫劑對煙氣進行吸收后，再生出的氣體除水分之外，SO2的摩爾百分比能達到至少95％，同時其他組分，例如CO2的摩爾百分比至少低于5％，優(yōu)選為低于1％。
(5)本發(fā)明實施例中，所述的“可再生性”指的是有機胺脫硫劑經(jīng)過至少5次吸收/再生試驗后，對SO2的再生率保持在至少90％，且當每次吸收試驗完成后，尾氣中SO2的濃度達到500mg/m3時所用的時間較第1次吸收實驗所用時間減小量小于10％。
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將對本發(fā)明實施方式作進一步地詳細描述。
本發(fā)明實施例提供了一種高選擇性的可再生有機胺脫硫劑的篩選方法，包括以下步驟：
步驟101、獲取脫硫pH限制區(qū)間，在該脫硫pH限制區(qū)間內(nèi)，SO2以亞硫酸氫根離子的形式存在，CO2以碳酸的形式存在。
步驟102、預(yù)選多種有機胺，并分別獲取該多種有機胺的pH緩沖區(qū)間，在該pH緩沖區(qū)間內(nèi)，利用該有機胺配制得到的濃度大于等于1mol/L的有機胺脫硫劑每消耗1個pH可吸收的SO2大于等于20g/L。
步驟103、分別獲取多種有機胺的pH緩沖區(qū)間與脫硫pH限制區(qū)間的重合區(qū)間。
步驟104、當有機胺的pH緩沖區(qū)間與脫硫pH限制區(qū)間的重合區(qū)間的長度 大于等于0.5時，則確定該有機胺可用于配制具有高選擇性的可再生有機胺脫硫劑；
當有機胺的pH緩沖區(qū)間與脫硫pH限制區(qū)間的重合區(qū)間的長度小于0.5時，則排除該有機胺。
可以理解的是，步驟101和步驟102并無先后順序的限制。
本發(fā)明實施例提供的方法通過獲取多種不同的待篩選的有機胺的pH緩沖區(qū)間，并將它們分別與脫硫pH限制區(qū)間進行對比，獲取兩者的重合區(qū)間長度。如若某一有機胺脫硫劑的pH緩沖區(qū)間與脫硫pH限制區(qū)間的重合區(qū)間長度大于等于0.5，則說明利用該有機胺配制的脫硫溶劑具有高選擇性和可再生性，是一種期望的脫硫劑。由于在脫硫pH限制區(qū)間內(nèi)，SO2以亞硫酸氫根離子的形式存在，CO2以碳酸的形式存在，以保證了有機胺脫硫劑的選擇性及可再生性，由于在有機胺的pH緩沖區(qū)間內(nèi)，利用該有機胺配制得到的濃度大于等于1mol/L的有機胺脫硫劑每消耗1個pH可吸收的SO2大于等于20g/L，進一步保證了有機胺脫硫劑對SO2的高吸收能力?？梢姡景l(fā)明實施例通過理論計算對有機胺脫硫劑進行篩選，更加高效簡單，且準確度高。
本發(fā)明實施例提供的方法，通過步驟101獲取脫硫pH限制區(qū)間，由于在脫硫pH限制區(qū)間內(nèi)，SO2以亞硫酸氫根離子的形式存在，CO2以碳酸的形式存在，亦即在脫硫pH限制區(qū)間范圍內(nèi)，SO2更容易以亞硫酸氫根離子的形式被有機胺脫硫劑吸收，而同時CO2以碳酸的形式，則避免了被有機胺脫硫劑大量吸收，如此能夠保證后續(xù)配制的有機胺脫硫劑具有高選擇性及可再生性。
具體地，步驟101中，通過在不同的pH區(qū)間下，繪制不同pH下SO2和CO2在水溶液中溶解形成的不同物質(zhì)的分布分數(shù)曲線，根據(jù)該分布分數(shù)曲線，確定所述SO2在水溶液中分布分數(shù)大于等于95％的部分以亞硫酸氫根離子形式存在且CO2在水溶液中分布分數(shù)大于等于95％的部分以碳酸形式存在時的pH區(qū)間為脫硫pH限制區(qū)間。
由于SO2和CO2在水溶液中均會以不同的形式存在，所以，本發(fā)明實施例對特定含量(例如特定摩爾濃度(mol/L))的SO2水溶液和CO2水溶液中SO2和CO2的各溶解形式的物質(zhì)分布進行測定和計算，并繪制分布分數(shù)曲線。然后根據(jù)該分布分數(shù)曲線獲取期望的脫硫pH限制區(qū)間，在該脫硫pH限制區(qū)間內(nèi)，保證SO2在水溶液中，分布大于等于95％的部分以亞硫酸氫根離子形式存在且 CO2在水溶液中大于等于95％的部分以碳酸形式存在。
舉例來說，當SO2的水溶液濃度和CO2的水溶液濃度均為1mol/L時，所確定的脫硫pH限制區(qū)間為3.0-5.8。當然，優(yōu)選脫硫pH在該區(qū)間內(nèi)越高越好。
通過步驟102來預(yù)選多種有機胺，例如2種-10種，更具體地可以為3種、4種、5種、6種、7種等，然后分別獲取上述多種有機胺的pH緩沖區(qū)間。因為對于不同的有機胺來說，在各自的pH緩沖區(qū)間內(nèi)，利用這些有機胺配制得到的濃度大于等于1mol/L的有機胺脫硫劑每消耗1個pH可吸收的SO2大于等于20g/L。這樣就保證了每種有機胺脫硫劑在各自的pH緩沖區(qū)間內(nèi)對SO2具有高吸收能力。
具體地，步驟102中，通過分別測定多種有機胺的酸度系數(shù)pKa值，然后根據(jù)該pKa值來獲取有機胺的pH緩沖區(qū)間，控制有機胺的pH緩沖區(qū)間的長度小于等于2，優(yōu)選小于等于1.5。
通過對有機胺的酸度系數(shù)pKa值進行測定，然后根據(jù)pKa值來獲取有機胺的pH緩沖區(qū)間。pKa值決定緩沖溶液的緩沖區(qū)間位置，一般認為緩沖溶液在pH＝pKa±1的情況下具有較好緩沖能力，即每消耗1個pH可吸收的SO2較多；且越接近pKa值的pH區(qū)間下緩沖能力越強，其吸收SO2的能力也越強。
為了提高篩選的準確性，控制緩沖的長度小于等于2，優(yōu)選小于等于1.5，例如為2、1.5、1等。此處“有機胺的pH緩沖區(qū)間的長度”指的有機胺的pH緩沖區(qū)間的兩個端點值之差的絕對值。
通過步驟103將步驟102中獲取的每種有機胺的pH緩沖區(qū)間分別與步驟101中獲得的脫硫pH限制區(qū)間進行對比，獲取每種有機胺的pH緩沖區(qū)間與脫硫pH限制區(qū)間的重合區(qū)間，從而保證在該重合區(qū)間內(nèi)，有機胺脫硫劑不僅對SO2具有高吸收率，且具有高選擇性和可再生性。
進一步地，為了保證待篩選的每種有機胺脫硫劑同時兼具較高的SO2吸收率、選擇性和可再生性，并提高篩選效率，步驟104中指出，當某一有機胺的pH緩沖區(qū)間與脫硫pH限制區(qū)間的重合區(qū)間的長度大于等于0.5，優(yōu)選大于等于1時，則確定該有機胺可用于配制具有高選擇性的可再生有機胺脫硫劑；反之，當該有機胺的pH緩沖區(qū)間與脫硫pH限制區(qū)間的重合區(qū)間的長度小于0.5時，則排除該有機胺，即初步認定該有機胺不可用于配制本發(fā)明實施例期望的具有高選擇性的可再生有機胺脫硫劑。
進一步地，作為優(yōu)選，本發(fā)明實施例還包括步驟105：在確定有機胺的pH緩沖區(qū)間與脫硫pH限制區(qū)間的重合區(qū)間大于等于0.5之后，利用有機胺配制有機胺脫硫劑，控制有機胺脫硫劑的pH值為脫硫pH限制區(qū)間的最大pH值。在相同的操作條件下，通過煙氣脫硫?qū)嶒灉y定這些有機胺脫硫劑的脫硫性能和可再生性能，進而確定高選擇性的可再生有機胺脫硫劑。
可以理解的是，本發(fā)明實施例所述的“煙氣脫硫?qū)嶒灐睘楸绢I(lǐng)域常見的現(xiàn)有技術(shù)，利用有機胺脫硫劑對煙氣進行煙氣脫硫?qū)嶒?，以脫除煙氣中的SO2，然后對有機胺脫硫劑進行再生，隨后再次對煙氣脫除SO2，最后再次對有機胺脫硫劑進行再生，如此重復(fù)上述吸收/再生過程，上述操作對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是顯而易見地，本發(fā)明實施例在此對其不作具體限定。
由于通過步驟101至步驟104已經(jīng)由理論篩選得到具有期望性能的一種或多種有機胺脫硫劑，為了在這些多種有機胺脫硫劑中進一步篩選得到具有最佳性能的有機胺脫硫劑，本發(fā)明實施例通過步驟105分別對這些有機胺脫硫劑進行煙氣脫硫?qū)嶒?，來考察這些有機胺脫硫劑實際性能，包括對SO2的吸收率及可再生性，從而進一步確定得到具有最優(yōu)性能的有機胺脫硫劑。當然，為了提高該實際篩選的準確性，這些煙氣脫硫?qū)嶒瀾?yīng)當在相同的操作條件下進行。
可見，本發(fā)明實施例通過理論計算對具有期望性能的有機胺進行篩選，能對更大范圍的有機胺進行篩選，擴大篩選范圍，且在保證準確性的前提下，更加簡單高效。進一步地，在理論篩選的基礎(chǔ)上，通過實際的煙氣脫硫?qū)嶒炦M行實際篩選，進一步保證并提高了篩選的準確性。
具體地，步驟105中通過煙氣脫硫?qū)嶒灉y定有機胺脫硫劑的脫硫及可再生性能的標準是：進行多次煙氣脫硫?qū)嶒?，且當每次煙氣脫硫?qū)嶒炌瓿珊?，尾氣中SO2的濃度達到500mg/m3所用的平均時間最長的有機胺脫硫劑則確定為高選擇性的可再生有機胺脫硫劑。亦即，通過進行多次煙氣脫硫?qū)嶒炇褂袡C胺脫硫劑吸收煙氣中的SO2，并測定每次煙氣脫硫?qū)嶒炌瓿珊鬄槲矚庵蠸O2的濃度，當尾氣中SO2的濃度達到500mg/m3時所用的平均時間越長，則說明該有機胺脫硫劑吸收SO2的能力越強。當然，尾氣中SO2的濃度達到500mg/m3時所用的時間越長，例如25min、30min、35min等，則說明有機胺脫硫劑吸收SO2的能力越強。在吸收實驗完成的同時，進行有機胺脫硫劑的再生實驗，所以本發(fā)明實施例所述的“煙氣脫硫?qū)嶒灐笨梢岳斫鉃槭且环N吸收/再生循環(huán)實驗。進一步地， 為了對有機胺脫硫劑的再生性進行測試，進行多次煙氣脫硫?qū)嶒灒⒖疾烀看螣煔饷摿驅(qū)嶒炌瓿珊?，尾氣中SO2的濃度達到500mg/m3所用的時間，當每次所用的時間較第1次吸收實驗所用時間減小量小于10％，則說明有機胺脫硫劑具有優(yōu)異的再生性。
具體地，為了提高篩選測試的準確性，上述煙氣脫硫?qū)嶒灥倪M行次數(shù)為3-10次。舉例來說，可以為3次、4次、5次、6次、7次、8次、9次、10次等。當然，上述煙氣脫硫?qū)嶒灥拇螖?shù)并不僅限于3-10次，根據(jù)實際需求，該次數(shù)可以相應(yīng)地進行調(diào)整。
本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，本發(fā)明實施例中所述的有機胺脫硫劑為本領(lǐng)域常規(guī)使用的現(xiàn)有技術(shù)。例如，該有機胺脫硫劑可以為，但不限于以下所述：其包括以下組分：有機胺，質(zhì)量百分數(shù)5～80％；無機強酸，該無機強酸與有機胺的摩爾比為(0.3～1.2):1；抗氧化劑，質(zhì)量百分數(shù)0.01～1.00％；脫硫活化劑，質(zhì)量百分數(shù)0.01～8.00％；余量為水。
具體地，該有機胺選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種。無機強酸選自HCl、HNO3、H2SO4中的至少一種?？寡趸瘎┻x自對苯二酚及其衍生物、鄰苯二酚及其衍生物、蒽醌及其衍生物中的至少一種。脫硫活化劑選自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種。
以下將通過具體實施例進一步地描述本發(fā)明。
在以下具體實施例中，所涉及的操作未注明條件者，均按照常規(guī)條件或者制造商建議的條件進行。所用原料未注明生產(chǎn)廠商及規(guī)格者均為可以通過市購獲得的常規(guī)產(chǎn)品。
實施例1
本實施例提供了一種高選擇性的可再生有機胺脫硫劑的篩選方法，包括以下步驟：
分別繪制不同pH下，濃度均為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關(guān)物質(zhì)分布分數(shù)圖，并根據(jù)該分布分數(shù)圖繪制得到脫硫pH限制區(qū)間為3.0-5.8。在該脫硫pH限制區(qū)間內(nèi)，SO2以亞硫酸氫根離子的形 式存在，CO2以碳酸的形式存在。
選取1號有機胺、2號有機胺和3號有機胺，測定這3種有機胺的酸度系數(shù)pKa值，并利用pKa值獲取這3種有機胺的pH緩沖區(qū)間，這3種有機胺的pH緩沖區(qū)間的長度為2.0。其中，1號有機胺的pH緩沖區(qū)間為5.77-7.77；2號有機胺的pH緩沖區(qū)間為4.20-6.20；3號有機胺的pH緩沖區(qū)間為4.35-6.35。
將獲取到的這3種有機胺的pH緩沖區(qū)間分別與脫硫pH限制區(qū)間進行對比，獲取這3種有機胺的pH緩沖區(qū)間與脫硫pH限制區(qū)間的重合區(qū)間。其中，1號有機胺的pH緩沖區(qū)間與脫硫pH限制區(qū)間重合區(qū)間長度為0.03；2號有機胺的pH緩沖區(qū)間與脫硫pH限制區(qū)間重合區(qū)間長度為1.60；3號有機胺的pH緩沖區(qū)間與脫硫pH限制區(qū)間重合區(qū)間長度為1.45。按照重合pH區(qū)間長度大于等于0.5的要求，排除1號有機胺，初步篩選出2有機胺和3號有機胺用于配制具有高選擇性的可再生有機胺脫硫劑。
然后，在相同的操作條件下，通過煙氣脫硫?qū)嶒灉y定2號有機胺脫硫劑和3號有機胺脫硫劑的脫硫和可再生性能，進一步確定最優(yōu)選的有機胺脫硫劑。具體操作過程如下：
(1)分別配制濃度均為1mol/L的2號有機胺脫硫劑溶液和3號有機胺脫硫劑溶液，并調(diào)節(jié)這兩種溶液初始pH值均為5.80。
(2)SO2的吸收實驗：操作條件如下：溫度為40℃；絕壓為0.1MPa；煙氣為混合氣(包括2.0vol％的SO2、10.0vol％的CO2、3.0vol％的O2、85.0vol％的N2)；氣體流速為300mL/min；有機胺脫硫劑溶液的用量為50mL。
(3)SO2的再生實驗：操作條件如下：溫度為100℃；絕壓為0.1MPa。
SO2的吸收和再生實驗均在裝有有機胺脫硫劑的鼓泡式反應(yīng)器中進行，吸收SO2后所得到的尾氣中的各組分的濃度由氣體分析儀進行在線監(jiān)測，吸收反應(yīng)至尾氣中SO2濃度達到500mg/m3時即可停止。對每種有機胺脫硫劑均進行5次循環(huán)的吸收/再生測試。
測試結(jié)果表明，在2號有機胺脫硫劑溶液和3號有機胺脫硫劑溶液分別進行的5次SO2的吸收實驗過程中，吸收前后煙氣中的CO2含量保持不變，這表明這兩種有機胺脫硫劑溶液在上述同樣的操作條件下都表現(xiàn)出了較高的選擇性。而對SO2的吸收結(jié)果如表1所示，可見這兩種有機胺溶液不僅均表現(xiàn)出較好的SO2吸收性能，且在5次吸收/再生循環(huán)測試中性能保持穩(wěn)定，均表現(xiàn)出良 好的再生能力。但是，也可以看出3號有機胺脫硫劑的綜合性能略好于2號有機胺脫硫劑，故最終篩選出3號有機胺脫硫劑作為最佳的脫硫劑。
由上述可知，利用本發(fā)明實施例提供的方法篩選有機胺脫硫劑具有目標明確，操作簡單且高效準確的優(yōu)點，大大簡化了有機胺脫硫劑的開發(fā)過程。
表1
實施例2
本實施例提供了一種高選擇性的可再生有機胺脫硫劑的篩選方法，包括以下步驟：
分別繪制不同pH下，濃度均為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關(guān)物質(zhì)分布分數(shù)圖，并根據(jù)該分布分數(shù)圖繪制得到脫硫pH限制區(qū)間為3.0-5.8。在該脫硫pH限制區(qū)間內(nèi)，SO2以亞硫酸氫根離子的形式存在，CO2以碳酸的形式存在。
選取4號有機胺、5號有機胺和6號有機胺，測定這3種有機胺的酸度系數(shù)pKa值，并利用pKa值獲取這3種有機胺的pH緩沖區(qū)間，這3種有機胺的pH緩沖區(qū)間的長度為1.5。其中，4號有機胺的pH緩沖區(qū)間為5.63-7.13；5號有機胺的pH緩沖區(qū)間為5.20-6.70；6號有機胺的pH緩沖區(qū)間為4.15-5.65。
將獲取到的這三種有機胺的pH緩沖區(qū)間分別與脫硫pH限制區(qū)間進行對比，獲取這3種有機胺的pH緩沖區(qū)間與脫硫pH限制區(qū)間的重合區(qū)間。其中，4號有機胺的pH緩沖區(qū)間與脫硫pH限制區(qū)間重合區(qū)間長度為0.17；5號有機胺的pH緩沖區(qū)間與脫硫pH限制區(qū)間重合區(qū)間長度為0.60；6號有機胺的pH緩沖區(qū)間與脫硫pH限制區(qū)間重合區(qū)間長度為1.50。按照重合pH區(qū)間長度大于 等于1的要求，排除4號和5號有機胺脫硫劑，初步篩選6號有機胺用于配制具有高選擇性的可再生有機胺脫硫劑。
然后，通過煙氣脫硫?qū)嶒灉y定6號有機胺脫硫劑的選擇性和可再生性，進一步確定其能夠作為最優(yōu)選的有機胺脫硫劑。具體操作過程如下：
(1)配制濃度為1mol/L的6號有機胺脫硫劑溶液，并調(diào)節(jié)該溶液初始pH值均為5.80。
(2)SO2的吸收實驗：操作條件如下：溫度為40℃；絕壓為0.1MPa；煙氣為混合氣(包括2.0vol％的SO2、10.0vol％的CO2、3.0vol％的O2、85.0vol％的N2)；氣體流速為300mL/min；有機胺脫硫劑溶液的用量為50mL。
(3)SO2的再生實驗：操作條件如下：溫度為100℃；絕壓為0.1MPa。
SO2的吸收和再生實驗均在裝有有機胺脫硫劑的鼓泡式反應(yīng)器中進行，吸收SO2后所得到的尾氣中的各組分的濃度由氣體分析儀進行在線監(jiān)測，吸收反應(yīng)至尾氣中SO2濃度達到500mg/m3時即可停止。對每種有機胺脫硫劑均進行5次循環(huán)的吸收/再生測試。
測試結(jié)果表明，在6號有機胺脫硫劑溶液分別進行的5次SO2的吸收實驗過程中，吸收前后煙氣中的CO2含量保持不變，這表明6號有機胺脫硫劑溶液表現(xiàn)出了較高的選擇性。而對SO2的吸收結(jié)果如表2所示，可見6號有機胺溶液表現(xiàn)出較好的SO2吸收性能，且在5次吸收/再生循環(huán)測試中性能保持穩(wěn)定，表現(xiàn)出良好的再生能力。故最終確定并篩選出6號有機胺脫硫劑作為最佳的脫硫劑。
由上述可知，利用本發(fā)明實施例提供的方法篩選有機胺脫硫劑具有目標明確，操作簡單且高效準確的優(yōu)點，大大簡化了有機胺脫硫劑的開發(fā)過程。
表2
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不用以限制本發(fā)明的保護范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。