一種回收廢氣中二氧化硫的吸收劑及回收方法
【專利摘要】本發明公開了一種回收廢氣中二氧化硫的吸收劑及回收方法，吸收劑為添加有耐氧性活性劑的有機胺鹽水溶液，所述耐氧性活性劑為N-羥乙基哌嗪。吸收劑制得步驟：步驟一：將N-羥乙基哌嗪與水混合、攪拌、加熱、加入催化劑，然后降溫，在攪拌狀態下加入環氧乙烷反應；步驟二：將步驟一所得到的反應產物與硅酸進行反應，得到有機胺鹽；步驟三：將步驟二所得的有機胺鹽溶于水，然后再加入N-羥乙基哌嗪，并攪拌均勻，制成有機胺鹽水溶液。通過將吸收劑與廢氣在吸收塔內反向充分接觸、吸收，得到飽和的吸收劑；然后將飽和的吸收劑經過蒸餾或者萃取，回收吸收劑中的有用組分，將回收后的殘余液作為吸收液循環使用，從而使吸收劑能夠循環再生。
【專利說明】—種回收廢氣中二氧化硫的吸收劑及回收方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種廢氣回收藥劑及回收方法，特別是一種回收廢氣中二氧化硫的吸收劑及回收方法。
【背景技術】
[0002]二氧化硫是硫排放的重要途徑，是大氣污染的主要氣體之一，是酸雨的形成源。隨著環境保護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，以較低投資和運行費用，達到煙氣脫硫后二氧化硫排放量符合國家排放標準的規定，是燃煤電廠、冶金行業等煙氣脫硫健康發展的關鍵問題。因此，各種高性能二氧化硫吸收劑的開發是此領域研究的主題之一。
[0003]煙氣脫硫技術中，按吸收劑的種類分，常見的方法有:以CaC03(石灰石)為基礎的鈣法，以MgO為基礎的鎂法，以Na2SO3為基礎的鈉法，以NH3為基礎的氨法，以有機堿為基礎的有機堿法。
[0004]在目前工業應用的煙氣脫硫技術中，濕法特別是石灰石/石膏法最普遍。鈣法分為濕法、干法和半干(半濕)法。濕法技術是采用含有吸收劑的溶液或漿液處理含硫煙氣，該法具有脫硫反應速度快、設備簡單、脫硫效率高等優點，但普遍存在腐蝕嚴重、運行維護費用高及造成二次污染等問題。干法技術是吸收過程和產物的處理均在無水狀態下進行，該法具有無廢酸污水排出、設備腐蝕較輕，煙氣溫度無明顯降低、二次污染少等優點，但存在脫硫效率低，反應速度較慢、設備龐大等問題。半干法技術是指吸收劑在干燥狀態下脫硫、在濕狀態下再生(如水洗活性炭再生流程)，或者在濕狀態下脫硫、在干狀態下處理脫硫產物(如噴霧干燥法)的煙氣脫硫技術。特別是在濕狀態下脫硫、在干狀態下處理脫硫產物的半干法，以其既有濕法脫硫反應速度快、脫硫效率高的優點，又有干法無污水廢酸排出、脫硫后產物易于處理的優勢而受到人們廣泛的關注。
[0005]上述方法雖然脫硫率高，吸收劑價廉易得，但是耗水量大，運行中有廢水排出，脫硫石膏綜合利用在一些地方比較困難，脫硫副產品石膏大多閑置堆放，形成大量的因體和液體廢棄物，既占用寶貴的土地資源又造成二次污染，因此，需要開發低成本、資源化的脫硫方法。
[0006]在化學吸收煙氣脫硫中，吸收劑的性能從根本上決定了二氧化硫吸收操作的效率，因而對吸收劑的性能有很高的要求。其中，溶劑可再生的濕法脫硫技術通過脫硫劑的再生和循環使用，可以生成高濃度的二氧化硫，具有較好的環境和經濟效益，但還存在二氧化硫吸收效率低，能耗聞，成本大等缺點。
[0007]2013年12月11日公開的申請號為201310284606.8的中國發明專利，其發明創造的名稱為“用于煙氣脫硫的復合吸收劑”。所述煙氣復合型吸收劑由檸檬酸鹽和有機胺的水溶液組成，所述檸檬酸鹽與有機胺的混合摩爾比為1: (0.5-2)，所述檸檬酸鹽為檸檬酸鈉或者檸檬酸鉀。所述用于煙氣脫硫的復合吸收劑為檸檬酸鈉與甲氧基乙胺的水溶液，或者為檸檬酸鉀與甲氧基乙胺的水溶液，或者檸檬酸鈉與乙氧基乙胺的水溶液，或者為檸檬酸鉀與乙氧基乙胺的水溶液，或者為檸檬酸鈉與乙二胺的水溶液，或者為檸檬酸鉀與乙二胺的水溶液。
[0008]上述專利申請提出的復合吸收劑化學穩定性好，發泡性小，粘度小，原料來源豐富，易購買，價格便宜。脫硫時具有高傳質系數，氣液流動無擾動，傳質阻力小，脫硫率高，操作方便，操作彈性大，能在膜接觸器中穩定運行。同時脫硫溶液不結垢，不堵塞，無腐蝕。
[0009]2014年7月9日公開的申請號為201410134925.5號中國發明專利，其發明創造的名稱為“一種從工業廢氣中回收二氧化硫的吸收劑及回收方法”。所述吸收劑為具有哌嗪的有機胺鹽水溶液。所述吸收劑制造簡單，且能循環利用，再生能耗低。
[0010]但是，上述使用有機胺鹽水溶液作為吸收劑，廢氣處理時，不能有氧存在，也即對氧比較敏感，穩定性差。然而，燃煤電廠煙道中的煙氣總會含有6%-15%的氧氣,屬于高含氧環境。當有氧存在時，特別是高溫環境下，有機胺鹽水溶液極易氧化分解，氧化分解后的有機胺鹽水溶液，一方面使吸收劑的吸附效率大幅降低或失效；另一方面，還會對吸收設備造成腐蝕，使設備的使用壽命大大降低，變相增加了企業的制造成本。
【發明內容】
[0011]本發明要解決的技術問題是針對上述現有技術的不足，而提供一種回收廢氣中二氧化硫的吸收劑，該吸收劑対氧不敏感，從而使機胺鹽水溶液耐氧性能好，不易發生氧化分解，從而使吸收劑的吸收效率高，吸收穩定；另外設備也不易發生腐蝕。
[0012]本申請還提供一種回收廢氣中二氧化硫的吸收劑，該吸收劑的制備方法簡單，易于控制，反應效率高。
[0013]另外，本申請還提供一種回收廢氣中二氧化硫的方法，該方法能使吸收劑得以循環利用，且再生能耗低。
[0014]為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是:
一種回收廢氣中二氧化硫的吸收劑，所述吸收劑為添加有耐氧性活性劑的有機胺鹽水溶液，所述耐氧性活性劑為N-羥乙基哌嗪，所述吸收劑由以下步驟制得:
步驟一:將N-羥乙基哌嗪與水混合并攪拌均勻，加入多金屬磷酸氫鹽復合物催化劑，加熱，控制溫度在300-400°C ;然后，降溫至105-140°C，在攪拌狀態下加入環氧乙烷反應；所述N-羥乙基哌嗪、環氧乙烷和水的摩爾比例為1:(1.0-1.5):(2.5-4.5)。
[0015]步驟二:將步驟一所得到的反應產物與硅酸進行反應，得到有機胺鹽。
[0016]步驟三:將步驟二所得的有機胺鹽溶于水，然后再加入N-羥乙基哌嗪，并攪拌均勻，制成有機胺鹽水溶液，吸收劑制備完成。
[0017]所述步驟一中N-羥乙基哌嗪、環氧乙烷和水的摩爾比例為1:1:2.5。
[0018]所述步驟一中N-羥乙基哌嗪、環氧乙烷和水的摩爾比例為1:1.3:3。
[0019]所述步驟一中N-羥乙基哌嗪、環氧乙烷和水的摩爾比例為1:1.4:3.5。
[0020]所述步驟一中N-羥乙基哌嗪、環氧乙烷和水的摩爾比例為1:1.5:4.5。
[0021]一種回收廢氣中二氧化硫的方法，將吸收劑從吸收塔上端送入吸收塔內；將廢氣經集氣罩收集并經過風機增壓后，由吸收塔底端進入吸收塔，氣液兩相在吸收塔內充分接觸，完成吸收反應后，得到飽和的吸收劑；然后將飽和的吸收劑經過蒸餾或者萃取，回收吸收劑中的有用組分，將回收后的殘余液作為吸收液循環使用，有機廢氣得到凈化后排向大氣。
[0022]本發明采用上述吸收劑及方法后，具有如下有益效果:
1.N-羥乙基哌嗪的加入，使得制得的吸收劑對氧不敏感，從而使機胺鹽水溶液耐氧性能好，不易發生氧化分解，從而使吸收劑的吸收效率高，吸收率在99%以上，吸收穩定；另外設備也不易發生腐蝕。
[0023]2.吸收劑的制備方法簡單，采用三步法制得，反應物質少，易于控制，反應效率聞，反應副廣物少，收得率聞。
[0024]3.多金屬磷酸氫鹽復合物催化劑的加入，使得有機胺的合成比例高，收率能達到90%以上，反應效率能提高30%以上；另外，未反應完成的N-羥乙基哌嗪，仍能進一步提升耐氧性能。
[0025]4.所提供的回收廢氣中二氧化硫的方法，能使吸收劑得以循環利用，且再生能耗低。
【具體實施方式】
[0026]下面就具體較佳實施方式對本發明作進一步詳細的說明。
[0027]實施例1
一種回收廢氣中二氧化硫的吸收劑，所述吸收劑為添加有耐氧性活性劑的有機胺鹽水溶液，所述耐氧性活性劑為N-羥乙基哌嗪，所述吸收劑由以下步驟制得:
步驟一:將N-羥乙基哌嗪與水混合并攪拌均勻，加入多金屬磷酸氫鹽復合物催化劑，加熱，控制溫度在300-400°C ;然后，降溫至105-140°C，在攪拌狀態下加入環氧乙烷反應；所述N-羥乙基哌嗪、環氧乙烷和水的摩爾比例為1:1:2.5。
[0028]步驟二:將步驟一所得到的反應產物與硅酸進行反應，得到有機胺鹽。
[0029]步驟三:將步驟二所得的有機胺鹽溶于水，然后再加入N-羥乙基哌嗪，并攪拌均勻，制成有機胺鹽水溶液，吸收劑制備完成。
[0030]廢氣中二氧化硫的回收方法，將上述吸收劑從吸收塔上端送入吸收塔內；將廢氣經集氣罩收集并經過風機增壓后，由吸收塔底端進入吸收塔，氣液兩相在吸收塔內充分接觸，完成吸收反應后，得到飽和的吸收劑；然后將飽和的吸收劑經過蒸餾或者萃取，回收吸收劑中的有用組分，將回收后的殘余液作為吸收液循環使用，有機廢氣得到凈化后排向大氣。
[0031]實施例2
一種回收廢氣中二氧化硫的吸收劑，所述吸收劑為添加有耐氧性活性劑的有機胺鹽水溶液，所述耐氧性活性劑為N-羥乙基哌嗪，所述吸收劑由以下步驟制得:
步驟一:將N-羥乙基哌嗪與水混合并攪拌均勻，加入多金屬磷酸氫鹽復合物催化劑，加熱，控制溫度在300-400°C ;然后，降溫至105-140°C，在攪拌狀態下加入環氧乙烷反應；所述N-羥乙基哌嗪、環氧乙烷和水的摩爾比例為1:1.3:3。
[0032]步驟二:將步驟一所得到的反應產物與硅酸進行反應，得到有機胺鹽。
[0033]步驟三:將步驟二所得的有機胺鹽溶于水，然后再加入N-羥乙基哌嗪，并攪拌均勻，制成有機胺鹽水溶液，吸收劑制備完成。
[0034]廢氣中二氧化硫的回收方法，將上述吸收劑從吸收塔上端送入吸收塔內；將廢氣經集氣罩收集并經過風機增壓后，由吸收塔底端進入吸收塔，氣液兩相在吸收塔內充分接觸，完成吸收反應后，得到飽和的吸收劑；然后將飽和的吸收劑經過蒸餾或者萃取，回收吸收劑中的有用組分，將回收后的殘余液作為吸收液循環使用，有機廢氣得到凈化后排向大氣。
[0035]實施例3
一種回收廢氣中二氧化硫的吸收劑，所述吸收劑為添加有耐氧性活性劑的有機胺鹽水溶液，所述耐氧性活性劑為N-羥乙基哌嗪，所述吸收劑由以下步驟制得:
步驟一:將N-羥乙基哌嗪與水混合并攪拌均勻，加入多金屬磷酸氫鹽復合物催化劑，加熱，控制溫度在300-400°C ;然后，降溫至105-140°C，在攪拌狀態下加入環氧乙烷反應；所述N-羥乙基哌嗪、環氧乙烷和水的摩爾比例為1:1.4:3.5。
[0036]步驟二:將步驟一所得到的反應產物與硅酸進行反應，得到有機胺鹽。
[0037]步驟三:將步驟二所得的有機胺鹽溶于水，然后再加入N-羥乙基哌嗪，并攪拌均勻，制成有機胺鹽水溶液，吸收劑制備完成。
[0038]廢氣中二氧化硫的回收方法，將上述吸收劑從吸收塔上端送入吸收塔內；將廢氣經集氣罩收集并經過風機增壓后，由吸收塔底端進入吸收塔，氣液兩相在吸收塔內充分接觸，完成吸收反應后，得到飽和的吸收劑；然后將飽和的吸收劑經過蒸餾或者萃取，回收吸收劑中的有用組分，將回收后的殘余液作為吸收液循環使用，有機廢氣得到凈化后排向大氣。
[0039]實施例4
一種回收廢氣中二氧化硫的吸收劑，所述吸收劑為添加有耐氧性活性劑的有機胺鹽水溶液，所述耐氧性活性劑為N-羥乙基哌嗪，所述吸收劑由以下步驟制得:
步驟一:將N-羥乙基哌嗪與水混合并攪拌均勻，加入多金屬磷酸氫鹽復合物催化劑，加熱，控制溫度在300-400°C ;然后，降溫至105-140°C，在攪拌狀態下加入環氧乙烷反應；所述N-羥乙基哌嗪、環氧乙烷和水的摩爾比例為1:1.5:4.5。
[0040]步驟二:將步驟一所得到的反應產物與硅酸進行反應，得到有機胺鹽。
[0041]步驟三:將步驟二所得的有機胺鹽溶于水，然后再加入N-羥乙基哌嗪，并攪拌均勻，制成有機胺鹽水溶液，吸收劑制備完成。
[0042]廢氣中二氧化硫的回收方法，將上述吸收劑從吸收塔上端送入吸收塔內；將廢氣經集氣罩收集并經過風機增壓后，由吸收塔底端進入吸收塔，氣液兩相在吸收塔內充分接觸，完成吸收反應后，得到飽和的吸收劑；然后將飽和的吸收劑經過蒸餾或者萃取，回收吸收劑中的有用組分，將回收后的殘余液作為吸收液循環使用，有機廢氣得到凈化后排向大氣。
[0043]將上述實施例中的四組吸收劑，同時從吸收塔的四個區域送入，同時進行吸附效果的測試與評價，實施例2與實施例3中的吸附效果明顯好于實施例1和實施5，吸收率能達到99%ο
[0044]以上所述，僅為本發明較佳的【具體實施方式】，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術領域】的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。因此，本發明的保護范圍應該以權利要求的保護范圍為準。
【權利要求】
1.一種回收廢氣中二氧化硫的吸收劑，其特征在于:所述吸收劑為添加有耐氧性活性劑的有機胺鹽水溶液，所述耐氧性活性劑為N-羥乙基哌嗪，所述吸收劑由以下步驟制得: 步驟一:將N-羥乙基哌嗪與水混合并攪拌均勻，加入多金屬磷酸氫鹽復合物催化劑，加熱，控制溫度在300-400°C ;然后，降溫至105-140°C，在攪拌狀態下加入環氧乙烷反應；所述N-羥乙基哌嗪、環氧乙烷和水的摩爾比例為1:(1.0-1.5):(2.5-4.5)； 步驟二:將步驟一所得到的反應產物與硅酸進行反應，得到有機胺鹽； 步驟三:將步驟二所得的有機胺鹽溶于水，然后再加入N-羥乙基哌嗪，并攪拌均勻，制成有機胺鹽水溶液，吸收劑制備完成。
2.根據權利要求1所述的回收廢氣中二氧化硫的吸收劑，其特征在于:所述步驟一中N-羥乙基哌嗪、環氧乙烷和水的摩爾比例為1:1:2.5。
3.根據權利要求1所述的回收廢氣中二氧化硫的吸收劑，其特征在于:所述步驟一中N-羥乙基哌嗪、環氧乙烷和水的摩爾比例為1:1.3:3。
4.根據權利要求1所述的回收廢氣中二氧化硫的吸收劑，其特征在于:所述步驟一中N-羥乙基哌嗪、環氧乙烷和水的摩爾比例為1:1.4:3.5。
5.根據權利要求1所述的回收廢氣中二氧化硫的吸收劑，其特征在于:所述步驟一中N-羥乙基哌嗪、環氧乙烷和水的摩爾比例為1:1.5:4.5。
6.一種根據權利要求1所述的回收廢氣中二氧化硫的方法，其特征在于:將吸收劑從吸收塔上端送入吸收塔內；將廢氣經集氣罩收集并經過風機增壓后，由吸收塔底端進入吸收塔，氣液兩相在吸收塔內充分接觸，完成吸收反應后，得到飽和的吸收劑；然后將飽和的吸收劑經過蒸餾或者萃取，回收吸收劑中的有用組分，將回收后的殘余液作為吸收液循環使用，有機廢氣得到凈化后排向大氣。
【文檔編號】B01D53/50GK104338429SQ201410576586
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2014年10月24日 優先權日:2014年10月24日
【發明者】尤為 申請人:無錫伊佩克科技有限公司