CN104083990A - 一种高效复合可再生脱硫剂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高效复合可再生脱硫剂，其特征在于由5％～70％(wt％)的主吸收剂，1％～40％(wt％)的配合吸收剂，0.01％～2％(wt％)的催化剂，0.01％～3％(wt％)的调节剂的水溶液在常温下混合而成。其制备简单，配方灵活，可针对不同烟气工况配制出相应的高效脱硫剂。本发明脱硫剂具有高吸收效率和高选择性，解吸容易且能耗低，良好的抗氧化性，脱硫剂挥发性低，循环利用性好的特点。本发明脱硫剂可用于电力、炼化、冶金等领域中，脱硫剂用量小、可循环利用、能耗低、无二次污染，副产物SO2价值高。
Description
技术领域
本发明属于烟气净化领域，特别涉及一种高效复合可再生脱硫剂。
背景技术
硫化矿熔炼中以SO2形式逸出的硫、燃煤燃烧产生的SO2直接进入大气或烟气中SO2的不达标排放，造成我国大面积的酸雨，对农业、工业和人类生态产生了巨大影响。SO2产生的大气污染是世界严重的公害之一，严格控制烟气中二氧化硫的排放是当前刻不容缓的环保课题。
目前我国主流脱硫技术——湿式石灰石石膏法脱硫效率不够高，且副产物石膏利用价值低。而副产硫酸回收型脱硫技术以其高脱硫效率和高副产物价值越来越受到关注。开发高效可再生脱硫剂对于提高脱硫效率、降低运行成本具有重大意义。
专利(CN 103521035 A)公开了一种高效脱硫组合溶剂，其主要由三类组分构成，第一类组分为具有空间位阻效应的混合物或单一物质，第二组分为至少含有2个氨基的多元胺类物质及哌嗪的混合物或单一物质，第三组分为酸类混合物或任何单一物质或水。其脱硫效率较高，但其反应过程中生成热稳定性盐会影响脱硫效率，且吸收过程中起泡导致虚假液位的问题未加考虑。
专利(CN 101869824B)公开了一种烟气脱瘤剂和烟气脱硫方法，由主吸收组分、活化剂和酸的水溶液组成的脱硫剂，其主吸收组分为烷基哌嗪、羟烷基哌嗪和羟烷基哌嗪酮的一种或几种，活化剂为哌嗪和二氮杂二环。其吸收容量大，但其吸收组分价格高、制备复杂，工业应用耗资大。
专利(CN 101844028B)公开了一种复合型烟气脱硫剂及其制备方法，为甲基二乙醇胺(MDEA)和2-辛基十二烷基硫酸钠混合水溶液，其脱硫效率较高，解吸率高，但热稳定性较差。
发明内容
本发明目的是提供一种烟气脱硫剂，特别是一种高效复合可再生脱硫剂。其具有高脱硫效率、高选择性、易解吸再生、抗氧化、低挥发、循环利用性高、成本低的特点。为达到上述目的，采用如下技术方案：
本发明的高效复合可再生脱硫剂为主吸收剂，配合吸收剂，催化剂和调节剂在常温下分别加入水中形成的混合溶液，通过搅拌使溶液混合均匀。所述脱硫剂在30～70℃温度下于吸收塔中吸收脱除烟气中SO2。所述脱硫剂在95～115℃温度下于再生塔中解吸释放SO2，脱硫剂得以再生。
所述主吸收剂由乙二胺及其衍生物、哌嗪及其衍生物、二乙烯三胺、三乙烯四胺等有机多元胺类物质的一种或多种构成。主吸收剂有大吸收容量，高吸收效率。其含量为总重量的5％～70％(wt％)。
所述配合吸收剂由环丁砜等砜类物质，二甲基亚砜等亚砜类物质，氮甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺等空间位阻胺的一种或多种构成。配合吸收剂有低挥发性和高解吸效率。其含量为总重量的1％～40％(wt％)。
所述催化剂由表面活性剂和催化助剂构成。所述催化剂的加入可提高1～3个百分点的脱硫效率。其含量为总重量的0.01％～2％(wt％)。
所述表面活性剂为直链烷基苯磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、月桂醇硫酸钠、烷基磺酸钠等的一种或多种构成。所述表面活性剂可有效降低表面张力，促进气液接触反应。其含量为总重量的0.01％～1％(wt％)。
所述催化助剂为过渡金属(Fe、Cu、Mn、W)或稀土金属(La、Ce)的氧化物或盐类的一种或多种。所述催化助剂可降低双膜阻力，促进SO2溶解，加快吸收、解吸速率，提高反应效率。其含量为总重量的0.001％～1％(wt％)。
所述调节剂由酸、抗氧化剂、消泡剂、缓蚀剂构成。所述调节剂含量约为总重量的0.01％～3％(wt％)。
所述酸包含磷酸、硫酸、硼酸等无机酸，柠檬酸、酒石酸等有机酸。所述酸的加入可降低脱硫剂挥发性，提高对烟气中SO2的选择性，且利于解吸。其加入量由目的pH决定，目的pH为5～10。
所述抗氧化剂由包含对苯二胺、抗坏血酸、草酸、亚硫酸钠、焦亚硫酸钠、蒽醌等的一种或多种构成。所述抗氧化剂的加入可减缓脱硫剂的氧化，有效维持脱硫剂的性质，降低热稳定性盐的形成。其含量为总重量的0.01％～1％(wt％)。
所述消泡剂由包含高碳醇、硅类、聚醚类、聚醚改性硅、天然油脂、聚硅氧烷等的一种或多种构成。所述消泡剂的加入可稳定液位，优化气液传质，防止虚假液位产生。其含量为总重量的0.01％～1％(wt％)。
所述缓蚀剂由包含钒酸盐、偏钒酸盐、单油咪唑啉、碱式碳酸铜等的一种或多种构成。所述缓蚀剂可实现脱硫装置防腐的目的。其含量为总重量的0.01％～1％(wt％)。
本发明有如下优点：(1)一种高效复合可再生脱硫剂，经催化剂成分加入后有效强化了气液传质，使得其首次脱硫效率可达95％以上；(2)再生效果好，首次解吸效率可达50％以上；(3)具有高选择性，在烟气中含有10～500倍CO2(相对SO2)存在时保持90％以上脱硫效率；(4)具有抗氧化性，可有效减免热稳定性盐的生成；(5)饱和蒸汽压低，挥发损失率低，可有效降低脱硫剂损耗；(6)脱硫剂中含有一定消泡剂，可避免虚假液位对运行的影响；(7)制备简单，原料易得，配方可调，可适应不同烟气工况；(8)脱硫剂循环利用性高，循环10次脱硫效率保持90％以上，循环10次解吸效率保持90％以上。
具体实施方式
根据本发明提供的高效复合可再生脱硫剂，以脱硫剂总重量为基准，所述主吸收剂含量为总重量的5％～70％(wt％)，所述配合吸收剂含量为总重量的1％～40％(wt％)，所述催化剂中表面活性剂含量为总重量的0.01％～1％(wt％)，所述催化剂中催化助剂含量为总重量的0.001％～1％(wt％)，所述调节剂中抗氧化剂含量为总重量的0.01％～1％(wt％)，所述调节剂中消泡剂为总重量的0.01％～1％(wt％)，所述调节剂中缓蚀剂含量为总重量的0.01％～1％(wt％)，所述调节剂中酸的加入量以脱硫剂pH达到目的值为准，pH目的值一般为5～10。
下面将结合具体实施例对本发明做进一步说明，但本发明的保护范围并不限于此。
具体实施例1
脱硫剂按表1配方制备：
表1脱硫剂配方1
用柠檬酸调节pH至8.5，其余重量组分为水。
模拟烟气成分SO2：0.4％，CO2：12％，O2：6％，N2：81.6％。模拟烟气与上述脱硫剂逆流接触，脱硫温度50℃，液气比10L/m3，脱硫效率97.6％；吸收饱和溶液进入再生装置解吸出纯SO2，再生温度101℃，首次再生效率57.1％；解吸后溶液经净化装置除去热稳定性盐再返回脱硫塔循环吸收SO2。循环使用10次后脱硫效率保持在90％以上，解吸效率可保持在90％以上。
具体实施例2
脱硫剂按表2配方制备：
表2脱硫剂配方2
用磷酸调节pH至8，其余重量组分为水。
模拟烟气成分SO2：0.5％，CO2：12％，O2：8％，N2：79.5％。模拟烟气与上述脱硫剂逆流接触，脱硫温度50℃，液气比12L/m3，脱硫效率98.2％；吸收饱和溶液进入再生装置解吸出纯SO2，再生温度104℃，首次再生效率53.3％；解吸后溶液经净化装置除去热稳定性盐后返回脱硫塔再次循环吸收SO2。循环使用10次后脱硫效率保持在90％以上，解吸效率保持在90％以上。
Claims (11)
1.一种高效复合可再生脱硫剂，其特征在于由下列组分的水溶液在常温下混合而成：以重量计，主吸收剂5％～70％，配合吸收剂1％～40％，催化剂0.01％～2％，调节剂0.01％～3％。
2.根据权利要求1所述的一种高效复合可再生脱硫剂，其特征在于，主吸收剂由乙二胺及其衍生物、哌嗪及其衍生物、二乙烯三胺、三乙烯四胺等有机多元胺类物质的一种或多种构成。
3.根据权利要求1所述的一种高效复合可再生脱硫剂，其特征在于，配合吸收剂由环丁砜、二甲基亚砜、氮甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺等砜类、亚砜类物质或空间位阻胺的一种或多种构成。
4.根据权利要求1所述的一种高效复合可再生脱硫剂，其特征在于，催化剂由0.01％～1％的表面活性剂和0.001％～1％的催化助剂构成。
5.根据权利要求4所述的一种高效复合可再生脱硫剂，其特征在于，表面活性剂由直链烷基苯磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、月桂醇硫酸钠、烷基磺酸钠的一种或多种构成。
6.根据权利要求4所述的一种高效复合可再生脱硫剂，其特征在于，催化助剂由含有过渡金属Fe、Cu、Mn、w或稀土金属La、Ce的氧化物或盐类中的一种或多种构成。
7.根据权利要求1所述的一种高效复合可再生脱硫剂，其特征在于，调节剂由酸、抗氧化剂、消泡剂、缓蚀剂构成。
8.根据权利要求7所述的一种高效复合可再生脱硫剂，其特征在于，酸由磷酸、硫酸、硼酸等无机酸和柠檬酸、酒石酸等有机酸中的一种或多种构成。
9.根据权利要求7所述的一种高效复合可再生脱硫剂，其特征在于，抗氧化剂由对苯二胺、抗坏血酸、草酸、亚硫酸钠、焦亚硫酸钠、蒽醌等抗氧化物质中的一种或多种构成。
10.根据权利要求7所述的一种高效复合可再生脱硫剂，其特征在于，消泡剂由高碳醇、硅类、聚醚类、聚醚改性硅、天然油脂、聚硅氧烷等的一种或多种构成。
11.根据权利要求7所述的一种高效复合可再生脱硫剂，其特征在于，缓蚀剂由钒酸盐、偏钒酸盐、单油咪唑啉、碱式碳酸铜等中的一种或多种构成。
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