的复合式吸收剂及其应用
【技术领域】
[0001] 本发明属于功能性离子液体领域，尤其是涉及一种用于选择性吸收SO2的复合式 吸收剂及其应用。
【背景技术】
[0002] SO2是主要的大气污染物之一，是形成酸雨和光化学烟雾的主要原因，2011-2015 年，我国二氧化硫排放总量都在2000万吨左右，位居世界第一。随着环境保护意识的提高和 对空气污染物排放的要求日益严格，对烟气脱硫技术提出了更高的要求。
[0003] 烟气脱硫技术多种多样，世界各国从20世纪50年代开始研究脱硫技术，至今脱硫 技术已达200多种。按脱硫产物的干湿形态，烟气脱硫又可分为湿法、半干法和干法烟气脱 硫。目前，烟气脱硫技术中最为成熟的为湿法技术，占总装机量的85%，其中以石灰石/石膏 湿法占36.7 %，另外，还有氨-硫酸铵法，MgO法、活性炭法、钠碱法、电子催化氧化法、钠碱循 环吸收法等。湿法脱硫技术尽管脱除效率较高达90%以上，脱硫剂利用率高，但其设备费用 约相当于发电厂全部建设费用的10%，且运行费用昂贵，管理维护困难，产生二次污染。传 统的非资源化SO 2脱除技术消耗吸收剂的同时产生大量废水，使之不符合绿色化工的理念。 因此，开发高效合理低能耗的资源化SO 2脱除技术具有重大意义。
【发明内容】
[0004] 本发明基于多种有机胺及胺盐对SO2的选择性吸收，利用不同胺基的碱性不同，根 据PH缓冲液原理，提出一种复合式SO 2吸收剂，制备工艺简单，成本低；对SO2的吸收选择性 高，吸收效率高，SO2可资源化。
[0005]为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
[0006] 一种用于选择性吸收SO2的复合式吸收剂，其特征在于:包括以下三种组分:水，多 胺类化合物强酸盐，酰胺类化合物和脲类化合物中的至少一种;其中，所述多胺类化合物强 酸盐由多胺类化合物和有机强酸或无机强酸反应制得。
[0007] 进一步的，所述多胺类化合物的通式为：
[0009] 式中，N原子的个数至少两个，优选的，所述N原子的个数为2-8个;所述心至匕相同 或不同：心至匕各自独立的为H、烷基、环烷基、烷氧基、卤代烷基、芳基、醚基，且当所述心至 Rn位于非端基位上时不为H。
[0010] 进一步的，所述无机强酸或有机强酸选自盐酸、硫酸、硝酸、氢溴酸、氢碘酸、磷酸、 硼酸、甲磺酸、三氟甲磺酸中的一种或多种，优选的，所述有机强酸或无机强酸为磷酸、硫 酸、硝酸中的至少一种。
[0011] 进一步的，所述多胺类化合物的N原子的摩尔数和所述有机强酸或无机强酸中氢 质子的摩尔数之比为2:1至5:1;当该值小于2:1时，吸收位点数较少，使吸收量降低，当该值 大于5:1时，被吸收的SO 2无法充分解吸。
[0012] 进一步的，所述酰胺类化合物C原子个数为1-6个，所述脲类化合物中碳原子个数 为1 -6个，优选的，所述酰胺类化合物或脲类化合物选自甲酰胺，乙酰胺，N，N-二甲基甲酰 胺，N，N-二甲基乙酰胺，啦咯烷酮，N-甲基吡咯烷酮，己内酰胺，尿素，N-叔丁基脲，1，1，3,3_ 四甲基脲，1，3_二甲基脲，1，3_二甲基咪唑啉酮中的一种或几种。
[0013] 进一步的，所述多胺类化合物强酸盐的质量百分含量为20-50%，酰胺类化合物和 脲类化合物的摩尔百分总含量为10%_40%，余量为水。多胺类化合物的强酸盐是起到吸收 作用的主要成分，酰胺类化合物和脲类化合物能够促进多胺类化合物强酸盐的溶解，并起 到一定的吸收作用，水是吸收过程的反应物之一，因此按照上述配比才能达到理想的吸收 效果。
[0014] 进一步的，所述心至心中(：原子个数小于等于4,过多的C原子会降低原子经济性，降 低单位质量吸收剂的S〇2吸收量。
[0015] 进一步的，所述多胺类化合物中N原子的个数为2-8个
[0016] 进一步的，所述一种用于选择性吸收S〇2的复合式吸收剂用于S〇2吸收。
[0017] 本发明吸收SO2的原理是：
[0018] SO2首先与体系中的H2O反应生成H2SO3，体系中的多胺类强酸盐，酰胺或脲类物质 均能够发生质子化反应，消耗体系中的氢离子，促进H 2SO3的电离，从而实现吸收SO2的目的。 胺类物质所发生的质子化反应是基于胺类物质的碱性，其中酰胺及脲类物质碱性较弱，而 多胺类物质碱性较强；因此，将多胺类物质与强酸反应制成强酸盐，使其碱性较强的N原子 预先被质子化，而剩余的N原子碱性适中，从而使多胺类强酸盐，酰胺或脲类物质均能够在 较高温度下发生去质子化反应，实现SO 2的解吸。
[0019] 本发明的复合式吸收剂必须由水、多胺类物质强酸盐及酰胺或脲类物质三个部分 组成。其原因在于:多胺类物质的强酸盐是本发明中吸收SO 2的主要物质，但其水溶性较差。 酰胺或脲类物质本身可以吸收一部分S〇2,但它的另一个作用是提高多胺类强酸盐在体系 中的溶解度，从而提高其含量。水是体系中形成H 2SO3的反应物，因此也必不可少。
[0020] 相对于现有技术，本发明具有以下优势：
[0021] 1.多组分协同吸收，SO2吸收量大，吸收效率高。
[0022] 2.吸收剂粘度小，吸收速率快。
[0023] 3.通过强酸调节至适宜的碱性，从而能够可逆的吸收SO2，SO2可资源化。
[0024] 4.对SO2的吸收选择性高，解吸气中SO2含量高。
[0025] 5.提供了一种新型的可吸收SO2的吸收剂，制备工艺简单，成本低。
【具体实施方式】
[0026] 需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相 互组合。
[0027] 实施例1
[0028] 称取二乙烯三胺10 · 3g，依次加入I，I，3，3-四甲基脲11 · Og，水5g，纯度为98 %的浓 硫酸3.7g制成吸收剂。先后利用纯SO2气体和SO2含量为8000ppm的混合气体在30 °C下进行吸 收实验。
[0029]该吸收剂对纯SO2气体的吸收量30g，单位吸收量为0.77g/g(S02/吸收剂）。该吸收 剂混合气体的脱硫率达到99.1 %。
[0030] 对比例1
[0031] 称取二乙烯三胺10.3g，依次加入水16g，纯度为98%的浓硫酸3.7g制成吸收剂。先 后利用纯SO2气体和SO 2含量为8000ppm的混合气体在30 °C下进行吸收实验。
[0032]该吸收剂对纯SO2气体的单位吸收量为0.43g/g(S02/吸收剂）。该吸收剂混合气体 的脱硫率达到75.2%。
[0033] 对比例1与实施例1的不同之处在于，对比例1中未添加所述酰胺或脲类物质，而是 将其替换为水，此时，相对于实施例1，吸收剂的单位吸收量大大下降。
[0034] 对比例2
[0035] 称取二乙烯三胺10.38，依次加入1