室温离子液体、脱除尾气中二氧化硫和二氧化碳的方法及装置的制造方法_2

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031]在本发明中,室温下,采用上述两相体系的室温离子液体对尾气中的二氧化硫和二氧化碳进行脱除,其中上相室温离子液体A利用离子液体的低挥发性与尾气中的C02,螯合下相离子液体B中三价铁与二氧化硫发生反应,生成三氧化硫,同时三氧化硫与离子液体发生络合吸附,从而达到对尾气中二氧化硫和二氧化碳脱除的目的。
[0032]采用本发明提供上述方法脱除尾气中二氧化硫和二氧化碳,与传统的尾气中二氧化硫和二氧化碳的脱除工艺相比,具有以下优点:
[0033]I)简化了工艺过程,降低了尾气的处理成本。
[0034]2)高选择性的离子液体,具有优良的可设计性,可以通过具有分子设计获得特殊功能的离子液体,这样可以与待净化的有效成分进行选择性的络合,能够提高了净化的效率。
[0035]3)无有机污染,与典型的有机溶剂不同的是离子液体里没有电中性的分子。在离子液体中都是阴离子和阳离子,同时在-100°C至200°C之间均呈现液体状态,而且具有良好的热稳定性和导电性,一般不会成为蒸汽,因此在使用过程中不会产生对大气造成污染的有害气体。
[0036]4)可以实现成相组分的回收再利用,离子液体在水中十分稳定,通常只要使用水洗和碱洗就能把有效成分从离子液体相净化出来,操作简单。
[0037]采用本发明的技术方案,优选的,将尾气以压力为0.1?1.0MPaG,表观流速为0.1?lOcm/s从下相室温离子液体B通入室温离子液体,尾气通过下相室温离子液体B净化后,从下相室温离子液体B中溢出,进入上相室温离子液体A进行净化。在上述压力和流速下,能够保证尾气中的二氧化碳和二氧化硫高效的脱除。
[0038]根据本发明一种典型的实施方式,在尾气通入室温离子液体时,可以振荡室温离子液体,也可以使尾气通入填料塔中与室温离子液体混合,以使离子液体与尾气更加充分的接触,提高尾气中的二氧化碳和二氧化硫脱除的效率。
[0039]根据本发明一种典型的实施方式,该方法进一步包括对室温离子液体进行再生的步骤,优选的,通过抽真空的方式对上相室温离子液体A进行再生;利用碱水对于下相室温离子液体B进行再生,即利用碱水与下相室温离子液体B离子液体中的三氧化硫反应,并获得硫酸盐。
[0040]根据本发明一种典型的实施方式,采用室温离子液体对尾气中的二氧化硫和二氧化碳进行脱除前进一步包括对尾气进行过滤的步骤。
[0041]根据本发明一种典型的实施方式,提供一种室温离子液体,该室温离子液体包括30?95重量份的上相室温尚子液体A和5?70重量份下相室温尚子液体B;上相室温尚子液体A:阳离子为季铵盐离子或吡咯离子,阴离子为四氟硼酸根离子或六氟磷酸根离子;下相室温离子液体B: [Cnmim]Br/FeCl3、[Cnmim]BF4/FeCl3、或[Cnmim]PF6/FeCl3,其中,n = 4,6,8,10或12。该室温离子液体可用于尾气中二氧化硫和二氧化碳的脱除,方法简便,易操作,成本低。
[0042]根据本发明一种典型的实施方式,提供一种脱除尾气中二氧化硫和二氧化碳的装置。该装置包括尾气净化塔,尾气净化塔用于盛放上述室温离子液体,尾气净化塔底部设置有尾气入口,用于尾气的通入,使尾气从下相室温离子液体B通入室温离子液体,净化后,从下相室温离子液体B中溢出,进入上相室温离子液体A进行净化。优选的,尾气净化塔为振动筛板塔或填料塔,能够使尾气与室温离子液体充分接触,高效的脱除尾气中的二氧化硫和二氧化碳。优选的,填料塔主要材料采用聚四氟乙烯或聚氯乙烯或不锈钢等作为聚并填料组件,使得尾气经过填料组件来提高混合效率。
[0043]根据本发明一种典型的实施方式,尾气净化塔的底部设置有气体分散器,使得尾气更均匀的进入下相室温离子液体B并充分的分散经过室温离子液体。
[0044]根据本发明一种典型的实施方式,尾气净化塔与室温离子液体再生装置相连通,且室温离子液体再生装置再生后的室温离子液体再进入尾气净化塔循环利用,具有的,尾气净化塔与对应室温离子液体的上相室温离子液体A的上部设置有上相室温离子液体A出口,上相室温离子液体A出口与上相室温离子液体A再生器连通,且上相室温离子液体A再生器设置有与尾气净化塔上相室温离子液体A进口相连通的上相室温离子液体A出口 ;尾气净化塔对应室温离子液体的下相室温离子液体B的下部设置有下相室温离子液体B出口,下相室温离子液体B与下相室温离子液体B再生器连通,且下相室温离子液体B再生器设置有与尾气净化塔下相室温离子液体B进口相连通的下相室温离子液体B出口。
[0045]根据本发明一种典型的实施方式,上相室温离子液体A再生器与真空栗相连通,通过抽真空的方式对上相室温离子液体A进行再生。
[0046]根据本发明一种典型的实施方式,尾气净化塔的尾气入口的上游设置有过滤器,将尾气中的固体颗粒进行清除,使尾气中的二氧化硫和二氧化碳脱除更加高效,并提高室温离子液体的利用率。
[0047]下面,将结合附图和实施例进一步说明本发明的有效效果。
[0048]在本发明一典型的实施例中,如图1所示,使用过滤器50去除尾气中的固体颗粒物,净化后尾气从尾气净化塔10底部的尾气入口进入尾气净化塔10,首先进入下相室温离子液体B脱除尾气中的二氧化硫,其中二氧化硫被室温离子液体中的三价铁氧化成三氧化硫并与下相室温离子液体B络合进入下相室温离子液体B再生器30,使用碱水再生下相室温离子液体B,同时生成硫酸盐,脱附后的下相室温离子液体B循环回用。脱除二氧化硫的尾气进入上相室温离子液体A,与上相室温离子液体A发生相接触,将尾气中的二氧化碳脱除,达标尾气排入大气。而附载二氧化碳的离子液体进入上相室温离子液体A再生器20中,使用真空栗40脱除二氧化碳,脱附后的上相室温离子液体A循环回用。
[0049]在本发明中,尾气的检测方法使用气相色谱法(惠普6890气相色谱仪)。
[0050]尾气净化效率=(回收有效组分的出口浓度X出口尾气体积)/(回收尾气中有效组分的初始浓度X进口尾气体积)X 100%
[0051 ]在本发明中,用于下相室温离子液体B再生的碱液能够满足0.lmol/L?lmol/LNaOH或KOH溶液的条件即可,在下列实施例中具体是0.3moI/L NaOH。
[0052]实施例1
[0053]实施例1中尾气净化塔的尾气进口通入塔内的二氧化碳浓度为24wt%,二氧化硫浓度为32g/m3的尾气,气体表观流速为0.lcm/s通入(尾气温度40°C,压力0.1MPaG),排放气首先进入尾气分布器,尾气从下相室温离子液体B(简称下相)进入,从上相室温离子液体A(简称上相)溢出,负载的上下相离子液体通过碱洗和水洗后回收使用。其中,95%wt季铵盐离子液体、下相55^1:[04111;[1]1]131'/^(]13。最后,净化合格的电厂尾气排入大气。经检测,净化后尾气中的二氧化碳的浓度为1.31wt % ; 二氧化硫的浓度为0.72g/m3。
[0054]实施例2
[0055]实施例2中尾气净化塔的尾气进口通入塔内的二氧化碳浓度为15wt%,二氧化硫浓度为40g/m3的尾气,气体表观流速为lcm/s通入(尾气温度40°C,压力0.5MPaG),排放气首先进入尾气分布器,尾气从下相进入,从上相溢出,负载的上下相离子液体通过碱洗和水洗后回收使用。其中,75%wt吡咯盐离子液体、下相25%wt[C4mim]BF4/FeCl3。最后,净化合格的电厂尾气排入大气。经检测,净化后尾气中的二氧化碳的浓度为0.79wt% ;二氧化硫的浓度为0.81g/m3。
[0056]实施例3
[0057]实施例3中尾气净化塔的尾气进口通入塔内的二氧化碳浓度为30wt%,二氧化硫浓度为10g/m3的尾气,气体表观流速为7cm/s通入(尾气温度40°C,压力IMPaG),排放气首先进入尾气分布器,,尾气从下相进入,从上相溢出,负载的上下相离子液体通过碱洗和水洗后回收使用。其中,85%wt季铵盐离子液体、下相15%wt[C4mim]BF4/FeCl3。最后,净化合格的电厂尾气排入大气。经检测,净化后尾气中的二氧化碳的浓度为1.81wt% ;二氧化硫的浓度为1.llg/m3。
[0058]实施例4
[0059]实施例4中尾气净化塔的尾气进口通入塔内的二氧化碳浓度为35wt%,二氧化硫浓度为60g/m3的尾气,气体表观流速为lOcm/s通入(尾气温度40°C,压力0.1MPaG),排放气首先进入尾气分布器,尾气从下相进入,从上相溢出,负载的上下相离子液体通过碱洗和水洗后回收使用。其中,90%wt季钱盐离子液体、下相10%wt[C4mim]BF4/FeCl3。最后,净化合格的电厂尾气排入大气。经检测,净化后尾气中的二氧化碳的浓度为2.82wt% ; 二氧化硫的浓度为1.85g/m3。
[0060]实施例5
[0061 ]实施例5中尾气净化
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