一种回收废气中二氧化硫的吸收剂及回收方法
【专利摘要】本发明公开了一种回收废气中二氧化硫的吸收剂及回收方法，吸收剂为添加有耐氧性活性剂的有机胺盐水溶液，所述耐氧性活性剂为N-羟乙基哌嗪。吸收剂制得步骤：步骤一：将N-羟乙基哌嗪与水混合、搅拌、加热、加入催化剂，然后降温，在搅拌状态下加入环氧乙烷反应；步骤二：将步骤一所得到的反应产物与硅酸进行反应，得到有机胺盐；步骤三：将步骤二所得的有机胺盐溶于水，然后再加入N-羟乙基哌嗪，并搅拌均匀，制成有机胺盐水溶液。通过将吸收剂与废气在吸收塔内反向充分接触、吸收，得到饱和的吸收剂；然后将饱和的吸收剂经过蒸馏或者萃取，回收吸收剂中的有用组分，将回收后的残余液作为吸收液循环使用，从而使吸收剂能够循环再生。
【专利说明】—种回收废气中二氧化硫的吸收剂及回收方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种废气回收药剂及回收方法，特别是一种回收废气中二氧化硫的吸收剂及回收方法。
【背景技术】
[0002]二氧化硫是硫排放的重要途径，是大气污染的主要气体之一，是酸雨的形成源。随着环境保护对大气污染物排放要求的日益提高，在烟气脱硫净化中，如何合理选用脱硫工艺，以较低投资和运行费用，达到烟气脱硫后二氧化硫排放量符合国家排放标准的规定，是燃煤电厂、冶金行业等烟气脱硫健康发展的关键问题。因此，各种高性能二氧化硫吸收剂的开发是此领域研究的主题之一。
[0003]烟气脱硫技术中，按吸收剂的种类分，常见的方法有:以CaC03(石灰石)为基础的钙法，以MgO为基础的镁法，以Na2SO3为基础的钠法，以NH3为基础的氨法，以有机碱为基础的有机碱法。
[0004]在目前工业应用的烟气脱硫技术中，湿法特别是石灰石/石膏法最普遍。钙法分为湿法、干法和半干(半湿)法。湿法技术是采用含有吸收剂的溶液或浆液处理含硫烟气，该法具有脱硫反应速度快、设备简单、脱硫效率高等优点，但普遍存在腐蚀严重、运行维护费用高及造成二次污染等问题。干法技术是吸收过程和产物的处理均在无水状态下进行，该法具有无废酸污水排出、设备腐蚀较轻，烟气温度无明显降低、二次污染少等优点，但存在脱硫效率低，反应速度较慢、设备庞大等问题。半干法技术是指吸收剂在干燥状态下脱硫、在湿状态下再生(如水洗活性炭再生流程)，或者在湿状态下脱硫、在干状态下处理脱硫产物(如喷雾干燥法)的烟气脱硫技术。特别是在湿状态下脱硫、在干状态下处理脱硫产物的半干法，以其既有湿法脱硫反应速度快、脱硫效率高的优点，又有干法无污水废酸排出、脱硫后产物易于处理的优势而受到人们广泛的关注。
[0005]上述方法虽然脱硫率高，吸收剂价廉易得，但是耗水量大，运行中有废水排出，脱硫石膏综合利用在一些地方比较困难，脱硫副产品石膏大多闲置堆放，形成大量的因体和液体废弃物，既占用宝贵的土地资源又造成二次污染，因此，需要开发低成本、资源化的脱硫方法。
[0006]在化学吸收烟气脱硫中，吸收剂的性能从根本上决定了二氧化硫吸收操作的效率，因而对吸收剂的性能有很高的要求。其中，溶剂可再生的湿法脱硫技术通过脱硫剂的再生和循环使用，可以生成高浓度的二氧化硫，具有较好的环境和经济效益，但还存在二氧化硫吸收效率低，能耗闻，成本大等缺点。
[0007]2013年12月11日公开的申请号为201310284606.8的中国发明专利，其发明创造的名称为“用于烟气脱硫的复合吸收剂”。所述烟气复合型吸收剂由柠檬酸盐和有机胺的水溶液组成，所述柠檬酸盐与有机胺的混合摩尔比为1: (0.5-2)，所述柠檬酸盐为柠檬酸钠或者柠檬酸钾。所述用于烟气脱硫的复合吸收剂为柠檬酸钠与甲氧基乙胺的水溶液，或者为柠檬酸钾与甲氧基乙胺的水溶液，或者柠檬酸钠与乙氧基乙胺的水溶液，或者为柠檬酸钾与乙氧基乙胺的水溶液，或者为柠檬酸钠与乙二胺的水溶液，或者为柠檬酸钾与乙二胺的水溶液。
[0008]上述专利申请提出的复合吸收剂化学稳定性好，发泡性小，粘度小，原料来源丰富，易购买，价格便宜。脱硫时具有高传质系数，气液流动无扰动，传质阻力小，脱硫率高，操作方便，操作弹性大，能在膜接触器中稳定运行。同时脱硫溶液不结垢，不堵塞，无腐蚀。
[0009]2014年7月9日公开的申请号为201410134925.5号中国发明专利，其发明创造的名称为“一种从工业废气中回收二氧化硫的吸收剂及回收方法”。所述吸收剂为具有哌嗪的有机胺盐水溶液。所述吸收剂制造简单，且能循环利用，再生能耗低。
[0010]但是，上述使用有机胺盐水溶液作为吸收剂，废气处理时，不能有氧存在，也即对氧比较敏感，稳定性差。然而，燃煤电厂烟道中的烟气总会含有6%-15%的氧气,属于高含氧环境。当有氧存在时，特别是高温环境下，有机胺盐水溶液极易氧化分解，氧化分解后的有机胺盐水溶液，一方面使吸收剂的吸附效率大幅降低或失效；另一方面，还会对吸收设备造成腐蚀，使设备的使用寿命大大降低，变相增加了企业的制造成本。
【发明内容】
[0011]本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种回收废气中二氧化硫的吸收剂，该吸收剂対氧不敏感，从而使机胺盐水溶液耐氧性能好，不易发生氧化分解，从而使吸收剂的吸收效率高，吸收稳定；另外设备也不易发生腐蚀。
[0012]本申请还提供一种回收废气中二氧化硫的吸收剂，该吸收剂的制备方法简单，易于控制，反应效率高。
[0013]另外，本申请还提供一种回收废气中二氧化硫的方法，该方法能使吸收剂得以循环利用，且再生能耗低。
[0014]为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是:
一种回收废气中二氧化硫的吸收剂，所述吸收剂为添加有耐氧性活性剂的有机胺盐水溶液，所述耐氧性活性剂为N-羟乙基哌嗪，所述吸收剂由以下步骤制得:
步骤一:将N-羟乙基哌嗪与水混合并搅拌均匀，加入多金属磷酸氢盐复合物催化剂，加热，控制温度在300-400°C ;然后，降温至105-140°C，在搅拌状态下加入环氧乙烷反应；所述N-羟乙基哌嗪、环氧乙烷和水的摩尔比例为1:(1.0-1.5):(2.5-4.5)。
[0015]步骤二:将步骤一所得到的反应产物与硅酸进行反应，得到有机胺盐。
[0016]步骤三:将步骤二所得的有机胺盐溶于水，然后再加入N-羟乙基哌嗪，并搅拌均匀，制成有机胺盐水溶液，吸收剂制备完成。
[0017]所述步骤一中N-羟乙基哌嗪、环氧乙烷和水的摩尔比例为1:1:2.5。
[0018]所述步骤一中N-羟乙基哌嗪、环氧乙烷和水的摩尔比例为1:1.3:3。
[0019]所述步骤一中N-羟乙基哌嗪、环氧乙烷和水的摩尔比例为1:1.4:3.5。
[0020]所述步骤一中N-羟乙基哌嗪、环氧乙烷和水的摩尔比例为1:1.5:4.5。
[0021]一种回收废气中二氧化硫的方法，将吸收剂从吸收塔上端送入吸收塔内；将废气经集气罩收集并经过风机增压后，由吸收塔底端进入吸收塔，气液两相在吸收塔内充分接触，完成吸收反应后，得到饱和的吸收剂；然后将饱和的吸收剂经过蒸馏或者萃取，回收吸收剂中的有用组分，将回收后的残余液作为吸收液循环使用，有机废气得到净化后排向大气。
[0022]本发明采用上述吸收剂及方法后，具有如下有益效果:
1.N-羟乙基哌嗪的加入，使得制得的吸收剂对氧不敏感，从而使机胺盐水溶液耐氧性能好，不易发生氧化分解，从而使吸收剂的吸收效率高，吸收率在99%以上，吸收稳定；另外设备也不易发生腐蚀。
[0023]2.吸收剂的制备方法简单，采用三步法制得，反应物质少，易于控制，反应效率闻，反应副广物少，收得率闻。
[0024]3.多金属磷酸氢盐复合物催化剂的加入，使得有机胺的合成比例高，收率能达到90%以上，反应效率能提高30%以上；另外，未反应完成的N-羟乙基哌嗪，仍能进一步提升耐氧性能。
[0025]4.所提供的回收废气中二氧化硫的方法，能使吸收剂得以循环利用，且再生能耗低。
【具体实施方式】
[0026]下面就具体较佳实施方式对本发明作进一步详细的说明。
[0027]实施例1
一种回收废气中二氧化硫的吸收剂，所述吸收剂为添加有耐氧性活性剂的有机胺盐水溶液，所述耐氧性活性剂为N-羟乙基哌嗪，所述吸收剂由以下步骤制得:
步骤一:将N-羟乙基哌嗪与水混合并搅拌均匀，加入多金属磷酸氢盐复合物催化剂，加热，控制温度在300-400°C ;然后，降温至105-140°C，在搅拌状态下加入环氧乙烷反应；所述N-羟乙基哌嗪、环氧乙烷和水的摩尔比例为1:1:2.5。
[0028]步骤二:将步骤一所得到的反应产物与硅酸进行反应，得到有机胺盐。
[0029]步骤三:将步骤二所得的有机胺盐溶于水，然后再加入N-羟乙基哌嗪，并搅拌均匀，制成有机胺盐水溶液，吸收剂制备完成。
[0030]废气中二氧化硫的回收方法，将上述吸收剂从吸收塔上端送入吸收塔内；将废气经集气罩收集并经过风机增压后，由吸收塔底端进入吸收塔，气液两相在吸收塔内充分接触，完成吸收反应后，得到饱和的吸收剂；然后将饱和的吸收剂经过蒸馏或者萃取，回收吸收剂中的有用组分，将回收后的残余液作为吸收液循环使用，有机废气得到净化后排向大气。
[0031]实施例2
一种回收废气中二氧化硫的吸收剂，所述吸收剂为添加有耐氧性活性剂的有机胺盐水溶液，所述耐氧性活性剂为N-羟乙基哌嗪，所述吸收剂由以下步骤制得:
步骤一:将N-羟乙基哌嗪与水混合并搅拌均匀，加入多金属磷酸氢盐复合物催化剂，加热，控制温度在300-400°C ;然后，降温至105-140°C，在搅拌状态下加入环氧乙烷反应；所述N-羟乙基哌嗪、环氧乙烷和水的摩尔比例为1:1.3:3。
[0032]步骤二:将步骤一所得到的反应产物与硅酸进行反应，得到有机胺盐。
[0033]步骤三:将步骤二所得的有机胺盐溶于水，然后再加入N-羟乙基哌嗪，并搅拌均匀，制成有机胺盐水溶液，吸收剂制备完成。
[0034]废气中二氧化硫的回收方法，将上述吸收剂从吸收塔上端送入吸收塔内；将废气经集气罩收集并经过风机增压后，由吸收塔底端进入吸收塔，气液两相在吸收塔内充分接触，完成吸收反应后，得到饱和的吸收剂；然后将饱和的吸收剂经过蒸馏或者萃取，回收吸收剂中的有用组分，将回收后的残余液作为吸收液循环使用，有机废气得到净化后排向大气。
[0035]实施例3
一种回收废气中二氧化硫的吸收剂，所述吸收剂为添加有耐氧性活性剂的有机胺盐水溶液，所述耐氧性活性剂为N-羟乙基哌嗪，所述吸收剂由以下步骤制得:
步骤一:将N-羟乙基哌嗪与水混合并搅拌均匀，加入多金属磷酸氢盐复合物催化剂，加热，控制温度在300-400°C ;然后，降温至105-140°C，在搅拌状态下加入环氧乙烷反应；所述N-羟乙基哌嗪、环氧乙烷和水的摩尔比例为1:1.4:3.5。
[0036]步骤二:将步骤一所得到的反应产物与硅酸进行反应，得到有机胺盐。
[0037]步骤三:将步骤二所得的有机胺盐溶于水，然后再加入N-羟乙基哌嗪，并搅拌均匀，制成有机胺盐水溶液，吸收剂制备完成。
[0038]废气中二氧化硫的回收方法，将上述吸收剂从吸收塔上端送入吸收塔内；将废气经集气罩收集并经过风机增压后，由吸收塔底端进入吸收塔，气液两相在吸收塔内充分接触，完成吸收反应后，得到饱和的吸收剂；然后将饱和的吸收剂经过蒸馏或者萃取，回收吸收剂中的有用组分，将回收后的残余液作为吸收液循环使用，有机废气得到净化后排向大气。
[0039]实施例4
一种回收废气中二氧化硫的吸收剂，所述吸收剂为添加有耐氧性活性剂的有机胺盐水溶液，所述耐氧性活性剂为N-羟乙基哌嗪，所述吸收剂由以下步骤制得:
步骤一:将N-羟乙基哌嗪与水混合并搅拌均匀，加入多金属磷酸氢盐复合物催化剂，加热，控制温度在300-400°C ;然后，降温至105-140°C，在搅拌状态下加入环氧乙烷反应；所述N-羟乙基哌嗪、环氧乙烷和水的摩尔比例为1:1.5:4.5。
[0040]步骤二:将步骤一所得到的反应产物与硅酸进行反应，得到有机胺盐。
[0041]步骤三:将步骤二所得的有机胺盐溶于水，然后再加入N-羟乙基哌嗪，并搅拌均匀，制成有机胺盐水溶液，吸收剂制备完成。
[0042]废气中二氧化硫的回收方法，将上述吸收剂从吸收塔上端送入吸收塔内；将废气经集气罩收集并经过风机增压后，由吸收塔底端进入吸收塔，气液两相在吸收塔内充分接触，完成吸收反应后，得到饱和的吸收剂；然后将饱和的吸收剂经过蒸馏或者萃取，回收吸收剂中的有用组分，将回收后的残余液作为吸收液循环使用，有机废气得到净化后排向大气。
[0043]将上述实施例中的四组吸收剂，同时从吸收塔的四个区域送入，同时进行吸附效果的测试与评价，实施例2与实施例3中的吸附效果明显好于实施例1和实施5，吸收率能达到99%ο
[0044]以上所述，仅为本发明较佳的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本【技术领域】的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
【权利要求】
1.一种回收废气中二氧化硫的吸收剂，其特征在于:所述吸收剂为添加有耐氧性活性剂的有机胺盐水溶液，所述耐氧性活性剂为N-羟乙基哌嗪，所述吸收剂由以下步骤制得: 步骤一:将N-羟乙基哌嗪与水混合并搅拌均匀，加入多金属磷酸氢盐复合物催化剂，加热，控制温度在300-400°C ;然后，降温至105-140°C，在搅拌状态下加入环氧乙烷反应；所述N-羟乙基哌嗪、环氧乙烷和水的摩尔比例为1:(1.0-1.5):(2.5-4.5)； 步骤二:将步骤一所得到的反应产物与硅酸进行反应，得到有机胺盐； 步骤三:将步骤二所得的有机胺盐溶于水，然后再加入N-羟乙基哌嗪，并搅拌均匀，制成有机胺盐水溶液，吸收剂制备完成。
2.根据权利要求1所述的回收废气中二氧化硫的吸收剂，其特征在于:所述步骤一中N-羟乙基哌嗪、环氧乙烷和水的摩尔比例为1:1:2.5。
3.根据权利要求1所述的回收废气中二氧化硫的吸收剂，其特征在于:所述步骤一中N-羟乙基哌嗪、环氧乙烷和水的摩尔比例为1:1.3:3。
4.根据权利要求1所述的回收废气中二氧化硫的吸收剂，其特征在于:所述步骤一中N-羟乙基哌嗪、环氧乙烷和水的摩尔比例为1:1.4:3.5。
5.根据权利要求1所述的回收废气中二氧化硫的吸收剂，其特征在于:所述步骤一中N-羟乙基哌嗪、环氧乙烷和水的摩尔比例为1:1.5:4.5。
6.一种根据权利要求1所述的回收废气中二氧化硫的方法，其特征在于:将吸收剂从吸收塔上端送入吸收塔内；将废气经集气罩收集并经过风机增压后，由吸收塔底端进入吸收塔，气液两相在吸收塔内充分接触，完成吸收反应后，得到饱和的吸收剂；然后将饱和的吸收剂经过蒸馏或者萃取，回收吸收剂中的有用组分，将回收后的残余液作为吸收液循环使用，有机废气得到净化后排向大气。
【文档编号】B01D53/50GK104338429SQ201410576586
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2014年10月24日 优先权日:2014年10月24日
【发明者】尤为 申请人:无锡伊佩克科技有限公司