一种湿法烟气脱硫的方法与流程

本发明属于大气污染物治理领域，具体涉及一种湿法烟气脱硫的方法。

背景技术：

so2是燃煤锅炉排放的主要大气污染物之一，对人类健康和生态环境造成了巨大威胁。燃煤烟气脱硫一直是大气污染物治理的重点。目前，烟气脱硫的方法多达百余种，常见的有石灰石-石膏法、氨法、双碱法等。上述方法脱硫效率均较高、工艺成熟，但均存在投资运行成本高、占地面积大、产物难以资源化利用等缺点。因此，迫切需要开发新型烟气脱硫技术。

离子液体脱硫是近年来出现的一种烟气脱硫新技术，其基本思路是以黏度较小的(纯)离子液体为吸收剂，对烟气中的so2进行吸收；吸收饱和后，在高温减压条件下解析吸收液，得到再生离子液体及纯so2气体。例如文献(chemicalengineeringjournal,2011,175:324-329；cn102068876a；化工学报，2014，65(2)：599-604)都报道了用离子液体作吸收液进行湿法烟气脱硫。虽然离子液体脱硫可获得很高的脱硫效率，脱硫产物也可实现资源化利用，但存在如下问题：吸收液只限于黏度较低的离子液体；离子液体再生要经过高温减压工艺，能耗大；解析得到的so2要经过复杂的制酸(或制硫磺)工艺才能实现脱硫产物资源化利用。

上述问题极大限制了离子液体脱硫技术的工程应用，因此开发新型离子液体脱硫工艺显得尤为必要与重要。

技术实现要素：

为克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种湿法烟气脱硫的方法，该方法以醇胺类离子液体水溶液为吸收液，对离子液体黏度要求低、吸收液再生及脱硫产物资源化利用工艺简单，具有广阔的工程应用前景。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种湿法烟气脱硫的方法，让原烟气从喷淋吸收塔的下部进入，在塔内与吸收液自下而上逆向接触，烟气中的so2被吸收液吸收，最后净烟气从塔的上部排出；当脱硫效率降低后，将吸收液从喷淋吸收塔底部排出，进入吸收液再生系统；在吸收液再生系统中，首先用碱液中和吸收液，然后浓缩、结晶后，再离心分离，获得再生离子液体及硫酸铵副产物；再生离子液体进入喷淋吸收塔进行循环利用；其中，吸收液为离子液体水溶液。

本发明进一步的改进在于，所述离子液体为醇胺类离子液体，离子液体水溶液的质量分数为0.5～5％。

本发明进一步的改进在于，所述醇胺类离子液体为乙醇胺乳酸盐、乙醇胺甲酸盐、二乙醇胺乳酸盐、二乙醇胺甲酸盐中的任一种。

本发明进一步的改进在于，喷淋吸收塔内吸收液温度为40～60℃。

本发明进一步的改进在于，喷淋吸收塔内烟气与吸收液接触时间为3～5s。

本发明进一步的改进在于，喷淋吸收塔内液气比为5～15l/m³。

本发明进一步的改进在于，用碱液中和吸收液至ph值为8～9。

本发明进一步的改进在于，所述碱液为氨水。

本发明进一步的改进在于，浓缩、结晶至固含量为15～20％后再离心分离。

本发明进一步的改进在于，获得再生离子液体的同时还能够获得能够用作化肥的硫酸铵副产物。

与现有技术(石灰石-石膏法、氨法及常规离子液体法)相比，本发明具有如下有益效果：

(1)由于采用离子液体的水溶液作吸收液而非纯离子液体，因此对离子液体的黏度没有要求，同时也极大降低了离子液体的用量。与传统离子液体脱硫相比，so2的脱除并非其直接与离子液体作用，而是先与h2o反应生成h2so3再通过h2so3与离子液体作用来实现脱硫。这就从根本上决定了只需通过简单的酸碱中和就能再生离子液体并获得脱硫产物。很显然，与常见离子液体脱硫工艺相比，本发明提供的方法对离子液体黏度要求低、吸收液再生及脱硫产物资源化利用工艺简单，具有广阔的工程应用前景。

(2)石灰石-石膏法消耗大量石灰石且脱硫产物无法资源化利用，而本发明公开的脱硫方法实现了脱硫产物的资源化利用及脱硫吸收液的循环使用，可显著降低脱硫成本、减少次生污染。

(3)用蒸汽压极低的离子液体代替氨水作吸收液，可显著降低吸收液的损耗；将氨水移出吸收系统，仅将其作为中和剂用于吸收液的再生，避免了氨逃逸和气凝胶问题的产生，同时最大程度降低了氨的使用量。这些均有助于降低脱硫成本，减少次生污染发生。

(4)用离子液体水溶液而非粘度较高的纯离子液体作吸收液，可降低运行成本；用“氨水中和+浓缩结晶+离心分离”技术而非传统的“高温减压解析”技术再生离子液体，不但可降低能耗，而且便于脱硫副产物硫酸铵的资源化利用。

附图说明

图1为本发明的湿法脱硫原理图。

图2为本发明的工艺流程图。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。

该方法主要包括两个工艺流程：以醇胺类离子液体(il，ambn)水溶液为吸收液，在吸收塔内利用淋洗工艺进行烟气脱硫；以碱液(氨水)为中和剂，在中和罐中再生吸收液，并结合浓缩结晶-离心分离等步骤，得到再生离子液体及脱硫产物。

该法脱硫原理如图1所示。由于采用离子液体的水溶液作吸收液而非纯离子液体，因此对离子液体的黏度没有要求，同时也极大降低了离子液体的用量。与传统离子液体脱硫相比，so2的脱除并非其直接与离子液体作用，而是先与h2o反应生成h2so3再通过h2so3与离子液体作用来实现脱硫。这就从根本上决定了只需通过简单的酸碱中和就能再生离子液体并获得脱硫产物。很显然，与常见离子液体脱硫工艺相比，本发明提供的方法对离子液体黏度要求低、吸收液再生及脱硫产物资源化利用工艺简单，具有广阔的工程应用前景。

用烟气分析仪testo350分别测试原烟气和净烟气中so2浓度，按式(1)计算脱硫效率。

η＝(c原-c净)/c原×100％(1)

在式(1)中，η表示脱硫效率，c原表示原烟气中so2浓度，单位为mg/m³；c净表示净烟气中so2浓度，单位为mg/m³

如图2所示，本发明的具体过程为：让原烟气以一定的流量从喷淋吸收塔的下部进入，在塔内与吸收液自下而上逆向接触，烟气中的so2在一定温度下被吸收液吸收，最后净烟气从塔的上部排除。当脱硫效率降低后，将吸收液从喷淋吸收塔底部排除，进入吸收液再生系统。在吸收液再生系统中，首先用氨水中和吸收液至适当ph值，然后浓缩、常温结晶至一定固含量后，再离心分离，即可获得再生离子液体及硫酸铵副产物。再生离子液体进入喷淋吸收塔进行循环利用，副产物可用作化肥。

下面通过具体实施例对本发明进行详细说明。

下面实施例中原烟气为模拟烟气，总流量为6l/min，组成为：1000ppmso2，4％(v/v)o2，n2为载气。

实施例1

让原烟气以一定的流量从喷淋吸收塔的下部进入，在塔内与吸收液自下而上逆向接触，烟气中的so2在一定温度下被吸收液吸收，最后净烟气从塔的上部排除。脱硫效率为95％，当脱硫效率降低后，将吸收液从喷淋吸收塔底部排除，进入吸收液再生系统。在吸收液再生系统中，首先用氨水中和吸收液至ph值为8，然后浓缩、常温(即室温)结晶至固含量(质量含量)为16％后，再离心分离，即可获得再生离子液体及硫酸铵副产物。再生离子液体进入喷淋吸收塔进行循环利用，副产物可用作化肥。再生效果为97％再生。其中，吸收液为新鲜的质量浓度为0.5％的乙醇胺乳酸盐水溶液，喷淋吸收塔内吸收液温度为40℃，喷淋吸收塔内烟气与吸收液接触时间为5s，喷淋吸收塔内液气比为15l/m³。

实施例2

让原烟气以一定的流量从喷淋吸收塔的下部进入，在塔内与吸收液自下而上逆向接触，烟气中的so2在一定温度下被吸收液吸收，最后净烟气从塔的上部排除。脱硫效率为97％，当脱硫效率降低后，将吸收液从喷淋吸收塔底部排除，进入吸收液再生系统。在吸收液再生系统中，首先用氨水中和吸收液至ph值为8，然后浓缩、常温结晶至固含量为15％后，再离心分离，即可获得再生离子液体及硫酸铵副产物。再生离子液体进入喷淋吸收塔进行循环利用，副产物可用作化肥。再生效果为99％再生。其中，吸收液为质量浓度为1％的乙醇胺乳酸盐水溶液，喷淋吸收塔内吸收液温度为50℃，喷淋吸收塔内烟气与吸收液接触时间为4s，喷淋吸收塔内液气比为10l/m³。

实施例3

让原烟气以一定的流量从喷淋吸收塔的下部进入，在塔内与吸收液自下而上逆向接触，烟气中的so2在一定温度下被吸收液吸收，最后净烟气从塔的上部排除。脱硫效率为99％，当脱硫效率降低后，将吸收液从喷淋吸收塔底部排除，进入吸收液再生系统。在吸收液再生系统中，首先用氨水中和吸收液至ph值为8.5，然后浓缩、常温结晶至固含量为18％后，再离心分离，即可获得再生离子液体及硫酸铵副产物。再生离子液体进入喷淋吸收塔进行循环利用，副产物可用作化肥。再生效果为95％再生。其中，吸收液为质量浓度为5％的乙醇胺乳酸盐水溶液，喷淋吸收塔内吸收液温度为60℃，喷淋吸收塔内烟气与吸收液接触时间为3s，喷淋吸收塔内液气比为12l/m³。

实施例4

让原烟气以一定的流量从喷淋吸收塔的下部进入，在塔内与吸收液自下而上逆向接触，烟气中的so2在一定温度下被吸收液吸收，最后净烟气从塔的上部排除。脱硫效率为95％，当脱硫效率降低后，将吸收液从喷淋吸收塔底部排除，进入吸收液再生系统。在吸收液再生系统中，首先用氨水中和吸收液至ph值为9，然后浓缩、常温结晶至固含量为20％后，再离心分离，即可获得再生离子液体及硫酸铵副产物。再生离子液体进入喷淋吸收塔进行循环利用，副产物可用作化肥。再生效果为99％再生。其中，吸收液为质量浓度为0.8％乙醇胺甲酸盐水溶液，喷淋吸收塔内吸收液温度为50℃，喷淋吸收塔内烟气与吸收液接触时间为4s，喷淋吸收塔内液气比为8l/m³。

实施例5

让原烟气以一定的流量从喷淋吸收塔的下部进入，在塔内与吸收液自下而上逆向接触，烟气中的so2在一定温度下被吸收液吸收，最后净烟气从塔的上部排除。脱硫效率为94％，当脱硫效率降低后，将吸收液从喷淋吸收塔底部排除，进入吸收液再生系统。在吸收液再生系统中，首先用氨水中和吸收液至ph值为9，然后浓缩、常温结晶至固含量为17％后，再离心分离，即可获得再生离子液体及硫酸铵副产物。再生离子液体进入喷淋吸收塔进行循环利用，副产物可用作化肥。再生效果为94％再生。其中，吸收液为质量浓度为2.5％乙醇胺甲酸盐水溶液，喷淋吸收塔内吸收液温度为60℃，喷淋吸收塔内烟气与吸收液接触时间为3s，喷淋吸收塔内液气比为12l/m³。

实施例6

让原烟气以一定的流量从喷淋吸收塔的下部进入，在塔内与吸收液自下而上逆向接触，烟气中的so2在一定温度下被吸收液吸收，最后净烟气从塔的上部排除。脱硫效率为98％，当脱硫效率降低后，将吸收液从喷淋吸收塔底部排除，进入吸收液再生系统。在吸收液再生系统中，首先用氨水中和吸收液至ph值为8，然后浓缩、常温结晶至固含量为15％后，再离心分离，即可获得再生离子液体及硫酸铵副产物。再生离子液体进入喷淋吸收塔进行循环利用，副产物可用作化肥。再生效果为96％再生。其中，吸收液为质量浓度为4％二乙醇胺乳酸盐水溶液，喷淋吸收塔内吸收液温度为40℃，喷淋吸收塔内烟气与吸收液接触时间为4s，喷淋吸收塔内液气比为5l/m³。

实施例7

让原烟气以一定的流量从喷淋吸收塔的下部进入，在塔内与吸收液自下而上逆向接触，烟气中的so2在一定温度下被吸收液吸收，最后净烟气从塔的上部排除。脱硫效率为95％，当脱硫效率降低后，将吸收液从喷淋吸收塔底部排除，进入吸收液再生系统。在吸收液再生系统中，首先用氨水中和吸收液至ph值为8.5，然后浓缩、常温结晶至固含量为16％后，再离心分离，即可获得再生离子液体及硫酸铵副产物。再生离子液体进入喷淋吸收塔进行循环利用，副产物可用作化肥。再生效果为97％再生。其中，吸收液为质量浓度为3％二乙醇胺甲酸盐水溶液，喷淋吸收塔内吸收液温度为60℃，喷淋吸收塔内烟气与吸收液接触时间为3s，喷淋吸收塔内液气比为10l/m³。

实施例1-7的具体条件见表1。

表1实施例1-7中具体的条件。

本发明以离子液体水溶液为吸收液，在吸收塔内利用淋洗工艺进行烟气脱硫；在中和罐中利用酸碱中和工艺再生吸收液并回收脱硫产物等流程。当选用0.5-5％的乙醇胺类离子液体作吸收液，在40～60℃、液气比为5～15l/m³、气液接触时间为3～5s时，该方法对烟气中so2的脱除率可高达98％；用氨水中和吸收液后再浓缩、结晶、离心分离可回收离子液体并获得脱硫产物。本发明公开的方法具有污染物脱除效率高且脱除成本低、工艺流程相对简单、副产物可资源化利用，在燃煤烟气净化领域具有广阔的应用前景。