去除烟道气中的二氧化硫的方法与装置与流程

1.本揭露关于除去烟道气中的二氧化硫，但实质上不影响烟道气中二氧化碳浓度的方法。


背景技术：

2.习知技术自含二氧化硫的烟道气回收二氧化碳，一般采用胺类作为吸收剂以吸收二氧化碳。然而胺类吸收剂也会吸收二氧化硫而无法脱除，造成吸收剂的效率越来越差而无法重复使用，这将损失吸收剂而提高回收成本。
3.另一种习知技术采用碱性水溶液去除烟道气中的二氧化硫，再以胺类吸收剂吸收二氧化碳。然而碱性水溶液除了去除二氧化硫亦会吸收二氧化碳，因此降低了吸收剂回收二氧化碳的回收率。
4.综上所述，目前亟需新的方法除去烟道气中的硫而不影响烟道气中的二氧化碳浓度。


技术实现要素：

5.本揭露一实施例提供去除烟道气中的二氧化硫的方法，包括：取第一吸收剂洗涤烟道气，以去除烟道气中的二氧化硫而实质上不去除烟道气中的二氧化碳，其中第一吸收剂包括：(1)碱金族金属的氢氧化物、碱金族金属的碳酸氢化物、碱土族金属的氢氧化物、碱土族金属的碳酸氢化物、或上述的组合；以及(2)多元有机酸；其中第一吸收剂的ph值为5至6，且第一吸收剂洗涤烟道气时的ph值为4.1至5.5。
6.在一些实施例中，洗涤前的烟道气中的二氧化硫的含量为10ppm至200ppm，而二氧化碳的含量为5体积％至25体积％。
7.在一些实施例中，洗涤后的烟道气中的二氧化硫的含量为0.1ppm至1.0ppm，而二氧化碳的含量为5体积％至25体积％。
8.在一些实施例中，(2)多元有机酸包括柠檬酸、苹果酸、酒石酸、草酸、或上述的组合。
9.在一些实施例中，第一吸收剂的浓度为10wt％至30wt％。
10.在一些实施例中，上述方法还包括：以第二吸收剂吸收洗涤后的烟道气中的二氧化碳，以形成富含二氧化碳的液体，其中第二吸收剂包括乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、n-甲基乙醇胺、2-胺基-2-甲基-1丙醇、哌嗪、或上述的组合，且富含二氧化碳的液体的ph值为8至9。
11.在一些实施例中，第二吸收剂的浓度为10wt％至35wt％，且ph值为9.5至10.5。
12.在一些实施例中，上述方法还包括加热富含二氧化碳的液体到100℃至120℃以收集二氧化碳，且加热富含二氧化碳的液体后所得的第二吸收剂的ph值为9.5至10.5。
13.本揭露一实施例提供的去除烟道气中的二氧化硫的装置，包括洗涤塔，其包括：第一进气口，通入烟道气；第一喷洒头，提供第一吸收剂洗涤烟道气，以去除烟道气中的二氧
化硫而实质上不去除烟道气中的二氧化碳；以及第一排气口，排出洗涤后的烟道气，其中第一吸收剂包括：(1)碱金族金属的氢氧化物、碱金族金属的碳酸氢化物、碱土族金属的氢氧化物、碱土族金属的碳酸氢化物、或上述的组合；以及(2)多元有机酸；其中第一吸收剂的ph值为5至6，且第一吸收剂洗涤烟道气时的ph值为4.1至5.5。
14.在一些实施例中，上述装置还包括吸收塔，其包括：第二进气口，连接至第一排气口以自洗涤塔接收洗涤后的烟道气；第二喷洒头，提供第二吸收剂吸收洗涤后的烟道气中的二氧化碳以形成富含二氧化碳的液体与尾气；以及第二排气口，排出尾气，其中第二吸收剂包括乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、n-甲基乙醇胺、2-胺基-2-甲基-1丙醇、哌嗪、或上述的组合。
15.在一些实施例中，上述装置还包括：气提塔，其包括：进液口，自吸收塔接收富含二氧化碳的液体；加热装置，加热富含二氧化碳的液体而形成第二吸收剂与二氧化碳；排液口，将第二吸收剂输送至吸收塔的第二喷洒头；以及收集装置，收集二氧化碳。
附图说明
16.图1是本发明一实施例中，回收二氧化碳的装置示意图。
17.【符号说明】
18.δ:加热装置
19.co2:二氧化碳
20.100:洗涤塔
21.105:烟道气
22.105’:洗涤后的烟道气
23.105”:尾气
24.115:第一进气口
25.120:第一喷洒头
26.125:第一吸收剂
27.127:处理单元
28.129,320:进液口
29.130:第一排气口
30.200:吸收塔
31.215:第二进气口
32.220:第二喷洒头
33.225:第二吸收剂
34.230:富含二氧化碳的液体
35.240:第二排气口
36.300:气提塔
37.330:排液口
38.340:收集装置
39.1000:装置
具体实施方式
40.本发明一实施例提供去除烟道气中的二氧化硫的装置1000，如图1所示。装置1000包括洗涤塔100，其包括：第一进气口115以通入烟道气105。在一些实施例中，烟道气105中的二氧化硫的含量为10ppm至200ppm，而二氧化碳的含量为5体积％至25体积％。若烟道气105的二氧化硫含量过高，则容易腐蚀下游设备以及使胺类吸收剂劣化。若烟道气105的二氧化碳含量过低，则回收价值不足。
41.如图1所示，洗涤塔100具有第一喷洒头120，可提供第一吸收剂125洗涤烟道气105，以去除烟道气105中的二氧化硫而实质上不去除烟道气105中的二氧化碳。第一喷洒头120可将液状的第一吸收剂125分成更小的液滴以增加烟道气105与第一吸收剂125的接触面积，进而增加除硫效果。另一方面，可高速旋转第一喷洒头120，使第一分散剂125以超重力的方式分散成更微细的液滴。
42.在一些实施例中，第一吸收剂125包括：(1)碱金族金属的氢氧化物、碱金族金属的碳酸氢化物、碱土族金属的氢氧化物、碱土族金属的碳酸氢化物、或上述的组合；以及(2)多元有机酸。举例来说，(1)碱金族金属的氢氧化物、碱金族金属的碳酸氢化物、碱土族金属的氢氧化物、碱土族金属的碳酸氢化物、或上述的组合可为氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化镁、氢氧化钙、碳酸氢钠、碳酸氢镁、其他类似的碱类、或上述的组合。在一实施例中，可采用氢氧化钠搭配(2)多元有机酸。举例来说，(2)多元有机酸包括柠檬酸、苹果酸、酒石酸、草酸、或上述的组合。在一些实施例中，(2)多元有机酸可采用柠檬酸。在一些实施例中，第一吸收剂125的浓度为10wt％至30wt％。若第一吸收剂125的浓度过低，则第一吸收剂消耗量大，且易使烟道气的二氧化硫跑到下游吸收塔。若第一吸收剂125的浓度过高，则易使烟道气的二氧化碳也被第一吸收剂吸收，最终使得二氧化碳回收率降低。
43.值得注意的是，若是采用醋酸等一元有机酸，则无法有效达到本揭露所述的功效：去除烟道气中的二氧化硫而实质上不影响二氧化碳的浓度。另一方面，第一吸收剂125的ph值为5至6，且第一吸收剂125洗涤烟道气105时的ph值为4.1至5.5。若第一吸收剂125的ph值过小，则第一吸收剂125洗涤烟道气105时的ph值容易过小。若第一吸收剂125的ph值过大，则第一吸收剂125除了去除烟道气105中的二氧化硫以外，还会减少烟道气105中的二氧化碳浓度。若第一吸收剂125洗涤烟道气105时的ph过小，则无法有效去除烟道气105中的二氧化硫。若第一吸收剂125洗涤烟道气105时的ph值过大，则第一吸收剂125除了去除烟道气105中的二氧化硫以外，还会减少烟道气105中的二氧化碳浓度。
44.可以理解的是，烟道气105比第一吸收剂125更偏向酸性，因此第一吸收剂125在与烟道气105接触时的ph值会降低。另一方面，第一吸收剂125洗涤烟道气105时的ph值，可由烟道气105的进气速率与第一喷洒头120施加第一吸收剂125的流速所控制。举例来说，当烟道气105的进气速率越大及/或第一喷洒头120施加第一吸收剂125的流速越慢，则ph值越小。当烟道气105的进气速率越小及/或第一喷洒头120施加第一吸收剂125的流速越快，则ph值越大。
45.如图1所示，洗涤塔100亦包括第一排气口130，以排出洗涤后的烟道气105’。在一些实施例中，洗涤后的烟道气105’中的二氧化硫的含量为0.1ppm至1.0ppm，而二氧化碳的含量为5体积％至25体积％(实质上等于烟道气105中的二氧化碳含量)。另一方面，洗涤烟道气105之后的第一吸收剂125可回收，经处理单元127去除亚硫酸盐后由进液口129添加新
鲜的吸收剂即可重新使用。
46.在一些实施例中，装置1000还包括吸收塔200，其包括：第二进气口215，连接至第一排气口130以自洗涤塔100接收洗涤后的烟道气105’。吸收塔200亦包括第二喷洒头220，提供第二吸收剂225吸收洗涤后的烟道气105’中的二氧化碳，以形成富含二氧化碳的液体230与尾气105”。第二喷洒头220可将液状的第二吸收剂225分成更小的液滴以增加洗涤后的烟道气105’与第二吸收剂225的接触面积，进而增加吸收二氧化碳的效果。另一方面，可高速旋转第二喷洒头220，使第二分散剂225以超重力的方式分散成更微细的液滴。
47.在一些实施例中，吸收塔200包括第二排气口240以排出尾气105”。尾气105”中的二氧化碳浓度比烟道气105中的二氧化碳浓度降低约80％，即第二吸收剂225可有效吸收洗涤后的烟道气105’中的二氧化碳。在一些实施例中，第二吸收剂225包括乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、n-甲基乙醇胺、2-胺基-2-甲基-1丙醇、哌嗪、或上述的组合。举例来说，第二吸收剂225可为乙醇胺，或2-胺基-2-甲基-1丙醇与哌嗪的混合物。在一些实施例中，第二吸收剂225的浓度为10wt％至35wt％，且ph值为9.5至10.5。若第二吸收剂225的浓度过低，则吸收效率不好，二氧化碳的回收率降低。若第二吸收剂225的浓度过高，则吸收剂粘度高，会增加泵浦输送困难。若第二吸收剂225的ph值过低，则吸收二氧化碳的效率不好，二氧化碳的回收率会降低。若第二吸收剂225的ph值过高，则吸收二氧化碳的效率较高，但也代表需要更多的热能将二氧化碳从吸收剂脱除。在一些实施例中，富含二氧化碳的液体230的ph值为8至9。可以理解的是，洗涤后的烟道气105’呈酸性，因此第二吸收剂225在吸收洗涤后的烟道气105’之后，形成的富含二氧化碳的液体230的ph值会下降。若富含二氧化碳的液体230的ph值过低，则代表吸收二氧化碳越接近饱和。若富含二氧化碳的液体230的ph值过高，则吸收二氧化碳的量越少。
48.在一些实施例中，上述装置1000还包括：气提塔300，其包括：进液口320，以自吸收塔200接收富含二氧化碳的液体230。气提塔300亦包括加热装置δ，以加热富含二氧化碳的液体230到100℃至120℃而形成第二吸收剂225与二氧化碳co2。加热后所得的第二吸收剂225的ph值为约9.5至10.5。气提塔300亦包括排液口330，将第二吸收剂225输送至吸收塔200的第二喷洒头220以再次吸收洗涤后的烟道气105’中的二氧化碳。气提塔300亦包括收集装置340以收集二氧化碳co2。
49.可以理解的是，上述装置1000的洗涤塔100可用于去除烟道气中的二氧化硫而实质上不影响烟道气中的二氧化碳浓度。上述洗涤塔100除了连接至吸收塔200，亦可连接至其他设备而不限于吸收塔200，端视需求而定。类似地，吸收塔200除了连接至气提塔300，亦可连接至其他设备而不限于气提塔300，端视需求而定。此外，本技术领域中具有通常知识者应理解除了在洗涤塔100中去除烟道气中的二氧化硫之外，亦可采用任何合适设备去除烟道气中的二氧化硫，而不限于洗涤塔100。类似地，本技术领域中具有通常知识者除了在吸收塔200中吸收洗涤后的烟道气中的二氧化碳以外，亦可采用任何合适设备吸收二氧化碳，而不限于吸收塔200。类似地，本技术领域中具有通常知识者除了在气提塔300中收集二氧化碳以外，亦可采用任何合适设备收集二氧化碳，而不限于气提塔300。
50.为让本揭露的上述内容和其他目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下：
51.[实施例]
[0052]
在以下实施例中，洗涤塔、吸收塔、与气提塔的相对关系，以及烟道气、第一吸收剂、第二吸收剂的提供方式可参考图1与上述说明。另一方面，烟道气的组成含约13.5体积％的二氧化碳与约20ppm的二氧化硫，且烟道气流量为80l/min。
[0053]
实施例1
[0054]
取柠檬酸与氢氧化钠调配成ph值约5的第一吸收剂，且柠檬酸为约14wt％。将烟道气通入洗涤塔后，以喷洒头将第一吸收剂喷洒至烟道气以除去二氧化硫，且此除硫程序的ph值为约4.8。吸收二氧化硫的第一吸收剂在去除亚硫酸盐后，可加入新鲜的第一吸收剂后再次使用。第一吸收剂的用量约为20l/h。经上述除硫程序后的烟道气含13.4体积％至13.5体积％的二氧化碳，与约0.1ppm至0.3ppm的二氧化硫。由上述可知，除硫程序的ph值与第一吸收剂的组成，可有效去除烟道气中的二氧化硫，而实质上不影响二氧化碳的浓度。
[0055]
接着将除硫后的烟道气通入吸收塔，并取30wt％的乙醇胺溶液(ph值为约10)作为第二吸收剂以吸收洗涤后的烟道气中的二氧化碳，进而形成富含二氧化碳的液体(ph值为约8至9)。经第二吸收剂处理后的烟道气可排放至大气中。第二吸收剂的用量约为240ml/分钟。
[0056]
接着将富含二氧化碳的液体通入气提塔，并加热富含而氧化碳的液体到100℃至120℃，以脱除二氧化碳而得回收的第二吸收剂(ph值为约10)。将回收的第二吸收剂再次导入吸收塔，以吸收除硫后的烟道气中的二氧化碳。可收集脱除的二氧化碳，其二氧化碳回收率为约80％。
[0057]
实施例2
[0058]
取柠檬酸与氢氧化钠调配成ph值约5的第一吸收剂，且柠檬酸为约16wt％。将烟道气通入洗涤塔后，以喷洒头将第一吸收剂喷洒至烟道气以除去二氧化硫，且此除硫程序的ph值为约4.2。吸收二氧化硫的第一吸收剂在去除亚硫酸盐后，可加入新鲜的第一吸收剂后再次使用。第一吸收剂的用量约为20l/h。经上述除硫程序后的烟道气含13.4体积％至13.5体积％的二氧化碳，与约0.1ppm至0.3ppm的二氧化硫。由上述可知，除硫程序的ph值与第一吸收剂的组成，可有效去除烟道气中的二氧化硫，而实质上不影响二氧化碳的浓度。
[0059]
接着将除硫后的烟道气通入吸收塔，并取12wt％的2-胺基-2-甲基-1-丙醇与15wt％的哌嗪溶液(ph值为约10)作为第二吸收剂以吸收洗涤后的烟道气中的二氧化碳，进而形成富含二氧化碳的液体(ph值为约8至9)。经第二吸收剂处理后的烟道气可排放至大气中。第二吸收剂的用量约为240ml/分钟。
[0060]
接着将富含二氧化碳的液体通入气提塔，并加热富含而氧化碳的液体到100℃至120℃，以脱除二氧化碳而得回收的第二吸收剂(ph值为约10)。可将回收的第二吸收剂再次导入吸收塔，以吸收除硫后的烟道气中的二氧化碳。可收集脱除的二氧化碳，其二氧化碳回收率为约80％。
[0061]
实施例3
[0062]
取柠檬酸与氢氧化钠调配成ph值约5.8的第一吸收剂，且柠檬酸为约16wt％。将烟道气通入洗涤塔后，以喷洒头将第一吸收剂喷洒至烟道气以除去二氧化硫，且此除硫程序的ph值为约5.5。吸收二氧化硫的第一吸收剂在去除亚硫酸盐后，可加入新鲜的第一吸收剂后再次使用。第一吸收剂的用量约为20l/h。经上述除硫程序后的烟道气含13.4体积％至13.5体积％的二氧化碳，与约0.1ppm的二氧化硫。由上述可知，除硫程序的ph值与第一吸收
剂的组成，可有效去除烟道气中的二氧化硫，而实质上不影响二氧化碳的浓度。
[0063]
接着将除硫后的烟道气通入吸收塔，并取12wt％的2-胺基-2-甲基-1-丙醇与15wt％的哌嗪溶液(ph值为约10)作为第二吸收剂以吸收洗涤后的烟道气中的二氧化碳，进而形成富含二氧化碳的液体(ph值为约8至9)。经第二吸收剂处理后的烟道气可排放至大气中。第二吸收剂的用量约为240ml/分钟。
[0064]
接着将富含二氧化碳的液体通入气提塔，并加热富含而氧化碳的液体到100℃至120℃，以脱除二氧化碳而得回收的第二吸收剂(ph值为约10)。可将回收的第二吸收剂再次导入吸收塔，以吸收除硫后的烟道气中的二氧化碳。可收集脱除的二氧化碳，其二氧化碳回收率为约80％。
[0065]
实施例4
[0066]
取柠檬酸盐调配成ph值约5.8的第一吸收剂。将烟道气通入洗涤塔后，以喷洒头将第一吸收剂喷洒至烟道气以除去二氧化硫，且此除硫程序的ph值为约4.1。吸收二氧化硫的第一吸收剂在去除亚硫酸钠后，可加入新鲜的第一吸收剂后再次使用。第一吸收剂的用量约为20l/h。经上述除硫程序后的烟道气含13.4体积％至13.5体积％的二氧化碳，与约0.5ppm至约1.0ppm的二氧化硫。由上述可知，除硫程序的ph值与第一吸收剂的组成，可有效去除烟道气中的二氧化硫，而实质上不影响二氧化碳的浓度。
[0067]
接着将除硫后的烟道气通入吸收塔，并取12wt％的2-胺基-2-甲基-1-丙醇与15wt％的哌嗪溶液(ph值为约10)作为第二吸收剂以吸收洗涤后的烟道气中的二氧化碳，进而形成富含二氧化碳的液体(ph值为约8至9)。经第二吸收剂处理后的烟道气可排放至大气中。第二吸收剂的用量约为240ml/分钟。
[0068]
接着将富含二氧化碳的液体通入气提塔，并加热富含而氧化碳的液体到100℃至120℃，以脱除二氧化碳而得回收的第二吸收剂(ph值为约10)。可将回收的第二吸收剂再次导入吸收塔，以吸收除硫后的烟道气中的二氧化碳。可收集脱除的二氧化碳，其二氧化碳回收率为约80％。
[0069]
比较例1
[0070]
取氢氧化钠调配第一吸收剂，且氢氧化钠为约5wt％。将烟道气通入洗涤塔后，以喷洒头将第一吸收剂喷洒至烟道气以除去二氧化硫，且此除硫程序的ph值为约10。吸收二氧化硫的第一吸收剂在去除亚硫酸钠后，可加入新鲜的第一吸收剂后再次使用。第一吸收剂的用量约为20l/h。经上述除硫程序后的烟道气含10.0体积％至11.1体积％的二氧化碳，与约0.1ppm的二氧化硫。由上述可知，除硫程序的ph值与第一吸收剂的组成，可有效去除烟道气中的二氧化硫，并降低烟道气中的二氧化碳浓度。
[0071]
接着将除硫后的烟道气通入吸收塔，并取30wt％的乙醇胺溶液(ph值为约10)作为第二吸收剂以吸收洗涤后的烟道气中的二氧化碳，进而形成富含二氧化碳的液体(ph值为约8至9)。经第二吸收剂处理后的烟道气可排放至大气中。第二吸收剂的用量约为240ml/分钟。
[0072]
接着将富含二氧化碳的液体通入气提塔，并加热富含而氧化碳的液体到100℃至120℃，以脱除二氧化碳而得回收的第二吸收剂(ph值为约10)。可将回收的第二吸收剂再次导入吸收塔，以吸收除硫后的烟道气中的二氧化碳。可收集脱除的二氧化碳，其二氧化碳回收率为约63％。
[0073]
比较例2
[0074]
取柠檬酸与氢氧化钠调配成ph值约5的第一吸收剂，且柠檬酸为约20wt％。将烟道气通入洗涤塔后，以喷洒头将第一吸收剂喷洒至烟道气以除去二氧化硫，且此除硫程序的ph值为约4.0。吸收二氧化硫的第一吸收剂在去除亚硫酸钠后，可加入新鲜的第一吸收剂后再次使用。第一吸收剂的用量约为20l/h。经上述除硫程序后的烟道气含13.4体积％至13.5体积％的二氧化碳，与约5ppm至约10ppm的二氧化硫。由上述可知，除硫程序的ph值与第一吸收剂的组成，无法有效去除烟道气中的二氧化硫。
[0075]
接着将除硫后的烟道气通入吸收塔，并取12wt％的2-胺基-2-甲基-1-丙醇与15wt％的哌嗪溶液(ph值为约10)作为第二吸收剂以吸收洗涤后的烟道气中的二氧化碳，进而形成富含二氧化碳的液体(ph值为约8至9)。经第二吸收剂处理后的烟道气可排放至大气中。第二吸收剂的用量约为240ml/分钟。
[0076]
接着将富含二氧化碳的液体通入气提塔，并加热富含而氧化碳的液体到100℃至120℃，以脱除二氧化碳而得回收的第二吸收剂(ph值为约10)。可将回收的第二吸收剂再次导入吸收塔，以吸收除硫后的烟道气中的二氧化碳。可收集脱除的二氧化碳，其二氧化碳回收率为约75％。可以理解的是，由于除硫后的烟道气中仍含有大量的二氧化硫，第二吸收剂必然吸收二氧化硫。如此一来，第二吸收剂在多次使用后，其吸收的二氧化硫将越来越多。换言之，此程序需要不断添加新鲜的第二吸收剂而提高成本。
[0077]
虽然本揭露已以数个较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本揭露，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本揭露的精神和范围内，当可作任意的更动与润饰，因此本揭露的保护范围当视所附的权利要求书所界定的范围为准。