一种相变捕集SO2的吸收液的制作方法

文档序号:11240806阅读:920来源:国知局

本发明涉及燃煤烟气中so2捕集、分离、回收技术,具体涉及一类新型的咪唑衍生物相变吸收液,属于节能减排及气体净化领域。



背景技术:

随着我国工业化进程的不断加快,环境质量也不断恶化,环境问题逐渐成为了人们关注的焦点。近年来,我国部分地区酸雨、灰霾和光化学烟雾等区域性大气污染问题日益突出,严重威胁群众健康,影响环境安全。so2是形成酸雨和灰霾的重要前体物。目前,我国大气污染排放负荷巨大,so2排放量居世界首位,大气环境污染十分严重。《国家环境保护“十二五”规划》中规定,到2015年,主要污染物排放总量显著减少,so2排放量控制在2086.4万吨以内,比2010年削减8%,同时我国对烟气中so2的排放标准也越来越严格,将从2003年的400mg/m3降低为2011年的100mg/m3。因此开发出脱硫效率高、经济环保、适应性强的烟气脱硫工艺势在必行。

烟气脱硫是目前控制大气中二氧化硫排放浓度与总量最有效、应用最广范的脱硫技术。传统烟气脱硫包括钙法烟气脱硫法、双碱法、氧化镁法、氨吸收法和海水脱硫法等,但存在严重的环境污染问题,且很难工业化。新型烟气脱硫技术微生物法脱硫、尿素法、有机胺再生法、离子液体脱硫等。其中离子液体稳定性好、吸收量大、可重复使用,且利于so2的富集和资源化。但解吸条件苛刻,在高温下不易完全解吸,且解吸能耗高,不利于离子液体再生和循环使用。有机胺烟气脱硫脱硫效率高、吸收剂具有较好的稳定性和低起泡性。但高温解吸过程溶质易挥发并生成部分热稳定性盐,溶剂损失严重有效利用率不高。

bara报道利用咪唑衍生物弱碱性上的氮原子吸收so2得到固体或液体产物,伴随着吸收产物的生成,导致吸收体系粘度变大,阻碍了吸收反应的进行,且解吸时需要将整个吸收体系加热到解吸温度,再生能耗高。咪唑类离子液体粘度大,不利于传质,且解吸条件苛刻,在高温下不易完全解吸,且解吸能耗高,不利于离子液体再生和循环使用。



技术实现要素:

本发明目的在于解决现有技术的不足,提供一种吸收性能优越且能有效降低解析能耗的新型烟气脱硫技术;即提供了一种相变吸收so2的吸收液,其由咪唑衍生物与有机溶剂组成,其中咪唑衍生物的含量为质量分数20-30%。

所述的咪唑衍生物为1-甲基咪唑、1,2-二甲基咪唑、1-丙基-2-甲基咪唑、1-(2-甲氧基乙基)-咪唑、1-(2-甲氧基乙基)-4-甲基-咪唑、1-(2-(2-甲氧基乙氧基)乙基)-咪唑中的一种。

所述有机溶剂为醇类溶剂、醚类溶剂、酮类溶剂、酯类溶剂中的任意一种。

所述的醇类溶剂为丙醇、正丁醇、庚醇、乙二醇中的一种。

所述的醚类溶剂为乙醚、二乙二醇二甲醚、三乙二醇二甲醚,聚乙二醇二甲醚中的一种。

所述的酮类溶剂为n-甲基吡咯烷酮、n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基甲酰胺中的一种。

所述的酯类溶剂为碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯中的一种。

所述吸收液以咪唑衍生物作为吸收剂,并溶于有机溶剂中可降低吸收液的粘度,从而促进so2吸收的传质过程,提高吸收速度。

本发明所述的(咪唑衍生物)溶于有机溶剂所组成的吸收液适用于工业燃煤烟气、冶金行业烟气、硫酸厂废气、轮船尾气、机动车尾气等不同浓度的so2气体捕集及净化分离。

有机溶剂与吸收剂互配形成吸收液,能有效地降低吸收液的粘度;有机溶液相变吸收so2后分为液液或液固两相,上相只含有机溶剂,下相为富集so2的溶液或固体。再生时只需将下相富含so2的富液或固相产物送入再生塔,减少了解吸时溶液的处理量,从而降低解吸能耗,上相中的有机溶剂回收可以循环吸收so2。因此,我们选用高沸点、低粘度的溶剂与接枝不同官能团的吸收剂互配,以期达到液液或液固分相的目的。这种相变吸收液吸收so2,具有分相速度快,再生能耗低,且不存在降解和腐蚀等问题,因此具有巨大的节能潜力,适宜于作为燃煤烟气中so2捕集的化学吸收剂。

本发明的优点如下:

(1)咪唑衍生物等摩尔吸收so2,具有较高的吸收负载量和吸收速率,且分相速度快。

(2)所选用的有机溶剂具有相对较高的沸点和较低的粘度,且醚和酮中分别含有醚基和羰基,这类基团能促进其与so2发生的路易斯酸/碱作用,从而提高了so2在其中的溶解度;

(3)所述吸收液吸收so2后能很好地实现液液或液固相变,分相后的富液(即吸收了so2的咪唑衍生物)送入再生塔再生解吸,贫液(即有机溶剂)返回吸收塔循环吸收so2,此过程减少了处理量,从而有效的降低了解析能耗;

(4)本发明利用咪唑衍生物弱碱性上的氮原子吸收so2,因此吸收产物容易解析,将富集的so2作为气态so2的替代物合成有机化学品,从而提高硫元素的附加值。解析后的咪唑衍生物返回吸收塔循环吸收so2。

具体实施方式

以咪唑衍生物做为吸收剂溶于有机溶剂吸收so2具体操作如下,所述内容不限于以下实施方式,可在不脱离本发明的思路与条件下做出合理的改变。

实施例1:

常温常压下,配制1-甲基咪唑/丙醇混合溶液置于50ml离心管中,其中1-甲基咪唑的质量分数为30%,so2通过气体质量流量控制器控制通入离心管中,反应10min,离心分离;本实施例中所形成的液固两相中固相产物中so2含量可达到质量分数95.0%。

实施例2:

常温常压下,配制1,2-二甲基咪唑/正丁醇混合溶液置于50ml离心管中,其中1,2-二甲基咪唑的质量分数为25%,so2通过气体质量流量控制器控制通入离心管中,反应10min,离心分离。本实施例中所形成的液固两相中固相产物中so2含量可达到质量分数96.5%。

实施例3

常温常压下,配制1-丙基-2-甲基咪唑/庚醇混合溶液置于50ml离心管中,其中1-丙基-2-甲基咪唑的质量分数为20%,so2通过气体质量流量控制器控制通入离心管中,反应10min,离心分离。本实施例中所形成的液固两相中固相产物中so2含量可达到质量分数97.2%。

实施例4

常温常压下,配制1-(2-甲氧基乙基)-咪唑/乙醚混合溶液置于50ml离心管中,其中1-(2-甲氧基乙基)-咪唑的质量分数为30%,so2通过气体质量流量控制器控制通入离心管中,反应10min,离心分离。本实施例中所形成的液液两相中液相产物中so2含量可达到质量分数95.2%。

实施例5

常温常压下,配制1-(2-甲氧基乙基)-4-甲基-咪唑/二乙二醇二甲醚混合溶液置于50ml离心管中,其中1-(2-甲氧基乙基)-4-甲基-咪唑的质量分数为25%,so2通过气体质量流量控制器控制通入离心管中,反应10min,离心分离。本实施例中所形成的液液两相中液相产物中so2含量可达到质量分数96.1%。

实施例6

常温常压下,配制1-(2-(2-甲氧基乙氧基)乙基)-咪唑/三乙二醇二甲醚混合溶液置于50ml离心管中,其中1-(2-(2-甲氧基乙氧基)乙基)-咪唑的质量分数为20%,so2通过气体质量流量控制器控制通入离心管中,反应10min,离心分离。本实施例中所形成的液液两相中液相产物中so2含量可达到质量分数97.0%。

实施例7

常温常压下,配制1-甲基咪唑/n-甲基吡咯烷酮混合溶液置于50ml离心管中,其中1-甲基咪唑的质量分数为30%,so2通过气体质量流量控制器控制通入离心管中,反应10min,离心分离。本实施例中所形成的液固两相中固相产物中so2含量可达到质量分数95.5%。

实施例8

常温常压下,配制1,2-二甲基咪唑/n,n-二甲基甲酰胺混合溶液置于50ml离心管中,其中1,2-二甲基咪唑的质量分数为25%,so2通过气体质量流量控制器控制通入离心管中,反应10min,离心分离。本实施例中所形成的液固两相中固相产物中so2的含量可达到质量分数97.5%。

实施例9

常温常压下,配制1-丙基-2-甲基咪唑/n,n-二甲基乙酰胺混合溶液置于50ml离心管中,其中1-丙基-2-甲基咪唑的质量分数为20%,so2通过气体质量流量控制器控制通入离心管中,反应10min,离心分离。本实施例中所形成的液固两相中固相产物中so2的含量可达到质量分数97.1%。

实施例10

常温常压下,配制1-(2-甲氧基乙基)-咪唑/碳酸二甲酯混合溶液置于50ml离心管中,其中1-(2-甲氧基乙基)-咪唑的质量分数为30%,so2通过气体质量流量控制器控制通入离心管中,反应10min,离心分离。本实施例中所形成的液液两相中液相产物中so2的含量可达到质量分数96.2%。

实施例11

常温常压下,配制1-(2-甲氧基乙基)-4-甲基-咪唑/碳酸二乙酯混合溶液置于50ml离心管中,其中1-(2-甲氧基乙基)-4-甲基-咪唑的质量分数为25%,so2通过气体质量流量控制器控制通入离心管中,反应10min,离心分离。本实施例中所形成的液液两相中液相产物中so2的含量可达到质量分数96.9%。

实施例12

常温常压下,配制1-(2-(2-甲氧基乙氧基)乙基)-咪唑/碳酸乙烯酯混合溶液置于50ml离心管中,其中1-(2-(2-甲氧基乙氧基)乙基)-咪唑的质量分数为20%,so2通过气体质量流量控制器控制通入离心管中,反应10min,离心分离。本实施例中所形成的液液两相中液相产物中so2的含量可达到质量分数97.3%。

实施例13

常温常压下,配制1,2-二甲基咪唑/碳酸丙烯酯混合溶液置于50ml离心管中,其中1,2-二甲基咪唑的质量分数为25%,so2通过气体质量流量控制器控制通入离心管中,反应10min,离心分离。本实施例中所形成的液固两相中固相产物中so2的含量可达到质量分数97.0%。

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