一种用羧酸盐水溶液吸收烟气中二氧化硫及同温再生的工艺方法是以羧酸盐水溶液作为吸收剂，在吸收温度为25℃－60℃、烟气中二氧化硫浓度为100ppm－10000ppm条件下，吸收烟气中的二氧化硫气体，然后在与吸收温度相同的温度条件下，并在搅拌条件下，通入硫化氢与吸收剂中的二氧化硫反应生成硫磺，过滤或离心分离回收硫磺，吸收剂得到再生，再生后的吸收剂重复使用。本发明专利技术具有吸收剂成本低，无污染，稳定性好，再生能耗低，二氧化硫实现资源化的优点。
A method of isothermal absorption process of sulfur dioxide and regeneration in flue gas with carboxylic acid salt solution
A carboxylic acid saline solution absorption process of sulfur dioxide in flue gas is isothermal and regeneration using carboxylic acid saline solution as the absorbent, the absorption temperature is 25 DEG C - 60 DEG C, the concentration of sulfur dioxide in flue gas is 100ppm10000ppm conditions, absorption of sulfur dioxide in the flue gas, and then in the same temperature conditions and absorption temperature, and the stirring condition next, pass into the reaction of hydrogen sulfide and sulfur dioxide absorbent, filtration or centrifugation separation and recovery of sulfur absorbent regeneration, absorbent regeneration after repeated use. The invention has the advantages of low cost of absorbent, no pollution, good stability, low regeneration energy consumption, and resource utilization of sulfur dioxide.
【技术实现步骤摘要】
一种用羧酸盐水溶液吸收烟气中二氧化硫及同温再生的工艺方法
本专利技术涉及一种用羧酸盐水溶液吸收烟气中二氧化硫和同温度下对吸收剂再生的工艺方法。技术背景二氧化硫(SO2)是大气污染物中危害较大的污染物之一，主要来自于煤炭的燃烧。我国是一个产煤和用煤大国，煤炭在一次能源消费中占70％左右，其中绝大部分用于直接燃烧。由于煤炭中含有1％左右的硫，因此燃烧过程产生大量的二氧化硫，如果燃烧的烟气直接排放将带来严重的环境问题。另一方面，二氧化硫是生产硫磺和硫酸的化工原料，我国是硫资源相对缺少的国家，每年我国为生产硫酸需进口大量的硫磺和硫酸。例如，2014年我国硫磺进口量为1024万吨，硫酸的进口量为141万吨。因此，对烟气中的二氧化硫进行捕集并回收利用(如制备硫酸或者硫磺)，既能解决环境问题，又能缓解硫和硫酸的进口压力，还有望给企业带来一定的经济效益。目前，燃煤烟气脱硫(FGD)是解决燃煤二氧化硫污染的根本途径。FGD法中石灰石/石膏法已普遍应用且技术成熟，在国内外已经广泛使用。该技术存在的主要缺点：(1)由于脱硫后产生大量低品位石膏，难以利用，成为事实上的二次污染物，在一定程度上制约了该方法的应用；(2)每处理1吨二氧化硫，就要排放0.7吨的二氧化碳，虽然治理了烟气中的二氧化硫污染，但又增加了温室气体二氧化碳的排放；(3)没有实现硫的资源化利用。活性炭吸附烟气中二氧化硫的方法是一种有效的脱硫方法，但吸收过程中烟气的床层阻力较大，且产物是稀硫酸，存在设备的腐蚀问题和吸附剂活性炭再生困难问题。燃煤烟气量大，需要大规模捕集技术。液体吸收法是一种适用于大规模捕集的有效方法。传统的吸收法采用的吸收剂是有机胺，在使用过程中存在较多的问题，一是吸收剂的挥发问题，带来二次污染且使得成本增大；二是设备腐蚀和再生能耗高等问题。近年来离子液体以其独特的性质和优良的吸收、解吸性能，在二氧化硫的捕集和资源化利用方面得到了广泛的研究，也取得了一定的阶段性成果。离子液体是由有机阳离子和无机或有机阴离子构成的、在室温或近室温下呈液态的盐。离子液体吸收烟气中二氧化硫存在的主要问题是：离子液体的成本高，长期使用的稳定性差和再生能耗高等。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种成本低，无污染，稳定性好，再生能耗低的用羧酸盐水溶液吸收烟气中二氧化硫及同温再生的工艺方法。本专利技术的工艺方法利用羧酸盐水溶液作为吸收剂吸收烟气中二氧化硫，然后在吸收温度下，通过与硫化氢进行反应生成硫磺来实现吸收剂的再生以及硫的回收。相比于传统的钙法脱硫方法，本方法既可以避免大量固体废弃物的产生，又可以回收二氧化硫，使其资源化；相比于活性炭吸附二氧化硫的方法，本方法具有：吸收过程中烟气的阻力小，产物是硫磺，没有设备腐蚀问题，且吸收剂的再生既温和又简单；与有机胺吸收法相比较，由于羧酸盐为离子型化合物，在所使用的温度范围内没有挥发性，不存在吸收剂挥发造成的二次污染问题和成本增加问题，当然也避免了设备腐蚀和再生能耗高的问题；相比于离子液体吸收法而言，本专利技术使用的羧酸盐吸收剂具有离子液体作为吸收剂吸收二氧化硫的特性，且价格低廉，加之同温度再生，因此再生能耗低，运行成本更低。本专利技术的工艺方法的显著特点：吸收剂在吸收二氧化硫后，不用改变吸收剂的温度直接与硫化氢反应生成硫磺，即不用对体系进行加热，在与吸收温度相同的温度下对吸收剂进行再生，节省能量；由于吸收剂始终是在低温下操作，避免了高温下吸收剂性能的衰减，延长了吸收剂的使用寿命。本专利技术的羧酸盐水溶液吸收剂吸收二氧化硫的原理为：在吸收温度下，二氧化硫溶于水中，形成亚硫酸；亚硫酸的酸性比羧酸的酸性强，因此，发生强酸制弱酸反应，即亚硫酸和羧酸盐发生复分解反应，生成亚硫酸碱金属盐和羧酸，在含水的吸收剂体系形成包含亚硫酸根、亚硫酸氢根、碱金属离子、羧酸根、氢离子和羧酸等的缓冲溶液，能高容量吸收二氧化硫。吸收二氧化硫后吸收剂的再生原理为：在与吸收温度相同的温度下，硫化氢可以与吸收剂中的二氧化硫反应生成固体硫磺，而硫化氢几乎不被吸收剂吸收，固体硫磺通过过滤或离心分离的方法实现分离，吸收剂得到再生；在该反应过程中二氧化硫被吸收剂活化，易与硫化氢发生反应生成硫磺。本专利技术的目的是采用如下技术方案来实现的。本专利技术的工艺是以羧酸盐水溶液作为吸收剂，在吸收温度为25℃－60℃、烟气中二氧化硫浓度为100ppm－10000ppm)(体积分数)条件下，吸收烟气中的二氧化硫气体，然后在与吸收温度相同的温度以及搅拌条件下，利用硫化氢与吸收剂中二氧化硫反应生成硫磺，回收硫磺，再生后的羧酸盐水溶液重复使用。如上所述的羧酸盐为乙酸钠、乙酸钾、乳酸钠、乳酸钾、丙二酸钠或丁二酸钠中的一种或几种。如上所述的羧酸盐水溶液的浓度为30wt％－60wt％。当羧酸盐的浓度高于60wt％时，羧酸盐水溶液接近其饱和浓度，可能会出现过饱和状态，存在堵塞管路的风险，另一方面，羧酸盐水溶液的黏度显著上升，对传质和输运不利。当羧酸盐浓度低于30wt％时，有效吸收剂成分羧酸盐的含量降低，虽然每摩尔羧酸盐吸收二氧化硫的量变化不大，但单位质量吸收剂吸收二氧化硫的量显著下降，大量惰性组分水的循环使得运行成本加大。羧酸盐浓度在30wt％－60wt％范围内时，羧酸盐未达到饱和，不会出现固体，水的作用一方面可以降低吸收剂的黏度，有利于传质，另一方面可与烟气中的水分达到平衡，避免吸收大量的烟气中的水分，再生过程中也就免去除水分的能耗了。如上所述的硫化氢与吸收剂中二氧化硫反应中硫化氢的压力为1atm－8atm。当硫化氢的压力过高(高于8atm)，会增加设备的投资；硫化氢的压力小于1atm时，二氧化硫与硫化氢的反应时间过长，影响单位时间、单位体积的反应效率。如上所述的二氧化硫与硫化氢的反应时间为10min－60min。如上所述的回收硫磺采用过滤或者离心分离的方式分离回收。二氧化硫与硫化氢的反应产物为大颗粒的固体硫磺，因此可以采用过滤或者离心分离的方式分离进行有效分离，使得吸收剂得到再生。本专利技术与现有技术相比，本专利技术具备以下有益效果。1、与传统的石灰石/石膏脱除烟气中二氧化硫法相比，本专利技术采用羧酸盐水溶液为吸收剂，不仅能脱除烟气中的二氧化硫，而且可以将其转化为硫磺，实现二氧化硫的资源化，同时没有废水和固体废弃物产生。2、与传统的活性炭吸附烟气中二氧化硫的方法相比，本专利技术采用液相法脱除烟气中二氧化硫，烟气阻力小，有利于规模化应用；吸收剂再生容易；没有腐蚀性。3、与有机胺吸收烟气二氧化硫的方法比较，本专利技术采用羧酸盐为吸收剂，既解决了吸收剂挥发的问题，避免了吸收剂挥发带来的二次污染问题和吸收剂损失增加的成本问题。在吸收剂的再生方面也有创新，吸收二氧化硫后的有机胺需要通过加热和减压实现再生，而本专利技术所用吸收剂的再生方法不涉及加热和减压过程，再生是在与吸收温度相同条件下实现，再生能耗低，吸收剂的使用寿命长。4、与离子液体吸收烟气二氧化硫的方法比较，本专利技术采用羧酸盐水溶液为吸收剂，吸收剂成本低；目前报道的离子液体吸收二氧化硫后需要加热和减压再生，而本专利技术的再生方法不涉及加热和减压，再生温度与吸收温度相同，因此再生能耗低，吸收剂的使用寿命长。5、本专利技术的烟气中二氧化硫的脱除方法的优点为：不产生或者产生很少量的废水(烟气的预冷却过程产生本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用羧酸盐水溶液吸收烟气中二氧化硫及同温再生的工艺方法，其特征在于包括如下步骤：以羧酸盐水溶液作为吸收剂，在吸收温度为25℃－60℃、烟气中二氧化硫浓度为100ppm－10000ppm）条件下，吸收烟气中的二氧化硫气体，然后在与吸收温度相同的温度以及搅拌条件下，利用硫化氢与吸收剂中二氧化硫反应生成硫磺，回收硫磺，再生后的羧酸盐水溶液重复使用。
【技术特征摘要】
1.一种用羧酸盐水溶液吸收烟气中二氧化硫及同温再生的工艺方法，其特征在于包括如下步骤：以羧酸盐水溶液作为吸收剂，在吸收温度为25℃－60℃、烟气中二氧化硫浓度为100ppm－10000ppm）条件下，吸收烟气中的二氧化硫气体，然后在与吸收温度相同的温度以及搅拌条件下，利用硫化氢与吸收剂中二氧化硫反应生成硫磺，回收硫磺，再生后的羧酸盐水溶液重复使用。2.如权利要求1所述的一种用羧酸盐水溶液吸收烟气中二氧化硫及同温再生的工艺方法，其特征在于所述的羧酸盐为乙酸钠、乙酸钾、乳酸钠、乳酸钾、丙二酸钠、丁二酸钠中的一种或几种。3.如权利要求1所述的一种用羧酸...
【专利技术属性】
技术研发人员：侯玉翠，
申请(专利权)人：太原师范学院，
类型：发明
国别省市：山西,14
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