一种吸收二氧化硫的吸收剂及应用和吸收剂再生的方法技术

一种吸收二氧化硫的吸收剂是含有咪唑类化合物和乳酸的水溶液，其中乳酸与咪唑类化合物的质量比为0.05－0.25：1，咪唑类化合物在水溶液中的浓度为10wt%－60wt%。本发明专利技术具有成本低，可回收SO2，可大规模捕集燃煤烟气中SO2的优点。

A Sulfur Dioxide Absorbent and Its Application and Method of Absorbent Regeneration

A sulfur dioxide absorbent is an aqueous solution containing imidazole compounds and lactic acid. The mass ratio of lactic acid to imidazole compounds is 0.05-0.25:1. The concentration of imidazole compounds in aqueous solution is 10 wt%-60 wt%. The invention has the advantages of low cost, recoverable SO2 and large-scale capture of SO2 in coal-fired flue gas.

【技术实现步骤摘要】
一种吸收二氧化硫的吸收剂及应用和吸收剂再生的方法
本专利技术涉及一种吸收二氧化硫的吸收剂及应用和吸收剂再生的方法。
技术介绍
燃煤发电提供了主要的电力能源。然而煤炭中含有硫，因此在燃烧后的烟气中含有大量的SO2。如果将含SO2的烟气直接排放，SO2不仅造成严重的空气污染，而且形成的酸雨也会导致土壤的板结，给农业生产带来危害。另一方面，SO2也是重要的化工资源，可以用于制备硫磺、硫酸，也可以直接用作葡萄酒的添加剂等。随着我国化工行业的快速发展，硫酸和硫磺的市场需求日益增长。然而，我国的硫酸和硫磺行业面临产不足需的局面，需要从国外进口大量的硫酸和硫磺来满足国内市场需求。那么，如果将烟气中的SO2资源化利用，将从一定程度上缓解我国硫酸和硫磺的进口压力。因此，对于煤炭燃烧过程中产生的SO2进行捕集以及资源化利用具有重要的社会、生态和经济效益。目前，烟气脱硫的技术主要是钙法脱硫，该方法脱硫后产生大量的难以利用的硫酸钙，不能实现SO2资源的回收。有机胺吸收法也有应用，该方法可以实现SO2资源的回收，但由于有机胺有挥发性，在应用过程中因挥发造成二次污染。近年来，离子液体法吸收烟气中SO2得到人们的重视，主要是基于离子液体的不挥发性、结构可设计性以及对SO2气体的吸收量大的特点。但离子液体合成困难，成本高，难以应用于大规模烟气中SO2的捕集。综上所述，开发一种新型吸收剂对大规模燃煤烟气中SO2的捕集具有重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种成本低，可回收SO2，可大规模捕集燃煤烟气中SO2的吸收剂及应用和吸收剂再生的方法。本专利技术提供了一种包含咪唑类化合物和乳酸的水溶液吸收剂吸收烟气中SO2，并且实现吸收剂再生的方法。该方法采用咪唑类化合物、乳酸和水，按照一定的比例配制成吸收剂，在一定温度下，吸收烟气中的SO2；用水蒸气汽提法或加热蒸发法实现吸收SO2后吸收剂的再生和SO2的回收，再生后的吸收剂可重复使用。多次使用后的吸收剂由于SO2被氧化产生的硫酸积累到一定程度影响吸收效果，如硫酸与咪唑的质量比为1.14时，吸收剂则没有吸收SO2的性能。可通过添加CaO、CaCO3或Ca(OH)2等物质，与硫酸反应产生CaSO4沉淀，过滤去除固体CaSO4，实现吸收剂的再生。本方法采用的吸收剂，具有挥发性极低，对SO2吸收量大、价廉，吸收和解吸速度快、能耗低，可实现吸收剂的再生以及SO2的资源化利用的特点。本专利技术的吸收剂是含咪唑类化合物和乳酸的水溶液，乳酸与咪唑类化合物的质量比为0.05－0.25：1，咪唑类化合物在水溶液中的浓度为10wt%－60wt%。上述中，优选地，所述的含咪唑类化合物和乳酸的水溶液中咪唑类化合物的浓度为40wt%－50wt%。上述中，优选地，乳酸与咪唑类化合物的质量比为0.1－0.18：1。上述中，咪唑类化合物为咪唑、2-甲基咪唑、2-乙基咪唑、4-甲基咪唑或2-丙基咪唑。优选咪唑。本专利技术吸收剂捕集燃煤烟气中SO2的方法如下：将含有SO2浓度为0.05%－2%的烟气通入吸收剂中，于20℃－70℃温度下进行吸收SO2。优选地，吸收剂吸收SO2的温度为40℃－60℃。本专利技术吸收剂的再生方法包括如下步骤：（1）吸收SO2后的富液吸收剂选用水蒸气汽提法或加热蒸发法进行再生，再生后的吸收剂循环吸收燃煤烟气中的SO2；（2）吸收剂经过多次吸收和再生循环后，由于少量SO2被氧化产生硫酸，减小了吸收剂对SO2的吸收量；当吸收剂中硫酸与咪唑类化合物质量比为0.05－0.1时，向溶液中加入与硫酸等摩尔的CaO、CaCO3或Ca(OH)2，与硫酸反应产生CaSO4沉淀，过滤除去固体CaSO4，实现吸收剂的再生。本专利技术的吸收剂高效吸收低浓度SO2的原理为：咪唑类化合物具有弱碱性，能够与具有酸性的SO2发生较弱的化学作用，可以用于吸收SO2。由于这种作用是一种弱的化学键作用，形成一种可逆的化学反应。在低温下，化学反应的平衡常数较大，有利于反应的正向进行，即吸收剂吸收SO2；在高温下，化学反应的平衡常数变小，有利于反应的逆向进行，实现吸收剂的再生和SO2的资源化。由于化学键的作用，咪唑类化合物对低浓度SO2具有很高的吸收量，但咪唑类化合物吸收SO2后，解吸比较困难，解吸不完全。根据上述可逆反应，向吸收剂体系中加入乳酸，由于乳酸的酸性，使得可逆反应向逆向进行，因此可以起到调节吸收和解吸平衡的作用。由于乳酸的加入，使得SO2的解吸相对容易，即在较短的时间内实现SO2的解吸，从而节省再生能耗。同时，由于咪唑类化合物在水溶液中的溶解度大，单位质量的吸收剂吸收SO2的吸收容量较大。与现有的钙法脱硫技术相比，本专利技术具有以下有益效果：可以回收SO2，实现SO2资源化。与现有的有机胺吸收法脱硫技术相比，本专利技术具有以下有益效果：吸收剂热稳定性高、挥发性小（咪唑类化合物难挥发/稳定）及成本低（咪唑类化合物的水溶液，添加少量的乳酸）。与现有的离子液体吸收法脱硫技术相比，本专利技术具有以下有益效果：吸收剂（咪唑类化合物的水溶液，添加少量的乳酸）成本低，吸收容量大，吸收效果好。例如：在40℃条件下，吸收剂为含50%的咪唑和5%的乳酸的水溶液，烟气中SO2的含量为0.5%时，吸收饱和后每克吸收剂的净吸收量可达0.248gSO2。具体实施方式下面将结合实施例对本专利技术提供的包含咪唑类化合物和乳酸的水溶液吸收剂吸收SO2以及吸收剂再生的方法作进一步详细的说明，但并不因此而限制本专利技术。实施例1自制吸收装置：称取4g的吸收剂，装入25ml的吸收试管中。为了避免在吸收SO2过程中吸收剂中水的蒸发，影响吸收剂中咪唑类化合物的含量，在装有吸收剂试管前面串联一个装有水的试管；模拟烟气先通过装有水的试管，再通过装有吸收剂的试管。两个试管保持相同温度。按照乳酸与咪唑的质量比为0.1：1，配制咪唑质量浓度为50%、乳酸质量浓度为5%的水溶液吸收剂。称取4.00g该吸收剂，置于自制吸收装置的吸收试管中，将SO2体积含量为2%的模拟烟气（空气和SO2的混合气体）通入上述吸收剂中，模拟烟气流量为150mL/min，吸收温度为40℃。吸收饱和后（吸收时间为280min，超过饱和吸收时间），采用标准碘量法（HJ-T56-2000）测定吸收液中SO2的含量。吸收剂吸收SO2容量为0.449g/g吸收剂。将上述富液加热至沸腾温度，然后通入水蒸气进行汽提解吸0.5h后，解吸后吸收剂中SO2的含量为0.146g/g吸收剂，吸收剂对SO2净吸收量为0.303g/g吸收剂，解吸效率为67.5%。对比例1本实施例为对比实验，为了说明乳酸的加入可以提高解吸效率和缩短解吸时间，本实施例中，吸收剂中不含有乳酸。配制咪唑质量浓度为50%的水溶液吸收剂（不含乳酸）。称取4.00g吸收剂，置于自制吸收装置的吸收试管中，将SO2体积含量为2%的模拟烟气（空气和SO2的混合气体）通入上述吸收剂中，吸收温度为40℃。吸收饱和后，采用标准碘量法（HJ-T56-2000）测定吸收液中SO2的含量。吸收剂吸收SO2容量为0.465g/g吸收剂。将上述富液加热至沸腾温度，然后向吸收试管中通入同样量的水蒸气进行汽提解吸，在解吸0.5h时，解吸后吸收剂中SO2的含量为0.264g/g吸收剂，在解吸1h后，解吸后吸收剂中SO2的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种吸收二氧化硫的吸收剂,其特征在于吸收剂是含有咪唑类化合物和乳酸的水溶液，其中乳酸与咪唑类化合物的质量比为0.05‑0.25：1，咪唑类化合物在水溶液中的浓度为10wt%‑60wt%。

【技术特征摘要】
1.一种吸收二氧化硫的吸收剂,其特征在于吸收剂是含有咪唑类化合物和乳酸的水溶液，其中乳酸与咪唑类化合物的质量比为0.05-0.25：1，咪唑类化合物在水溶液中的浓度为10wt%-60wt%。2.如权利要求1所述的一种吸收二氧化硫的吸收剂,其特征在于咪唑类化合物和乳酸的水溶液中咪唑类化合物的浓度为40wt%-50wt%。3.如权利要求1所述的一种吸收二氧化硫的吸收剂,其特征在于乳酸与咪唑类化合物的质量比为0.1-0.18：1。4.如权利要求1所述的一种吸收二氧化硫的吸收剂,其特征在于咪唑类化合物为咪唑、2-甲基咪唑、2-乙基咪唑、4-甲基咪唑或2-丙基咪唑。5.如权利要求4所述的一种吸收二氧化硫的吸收剂,其特征在于咪唑类化合物为咪唑。6.如权利要求1-5任一项所述的一种吸...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯玉翠，周秀茹，
申请(专利权)人：太原师范学院，
类型：发明
国别省市：山西,14