一种环境友好的含内盐的混合物吸收剂及其用于烟气中二氧化硫的吸收和解吸的方法技术

本发明专利技术提供了一种环境友好的含内盐的混合物吸收剂及其用于烟气中二氧化硫的吸收和解吸的方法。该方法包括以内盐、溶剂和乳酸按照一定质量比混合制备环境友好的混合物吸收剂；该吸收剂在温度20℃~60℃下吸收烟气中的二氧化硫；采用闪蒸或水蒸汽气提的方法实现混合物吸收剂的再生及二氧化硫的回收。本方法提供的含内盐的混合物吸收剂可高效吸收烟气中的二氧化硫，并能在低能耗的条件下完成二氧化硫的解吸，从而达到混合物吸收剂的再生和二氧化硫回收的目的。同时本方法中提出的混合物吸收剂具有无毒、环境友好的特点。

An environmentally friendly mixture absorbent containing internal salt and its application in the absorption and desorption of sulfur dioxide in flue gas

【技术实现步骤摘要】
一种环境友好的含内盐的混合物吸收剂及其用于烟气中二氧化硫的吸收和解吸的方法
本专利技术属于烟气脱硫领域，涉及一种环境友好的可调变吸收和解吸性能的含内盐的混合物吸收剂及其用于烟气中二氧化硫的吸收和解吸的方法。技术背景煤炭是我国主要一次能源，其主要用途之一是燃烧发电；在我国电能来源中，燃煤发电占到60%以上。由于煤中含有约1%的硫，因此，燃煤烟气中含有大量的二氧化硫（SO2）。SO2是一种主要的大气污染物，若将燃煤产生的SO2排放，不仅会造成酸雨和雾霾等环境问题，还会对人类和动植物造成影响。重要的是，SO2也是一种重要的化工原料，可用于生产硫酸和硫磺。每年我国从国外进口上千万吨的硫磺和硫酸。因此，对煤炭燃烧后烟气中的SO2进行捕集及资源化利用具有重要的生态、社会和经济效益。目前，钙法脱硫是应用最为广泛的烟气脱硫的方法，包括干法脱硫、半干法脱硫和湿法脱硫。钙法脱硫产生大量的副产物石膏，但这种石膏品位较低，难以利用，另外，湿法脱硫还产生大量的废水。其它的脱硫方法还有：活性炭吸附法、有机胺吸收法。活性炭吸附法存在再生困难，生成大量的稀硫酸，以及活性炭的损耗和碎化等问题。有机胺吸收法可以高效脱除烟气中的SO2，但有机胺易挥发，容易造成二次污染，另外有机胺的再生能耗较高。近年来，离子液体在烟气脱硫方面的应用得到了重视，这是基于离子液体的种类多、不挥发、稳定性好和结构可设计等特点。如Wang等（CongminWang,GuokaiCui,XiaoyanLuo,YingjieXu,HaoranLi,andShengDai.HighlyefficientandreversibleSO2capturebytunableazole-basedionicliquidsthroughmultiple-sitechemicalabsorption.JournalofAmericanChemicalSociety.2011,133:11916–11919）报道了一种季鏻基唑类离子液体，该类离子液体对SO2具有很高的吸收量，但解吸困难，也存在离子液体成本高的问题。纵观目前报道的离子液体吸收SO2的研究来看，离子液体普遍存在成本高、粘度大、不易生物降解等问题，有可能限制离子液体在燃煤烟气脱硫方面的工业应用。据文献报道，环境友好的内盐的溶液可以用来吸收SO2。Zhang等（KaiZhang,ShuhangRen,YucuiHou,WeizeWu.EfficientabsorptionofSO2withlow-partialpressuresbyenvironmentallybenignfunctionaldeepeutecticsolvents.JournalofHazardousMaterials,2017,324:457–463）报道内盐左旋肉碱和甜菜碱可以用来吸收SO2，并且具有较高的吸收量，然而解吸比较困难，即便在高温下用纯氮气气提，仍有大量的SO2残留。如在温度90℃条件下用纯氮气气提吸收了2%的SO2的吸收剂左旋肉碱，60min后仍有34.5%的SO2残留。这就造成了再生能耗和效率均较低。因此，开发一种可以减小再生能耗和提高解吸效率且环境友好的吸收剂具有重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种以环境友好的内盐作为吸收剂活性组分，通过添加环境友好的溶剂和降低再生能耗调节剂，制得环境友好且解吸能耗低、解吸效率高的混合物吸收剂，满足烟气中SO2的高效吸收和低能耗有效解吸，实现混合物吸收剂低能耗再生和SO2回收的方法。本方法以环境友好的内盐为吸收剂活性组分，通过添加环境友好的溶剂和降低再生能耗的调节剂（乳酸），获得环境友好且解吸能耗低、解吸效率高的混合物吸收剂。本方法包括以环境友好的内盐、溶剂和乳酸按照一定比例混合制得混合物吸收剂，用该吸收剂吸收烟气中的SO2，然后用闪蒸或水蒸汽气提的方法再生混合物吸收剂并回收所解吸的SO2，实现混合物吸收剂的再生和SO2的回收。本专利技术的目的是采用如下技术方案来实现的。一种环境友好的含内盐的混合物吸收剂及其用于烟气中SO2的吸收和解吸，实现吸收剂的再生和SO2的回收的方法，该方法包括如下步骤：将内盐、溶剂和乳酸按照比例混合均匀制得混合物吸收剂，在温度20℃~60℃下吸收烟气中的SO2，然后通过水蒸汽气提或闪蒸的方法实现混合物吸收剂的再生和SO2回收。上述方法中，所述的内盐选自左旋肉碱、甜菜碱、甘氨酸、丙氨酸中的一种。上述方法中，所述的溶剂选自水、乙二醇、丙三醇中的一种。上述方法中，所述的溶剂与内盐的质量比为1~5.66:1。上述方法中，所述的乳酸与内盐的质量比为0.056~0.447:1，优选为0.056~0.202:1。上述方法中，所述的闪蒸法再生混合物吸收剂和回收SO2的闪蒸温度为90℃~130℃、闪蒸压力为1kPa~15kPa。本专利技术方法的原理是强酸置换弱酸的原理。这里以含羧基的内盐水溶液为例进行说明。亚硫酸是中强酸，内盐的羧基是弱酸。吸收过程气相中SO2溶解在内盐溶液中与内盐的羧基发生化学反应，即亚硫酸的氢转移到内盐的羧基上，羧基被还原，SO2转化为亚硫酸根，实现了SO2的吸收，这里存在化学吸收的平衡。在解吸时，温度升高后，SO2与羧基的作用力减小，吸收的SO2就会解吸，但由于SO2与内盐的作用力较强，因此，总有一部分SO2很难解吸。乳酸是一种酸性比亚硫酸弱的酸，当向溶液中加入乳酸后，由于乳酸的存在，提供了弱酸性环境，使SO2与内盐的平衡向SO2解吸的方向移动，即乳酸的加入促进SO2的解吸。因此，通过闪蒸或者水蒸汽气提的方法解吸SO2时，在有一定量乳酸存在的条件下残余的SO2就被解吸出来，从而实现吸收剂的再生和SO2的回收。与现有的技术相比，本专利技术具有以下优点：（1）与现有的钙法脱除烟气中SO2相比较，本专利技术的混合物吸收剂，具有可重复使用、SO2可以回收、无废弃物产生等优点；（2）与有机胺的吸附法相比较，本专利技术的混合物吸收剂，具有无腐蚀、环境友好、挥发性极低（即不产生二次污染）等优点；（3）与传统的功能化离子液体吸收剂相比较，本专利技术的混合物吸收剂，具有合成简单、成本低、解吸相对容易、解吸能耗低等优点。具体实施方式下面将结合实施例对本专利技术提供的内盐、溶剂和乳酸制得的混合物吸收剂及其吸收SO2和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称取16.12g内盐左旋肉碱、18.62g溶剂乙二醇和1.80g调节剂乳酸放置于三角烧瓶中，搅拌混合均匀，制得混合物吸收剂（用Abs表示）36.54g，其中溶剂与内盐的质量比为1.16，乳酸与内盐的质量比0.112。称取该混合物吸收剂4.00g，加入到自制的鼓泡式吸收SO2的脱硫装置中，将模拟烟气（SO2的体积含量为2.01%，N2为平衡气）以100ml/min的速率通入脱硫装置中，吸收温度40℃。待达到吸收饱和得到含SO2的富液，采用天平称重法测量SO2的吸收量为0.5524g，计算得到该吸收剂吸收SO2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种环境友好的含内盐的混合物吸收剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：以内盐为吸收剂活性组分，将内盐、溶剂和乳酸按照比例混合，搅拌均匀，制得混合物吸收剂。/n

【技术特征摘要】
1.一种环境友好的含内盐的混合物吸收剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：以内盐为吸收剂活性组分，将内盐、溶剂和乳酸按照比例混合，搅拌均匀，制得混合物吸收剂。


2.根据权利要求1所述的环境友好的含内盐的混合物吸收剂的制备方法，其特征在于，所述的内盐选自甜菜碱、左旋肉碱、甘氨酸、丙氨酸中的任一种。


3.根据权利要求1所述的环境友好的含内盐的混合物吸收剂的制备方法，其特征在于，所述的溶剂选自水、乙二醇、丙三醇中的任一种。


4.根据权利要求1所述的环境友好的含内盐的混合物吸收剂的制备方法，其特征在于，所述的溶剂与内盐的质量比为1~5.66:1，所述的乳酸与内盐的质量比为0.056~0.447:1。
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【专利技术属性】
技术研发人员：侯玉翠，刘晓花，
申请(专利权)人：太原师范学院，
类型：发明
国别省市：山西;14