一种CO2及H2S协同捕集与分离回收的方法技术

本发明专利技术涉及一种CO2及H2S协同捕集与分离回收的方法，所述方法包括如下步骤：含有CO2与H2S的尾气交替进行第一吸收处理与第二吸收处理；所述第一吸收处理所得饱和吸收液和/或第二吸收处理所得饱和吸收液经静置分相，得到H2S富集液相与CO2富集固相；所得H2S富集液相经氧化处理，得到单质硫与滤液，所得滤液经净化回用于所述第一吸收处理或第二吸收处理中；所得CO2富集固相经加热再生处理，得到解吸CO2；所述第二吸收处理进行时，对第一吸收处理所得饱和吸收液进行再生处理。本发明专利技术利用CO2、H2S与相变吸收液反应机理的差异性，可实现CO2及H2S的协同捕集、高效分离以及资源化回收，显著降低了捕集能耗。降低了捕集能耗。降低了捕集能耗。

【技术实现步骤摘要】
一种CO2及H2S协同捕集与分离回收的方法


[0001]本专利技术涉及工业节能减排
，具体涉及一种CO2及H2S协同捕集与分离回收的方法。

技术介绍

[0002]工业生产过程中通常会产生大量含有CO2和H2S的废气，例如钢铁行业的高炉煤气、天然气以及煤化工尾气等，这些废气直接排放会对生态环境与人类健康造成严重威胁。为达到降碳减污的目的，对含有CO2和H2S的工业气体进行高效的脱硫脱碳处理成为核心的技术问题。
[0003]醇胺法是目前广泛应用的脱硫脱碳技术，该方法利用二乙醇胺、二异丙醇胺、甲基二醇胺等作为吸收剂，通过化学作用对气体组分中的CO2和H2S进行选择性吸收，对吸收后的富液进行加热再生，CO2和H2S从吸收液中解吸。如CN 102585952A公开了一种利用胺类固体吸收剂脱除合成气中CO2及H2S的方法。利用有机胺负载多孔介质制备成的胺类固体吸收剂脱除煤气化产生的合成气、生物质或其它燃料气化产物、天然气等中的CO2及H2S的工艺过程。但CO2和H2S的解吸温度和解吸速率比较接近，两者容易同时解吸，导致无法完全分离，H2S的存在会影响CO2的后续利用过程。
[0004]CN 115138177A公开了一种干气脱硫脱碳的工艺方法，其步骤如下：S1：气体经重力分离器和过滤分离器分离出液体和固体杂质然后送入吸收塔底；S2：过滤后的气体从下向上与吸收塔内从上而下的复配甲基二乙醇胺溶液逆流接触，复配甲基二乙醇胺溶液吸收CO2和H2S。但该专利技术仅实现了二者的协同吸收，并未解决CO2和H2S再生过程中的分离问题。
[0005]CN 115090101A公开了一种沼气脱硫除水脱二氧化碳的综合处理方法，通过采用碱液吸收待处理沼气中的H2S，形成待脱硫溶液，然后与载体接触并反应，生成硫单质和中间溶液，后续再进行CO2的吸附与解吸处理。该专利技术对CO2和H2S进行了分离回收，但工艺复杂，处理流程较长。
[0006]针对现有技术的不足，亟需提供一种能够协同捕集并高效分离回收工业气体中CO2和H2S的方法。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种CO2及H2S协同捕集与分离回收的方法，基于液
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固相变，利用CO2和H2S与有机胺类吸收液反应机理的差异性实现二者的协同捕集，通过分相实现分离，同时通过固相加热实现原位再生解吸CO2，液相通过氧化实现单质硫回收。本专利技术可实现工业尾气的同时脱硫脱碳，工艺流程短，运行能耗低，经济效益好，具有显著的技术优势。
[0008]为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0009]本专利技术提供了一种CO2及H2S协同捕集与分离回收的方法，所述方法包括如下步骤：
[0010]含有CO2与H2S的尾气交替进行第一吸收处理与第二吸收处理；
[0011]所述第一吸收处理所得饱和吸收液和/或第二吸收处理所得饱和吸收液经静置分相，得到H2S富集液相与CO2富集固相；
[0012]所得H2S富集液相经氧化处理，得到单质硫与滤液，所得滤液经净化回用于所述第一吸收处理或第二吸收处理中；所得CO2富集固相经加热再生处理，得到解吸CO2；
[0013]所述第二吸收处理进行时，对第一吸收处理所得饱和吸收液进行再生处理。
[0014]本专利技术提供的方法，基于液
‑
固相变，利用CO2、H2S与相变吸收剂反应机理的差异性，可实现CO2、H2S协同捕集和分离回收；相变吸收剂在吸收CO2和H2S后发生液固分相，其中，CO2吸收产物以氨基酸酯的形式富集在固相中，而H2S吸收产物以HS
‑
的形式富集在液相中，从而实现同一吸收体系对CO2和H2S的协同捕集；固相通过加热实现原位再生，解吸出的高浓度CO2可进行后续资源化利用；液相通过添加氧化剂使得HS
‑
转化为单质硫进行回收，净化后的滤液循环回用，从而实现H2S和CO2的高效分离与资源化回收；此外，本专利技术中只需对富含CO2的固相进行热再生，能够显著降低捕集能耗，经济效益较好。
[0015]优选地，所述第一吸收处理的终点为吸收液饱和，第二吸收处理的终点为吸收液饱和。
[0016]优选地，所述第一吸收处理与第二吸收处理分别通过第一脱硫脱碳塔与第二脱硫脱碳塔进行。
[0017]所述第一脱硫脱碳塔与第二脱硫脱碳塔交替进行CO2和H2S的吸收处理，所述第二吸收处理进行时，对第一吸收处理所得饱和吸收液在第一脱硫脱碳塔中进行静置分相与CO2富集固相的加热再生处理，所述加热再生处理结束后，再次进行第一吸收处理过程。
[0018]优选地，所述第一脱硫脱碳塔与第二脱硫脱碳塔的底部分别设置有换热装置。
[0019]所述换热装置可与热蒸气发生热交换，为实现CO2的原位再生提供热源，解吸的CO2从所述第一脱硫脱碳塔或第二脱硫脱碳塔的顶部排出进行后续利用。
[0020]优选地，所述第一脱硫脱碳塔与第二脱硫脱碳塔分别包括鼓泡式反应塔。
[0021]优选地，所述第一脱硫脱碳塔与第二脱硫脱碳塔的液气比分别为(1
‑
10):1，例如可以是1:1、3:1、5:1、8:1或10:1，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0022]所述液气比在合理范围内，可实现高效捕集与分相，液气比过小，CO2和H2S的吸收效果有所下降，尾气中仍会残留未被吸收的CO2和H2S；液气比过大，会增加脱硫脱碳塔的运行阻力，且会增加装置尺寸，提升投资成本。
[0023]优选地，所述第一吸收处理与第二吸收处理所用吸收液包括二乙醇胺/离子液体复合吸收液、离子液体/聚乙二醇复合吸收液或三乙烯四胺/乙醇复合吸收液中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制性的组合包括二乙醇胺/离子液体复合吸收液与离子液体/聚乙二醇复合吸收液的组合，离子液体/聚乙二醇复合吸收液与三乙烯四胺/乙醇复合吸收液的组合，或二乙醇胺/离子液体复合吸收液、离子液体/聚乙二醇复合吸收液与三乙烯四胺/乙醇复合吸收液的组合。
[0024]优选地，所述离子液体包括[DETA]Br、[EMIM][Tf2N]、[HMIM][Tf2N]或[N
1111
][Gly]中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制性的组合包括[DETA]Br与[EMIM][Tf2N]的组合，[EMIM][Tf2N]、[HMIM][Tf2N]与[N
1111
][Gly]的组合，或[DETA]Br、[EMIM][Tf2N]、[HMIM][Tf2N]与[N
1111
][Gly]的组合。
[0025]尾气中的CO2与有机胺的反应产物主要为氨基酸酯，在分相体系中捕集的CO2存在于固相，而H2S与有机胺反应的产物主要为HS
‑
，富集在液相中，通过分相可实现二者的协同捕集和分离。所述吸收液采用有机胺复合吸收液，吸收后发生分相，富含CO2的富液相体积大幅减少，因此显著降低了再生能耗。
[0026]优本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种CO2及H2S协同捕集与分离回收的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：含有CO2与H2S的尾气交替进行第一吸收处理与第二吸收处理；所述第一吸收处理所得饱和吸收液和/或第二吸收处理所得饱和吸收液经静置分相，得到H2S富集液相与CO2富集固相；所得H2S富集液相经氧化处理，得到单质硫与滤液，所得滤液经净化回用于所述第一吸收处理或第二吸收处理中；所得CO2富集固相经加热再生处理，得到解吸CO2；所述第二吸收处理进行时，对第一吸收处理所得饱和吸收液进行再生处理。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一吸收处理与第二吸收处理分别通过第一脱硫脱碳塔与第二脱硫脱碳塔进行；优选地，所述第一脱硫脱碳塔与第二脱硫脱碳塔的底部分别设置有换热装置；优选地，所述第一脱硫脱碳塔与第二脱硫脱碳塔分别包括鼓泡式反应塔。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述第一脱硫脱碳塔与第二脱硫脱碳塔的液气比分别为(1
‑
10):1。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的方法，其特征在于，所述第一吸收处理与第二吸收处理所用吸收液包括二乙醇胺/离子液体复合吸收液、离子液体/聚乙二醇复合吸收液或三乙烯四胺/乙醇复合吸收液中的任意一种或至少两种的组合。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的方法，其特征在于，所述尾气的温度为40
‑
60℃；优选地，所述尾气包括高炉煤气、石油化工尾气、焦炉煤气或煤化工尾气中的任意一种或至少两种的组合。6.根据权利要求1
‑
5任一项所述的方法，其特征在于，所述氧化处理在硫回收塔中进行。7.根据权利要求1
‑
6任一项所述的方法，其特征在于，所述氧化处理所用氧化剂包括H2O2、O3或H...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱廷钰，杨阳，徐文青，耿錾卜，王艺晰，李超群，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，
类型：发明
国别省市：