一种吸收捕集SO2的水系液液相变吸收剂及其制备方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种吸收捕集SO2的水系液液相变吸收剂，该水系液液相变吸收剂按质量百分含量计，包括以下组分：10～30％的吸收剂，5～45％的分相剂，0.1～6％的分相促进剂，40～70％的水，上述组分质量含量百分数之和为100％；所述的吸收剂为哌嗪类有机胺；所述的分相剂为醚；所述的分相促进剂为酸。将各组分在密闭容器中搅拌混合均匀，即可获得水系液液相变吸收剂；应用时的吸收温度为20

【技术实现步骤摘要】
一种吸收捕集SO2的水系液液相变吸收剂及其制备方法及其应用


[0001]本专利技术属于气体分离和环境保护
，尤其涉及通过相变吸收捕集SO2的吸收剂，具体地说是一种吸收捕集SO2的水系液液相变吸收剂及其制备方法及其应用。

技术介绍

[0002]有机胺化学吸收法分离SO2具有脱硫效率高、选择性好、无二次污染物等优点，已在钢铁、硫酸、有色冶炼等行业得到广泛应用，但高温热解吸时吸收液的升温显热和水蒸发潜热约占解吸总能耗的30％～50％，导致解吸能耗高。近年来，研究者通过设计新型结构的有机胺、添加解吸促进剂提高解吸率和开发高效的解吸工艺等方法来减少SO2解吸过程中的能耗。
[0003]相变吸收剂是指在吸收SO2的过程中或吸收后溶液发生相变的吸收剂，其中SO2富集在其中的一个相中，只须将富SO2相解吸，大大减少了再生溶液体积，可显著降低再生能耗，因此相变吸收剂是一类极具节能潜力的吸收剂。相变吸收按照吸收产物的形态可分为液液相变吸收和液固相变吸收。中国专利技术专利申请“相变吸收二氧化硫的离子液体(201810498673.2)”，公开了一种由有机阳离子和有机或无机阴离子组成的离子液体，在吸收SO2后发生液固相变，只需解吸固体、大大降低了解吸能耗；离子液体具有高稳定性、结构可调、低挥发性等特点，但其粘度大、吸收速率缓慢，且吸收剂成本高；另外，相变吸收时产生的固体易堵塞管道，给实际应用带来不变。中国专利技术专利申请“一种用于碳捕集的低能耗多元胺类液
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液相变吸收剂(202111486038.0)”，公开了以N,N
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二甲基乙醇胺(DMEA)为吸收剂的液液相变吸收剂，采用水为溶剂降低了溶液的粘度，该吸收剂具有较高的富相负载及较优的解吸性能，但分相剂正丁醇的沸点低、挥发性强。
[0004]目前用于分离SO2的液液相变体系还较少，而且大多数为非水的有机溶剂相变剂，其粘度大、传热传质效率差、溶剂挥发性强，影响其吸收解吸SO2效率。而且在实际的脱硫工艺中，高温烟气需经过水洗塔降温除尘后才能进入吸收塔，其中的水分会对非水的有机吸收剂产生不利的影响。故从工业化应用角度，开发低粘度、挥发损失小的水溶性SO2液液相变吸收剂，对降低实际的有机胺脱硫系统能耗意义重大。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种循环吸收性能好、选择性高、能耗低的吸收捕集SO2的水系液液相变吸收剂及其制备方法及其应用。
[0006]本专利技术的目的是通过以下技术方案解决的：
[0007]一种吸收捕集SO2的水系液液相变吸收剂，其特征在于：该水系液液相变吸收剂按质量百分含量计，包括以下组分：10～30％的吸收剂，5～45％的分相剂，0.1～6％的分相促进剂，40～70％的水，上述组分质量含量百分数之和为100％；
[0008]所述的吸收剂为哌嗪类有机胺；
[0009]所述的分相剂为醚；
[0010]所述的分相促进剂为酸。
[0011]所述的哌嗪类有机胺在水系液液相变吸收剂中的质量百分含量为15～25％。
[0012]所述的分相剂在水系液液相变吸收剂中的质量百分含量为15～35％。
[0013]所述的分相促进剂在水系液液相变吸收剂中的质量百分含量为0.5～5％。
[0014]所述的水在水系液液相变吸收剂中的质量百分含量为45～65％。
[0015]所述的哌嗪类有机胺为N
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羟乙基哌嗪(HEP)、N,N
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二(2
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羟乙基)哌嗪(BHEP)、N,N
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二(2
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羟丙基)哌嗪(HPP)或N
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羟乙基
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N
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羟丙基哌嗪(HEHPP)中的一种或两种以上的混合物。
[0016]所述的哌嗪类有机胺为N,N
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二(2
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羟乙基)哌嗪(BHEP)与N
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羟乙基哌嗪(HEP)的混合物、或者N,N
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二(2
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羟丙基)哌嗪(HPP)与N
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羟乙基哌嗪(HEP)的混合物。
[0017]所述醚中的C原子数为6～10且C原子数与O原子数比大于等于2。
[0018]所述的醚为乙二醇单丁醚、二乙二醇二甲醚、二乙二醇乙醚、二乙二醇二乙醚、二乙二醇单丁醚、三乙二醇乙醚、三乙二醇二甲醚、二丙二醇单丙醚、三乙二醇单丁醚、四乙二醇二甲醚中的一种或两种以上的混合物。
[0019]所述的醚为乙二醇单丁醚、或者二乙二醇二乙醚、或者二乙二醇单丁醚、或者乙二醇单丁醚和二乙二醇二乙醚的二元混合物、或者乙二醇单丁醚和二乙二醇单丁醚的二元混合物、或者二乙二醇二乙醚和二乙二醇单丁醚的二元混合物、或者乙二醇单丁醚和二乙二醇二乙醚以及二乙二醇单丁醚的三元混合物。
[0020]所述的酸为无机酸或有机酸或无机酸和有机酸的混合物；其中无机酸选自硫酸、磷酸或硼酸中的一种或两种以上，有机酸选自草酸、丙二酸、丁二酸、柠檬酸或水杨酸中的一种或两种以上。
[0021]所述的无机酸和有机酸的混合物优选硫酸和有机酸的混合物。
[0022]一种吸收捕集SO2的水系液液相变吸收剂的制备方法，其特征在于：按质量百分含量计称取以下组分：10～30％的哌嗪类有机胺作为吸收剂、5～45％的醚为分相剂、0.1～6％的酸为分相促进剂、40～70％的水，上述组分质量含量百分数之和为100％；将各组分在密闭容器中搅拌混合均匀，即可得到所述水系液液相变吸收剂。
[0023]一种吸收捕集SO2的水系液液相变吸收剂的应用，其特征在于：所述的水系液液相变吸收剂用于分离捕集废气中的SO2时，吸收温度为20～60℃，解吸温度为90～120℃。
[0024]一种吸收捕集SO2的水系液液相变吸收剂的应用，其特征在于：所述的水系液液相变吸收剂用于分离捕集废气中的SO2时，吸收温度为30～50℃，解吸温度为100～110℃。
[0025]本专利技术提供的吸收捕集SO2的水系液液相变吸收剂的相互作用机理为：
[0026]本专利技术提出了以哌嗪类有机胺作为吸收剂
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醚作为分相剂
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酸作为分相促进剂
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水构成的液液相变吸收液，该液液相变吸收液中的哌嗪类有机胺对SO2具有良好的选择性和循环吸收解吸性能；非极性难挥发的醚为分相剂，醚中的氧原子可与有机胺、水分子的氢原子以氢键的形式结合，形成稳定的空间结构而互溶；氢键是一种弱的静电吸引力，容易被一些外力如加热、反应等破坏；当吸收SO2后，哌嗪基上的N结合SO2发生反应，破坏了醚
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胺
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水分子间的氢键，使醚在水中的溶解度减少，以分子态的形式聚并，诱导液液分相发生。酸与有机胺反应生成的极性铵盐一方面具有较强的盐析能力，与有机溶剂争夺自由水，将有机
溶剂排出；另一方面，极性铵盐进一步破坏了醚
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种吸收捕集SO2的水系液液相变吸收剂，其特征在于：该水系液液相变吸收剂按质量百分含量计，包括以下组分：10～30％的吸收剂，5～45％的分相剂，0.1～6％的分相促进剂，40～70％的水，上述组分质量含量百分数之和为100％；所述的吸收剂为哌嗪类有机胺；所述的分相剂为醚；所述的分相促进剂为酸。2.根据权利要求1所述的吸收捕集SO2的水系液液相变吸收剂，其特征在于：所述的哌嗪类有机胺在水系液液相变吸收剂中的质量百分含量为15～25％。3.根据权利要求1所述的吸收捕集SO2的水系液液相变吸收剂，其特征在于：所述的分相剂在水系液液相变吸收剂中的质量百分含量为15～35％。4.根据权利要求1所述的吸收捕集SO2的水系液液相变吸收剂，其特征在于：所述的分相促进剂在水系液液相变吸收剂中的质量百分含量为0.5～5％。5.根据权利要求1所述的吸收捕集SO2的水系液液相变吸收剂，其特征在于：所述的水在水系液液相变吸收剂中的质量百分含量为45～65％。6.根据权利要求1所述的吸收捕集SO2的水系液液相变吸收剂，其特征在于：所述的哌嗪类有机胺为N
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羟乙基哌嗪、N,N
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二(2
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羟乙基)哌嗪、N,N
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二(2
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羟丙基)哌嗪或N
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羟乙基
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N
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羟丙基哌嗪中的一种或两种以上的混合物。7.根据权利要求6所述的吸收捕集SO2的水系液液相变吸收剂，其特征在于：所述的哌嗪类有机胺为N,N
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二(2
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羟乙基)哌嗪与N
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羟乙基哌嗪的混合物、或者N,N
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二(2
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羟丙基)哌嗪与N
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羟乙基哌嗪的混合物。8.根据权利要求1所述的吸收捕集SO2的水系液液相变吸收剂，其特征在于：所述醚中的C原子数为6～10且C原子数与O原子...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏凤玉，宋小良，刁忠秀，蒋加军，施超，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：