專(zhuān)利名稱(chēng)：一類(lèi)低溫共熔的有機(jī)酸鹽-環(huán)丁砜配方溶液及其捕獲SO₂工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一類(lèi)能可逆吸收分離SO2的配方溶液，該配方溶液主要由有機(jī)酸鹽與環(huán)丁砜組成。
背景技術(shù)：
目前，酸雨已經(jīng)成為了人類(lèi)面臨的一個(gè)十分嚴(yán)峻的環(huán)境問(wèn)題，嚴(yán)重威脅到生態(tài)環(huán)境和人體健康。化石燃料的燃燒導(dǎo)致大量SO2排放到大氣中是造成酸雨問(wèn)題的主要原因，我國(guó)是一個(gè)以煤能源為主的國(guó)家，SO2排放量巨大，酸雨污染十分嚴(yán)重，酸雨面積已達(dá)到國(guó)土面積的30%以上，每年全國(guó)因酸雨和SO2污染導(dǎo)致的經(jīng)濟(jì)損失達(dá)到上千億元，已成為制約 國(guó)民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的主要問(wèn)題。控制SO2排放的一種有效方法就是實(shí)施煙氣脫硫，目前，已經(jīng)商業(yè)化的煙氣脫硫技術(shù)主要有氨法、海水法和石灰石法等。但這些方法都存在著許多固有的缺陷，如氨法易產(chǎn)生揮發(fā)性有機(jī)化合物污染大氣，海水法具有明顯的地域限制無(wú)法推廣使用，石灰石法會(huì)產(chǎn)生大量的石膏廢棄物難以處理等。另外，大多數(shù)脫硫劑都以水為主體溶劑，水的揮發(fā)性和潛熱較大，使得操作過(guò)程的能耗居高不下，傳統(tǒng)脫硫工藝亟待改進(jìn)，開(kāi)發(fā)高效、節(jié)能的新型綠色脫硫劑具有十分重的意義。有機(jī)熔融鹽是一類(lèi)由有機(jī)陰陽(yáng)離子組成的，在室溫到100°C范圍內(nèi)呈液態(tài)的離子化合物。有機(jī)熔融鹽具有不揮發(fā)性、低熔點(diǎn)、熱穩(wěn)定性高及溶解能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，是一種新型的綠色溶劑。已有文獻(xiàn)表明，有機(jī)熔融鹽對(duì)SO2具有良好的吸收性能，可循環(huán)使用，且有機(jī)熔融鹽的不揮發(fā)性可以有效避免交叉污染所帶來(lái)的一系列環(huán)境問(wèn)題。另外，相對(duì)于傳統(tǒng)的水溶劑來(lái)說(shuō)，它的熱容較低，因此，有機(jī)熔融鹽是一種高效、節(jié)能的新型綠色脫硫劑。中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)枮?200510069406. 6,200810025024. 7,200810124419. 2,200910074801. I、200910116567. 4,200910116568. 9,201010214073. 2 和 201010279634. 7 等的專(zhuān)利文獻(xiàn)分別報(bào)道了幾類(lèi)有機(jī)熔融鹽作為SO2吸收劑，但純有機(jī)熔融鹽作為脫硫劑，其粘度較大，過(guò)程操作困難，且SO2吸收過(guò)程中的傳質(zhì)效率很低，吸收速率很慢，往往需要數(shù)小時(shí)才能達(dá)到吸收平衡，這限制了純有機(jī)熔融鹽的工業(yè)化應(yīng)用。中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)枮?00910233387. 4和201010018259. 0的專(zhuān)利文獻(xiàn)分別報(bào)道了一種雜合有機(jī)熔融鹽水合物和一種混合有機(jī)熔融鹽水溶液作為能快速高效吸收SO2的脫硫劑，但這類(lèi)脫硫劑仍然以水作為主體溶劑，水的揮發(fā)性和潛熱較大，不利于過(guò)程節(jié)能，且這類(lèi)有機(jī)熔融鹽以質(zhì)子化的叔胺為陽(yáng)離子，陽(yáng)離子在水溶液中會(huì)分解出對(duì)金屬有絡(luò)合作用的叔胺，從而使設(shè)備腐蝕嚴(yán)重?？傮w來(lái)說(shuō)，能快速、高效吸收SO2且能耗低、腐蝕性小的有機(jī)熔融鹽脫硫劑仍然尚付闕如，以有機(jī)融熔鹽為主要組分的低溫共熔的配方脫硫劑更是未見(jiàn)報(bào)道。為此，本發(fā)明以季銨堿二元羧酸氫鹽這一類(lèi)有機(jī)熔融鹽為化學(xué)吸收組分，揮發(fā)性可忽略的環(huán)丁砜(沸點(diǎn)^ 2850C )作為具有物理吸收和稀釋作用的調(diào)和組分，再輔以少量水來(lái)降低體系粘度，開(kāi)發(fā)出了一種可快速、高效吸收SO2的有機(jī)熔融鹽與環(huán)丁砜的配方溶液。該配方溶液還是一類(lèi)具有低共熔溫度的系統(tǒng)，其凝固點(diǎn)遠(yuǎn)低于環(huán)丁砜的凝固點(diǎn)(約27 28°C )，可達(dá)_20°C以下，極大地方便了溶液的貯存、運(yùn)輸和使用。優(yōu)化配制的溶液性質(zhì)獨(dú)特，具有低粘度，低熱容，低揮發(fā)性、高SO2吸收容量和快SO2傳質(zhì)速率，是一種高效、節(jié)能的新型綠色脫硫劑。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一類(lèi)用于SO2吸收分離的低溫共熔的有機(jī)熔融鹽與環(huán)丁砜的配方溶液，以及與其應(yīng)用相關(guān)的SO2捕獲過(guò)程處理工藝。本發(fā)明以季銨堿二元羧酸氫鹽這一類(lèi)有機(jī)熔融鹽為化學(xué)吸收組分，揮發(fā)性可忽略的環(huán)丁砜(沸點(diǎn)> 285°C)作為具有物理吸收和稀釋作用的調(diào)和組分，再輔以少量水來(lái)降低體系粘度，開(kāi)發(fā)出了一種可快速、高效吸收SO2的有機(jī)熔融鹽與環(huán)丁砜的配方溶液。該配方 溶液還是一類(lèi)具有低共熔溫度的系統(tǒng)，其凝固點(diǎn)遠(yuǎn)低于環(huán)丁砜的凝固點(diǎn)(約27 28°C )， 可達(dá)_20°C以下，極大地方便了溶液的貯存、運(yùn)輸和使用。優(yōu)化配制的溶液性質(zhì)獨(dú)特，具有低粘度，低熱容，低揮發(fā)性、高SO2吸收容量和快SO2傳質(zhì)速率，是一種高效、節(jié)能的新型綠色脫硫劑。本發(fā)明有機(jī)熔融鹽與環(huán)丁砜的配方溶液由有機(jī)熔融鹽A、環(huán)丁砜B與水C組成，其中有機(jī)熔融鹽的陽(yáng)離子是四烷基季銨陽(yáng)離子或N，N- 二烷基咪唑陽(yáng)離子，陰離子為二元羧酸氫根陰離子。配方溶液的配方為作為化學(xué)吸收組分的有機(jī)熔融鹽A占配方溶液總質(zhì)量的30 % 45 %，作為具有物理吸收和稀釋作用的調(diào)和組分的環(huán)丁砜B占配方溶液總質(zhì)量的65 % 50 %，作為降粘劑的水C占配方溶液總質(zhì)量的5 % 8 %。本發(fā)明的目的可通過(guò)以下技術(shù)解決方案來(lái)實(shí)現(xiàn)一種用于SO2吸收分離的低溫共熔的有機(jī)熔融鹽與環(huán)丁砜的配方溶液，其特征是它由如下的質(zhì)量組分組成作為化學(xué)吸收組分的有機(jī)熔融鹽A占配方溶液總質(zhì)量的30% -45%，作為物理吸收和稀釋作用的調(diào)和組分環(huán)丁砜B占配方溶液總質(zhì)量的65% _50%，作為降粘劑的水C占配方溶液總質(zhì)量的5% _8%，其中所述的有機(jī)熔融鹽的陽(yáng)離子是四烷基季銨陽(yáng)離子或N，N- 二烷基咪唑陽(yáng)離子，陰離子為二元羧酸氫根陰離子。上述的配方溶液，所述的作為化學(xué)吸收組分的有機(jī)熔融鹽A具有如下結(jié)構(gòu)
權(quán)利要求
1.一種用于SO2吸收分離的低溫共熔的有機(jī)熔融鹽與環(huán)丁砜的配方溶液，其特征是它由如下的質(zhì)量組分組成作為化學(xué)吸收組分的有機(jī)熔融鹽A占配方溶液總質(zhì)量的30% -45%，作為物理吸收和稀釋作用的調(diào)和組分環(huán)丁砜B占配方溶液總質(zhì)量的65% -50%，作為降粘劑的水C占配方溶液總質(zhì)量的5% _8%，其中所述的有機(jī)熔融鹽的陽(yáng)離子是四烷基季銨陽(yáng)離子或N，N- 二烷基咪唑陽(yáng)離子，陰離子為二元羧酸氫根陰離子。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的配方溶液，其特征是作為化學(xué)吸收組分的有機(jī)熔融鹽A具有如下結(jié)構(gòu)
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的配方溶液，其特征是所述的有機(jī)熔融鹽A的陽(yáng)離子為四乙基銨、三甲基丁基銨或三乙基丁基銨陽(yáng)離子，或者為N，N-甲基乙基咪唑或N，N-甲基丁基咪唑等陽(yáng)離子；所述的有機(jī)熔融鹽陰離子為順丁烯二酸、丁二酸、蘋(píng)果酸、戊二酸的氫根陰離子。
4.一種制備權(quán)利要求I所述的配方溶液的方法，其特征是按配方稱(chēng)取有機(jī)熔融鹽A、環(huán)丁砜B和水C，加入攪拌釜中，50 80°C的溫度下攪拌I 2小時(shí)即得到低溫共熔的有機(jī)熔融鹽與環(huán)丁砜的配方溶液。
5.權(quán)利要求I所述的配方溶液，其特征是其作為循環(huán)可逆吸收分離SO2的氣體吸收劑使用，且它能在升溫和減壓的條件下再生。
6.一種采用權(quán)利要求I所述的配方溶液捕獲SO2的工藝，其特征是它是用權(quán)利要求I所述的配方溶液在填料吸收塔中通過(guò)使配方溶液與煙氣逆流接觸以吸收煙氣中的S02，SO2捕獲的工藝條件為操作溫度為40 60°C，操作壓力為100 200kPa ；S02解吸的工藝條件為溫度為90 150°C，壓力為50 lOOkPa。
全文摘要
一種用于SO2吸收分離的低溫共熔的有機(jī)熔融鹽與環(huán)丁砜的配方溶液，它由如下的質(zhì)量組分組成作為化學(xué)吸收組分的有機(jī)熔融鹽A占配方溶液總質(zhì)量的30%-45%，作為物理吸收和稀釋作用的調(diào)和組分環(huán)丁砜B占配方溶液總質(zhì)量的65%-50%，作為降粘劑的水C占配方溶液總質(zhì)量的5%-8%；其中所述的有機(jī)熔融鹽的陽(yáng)離子是四烷基季銨陽(yáng)離子或N,N-二烷基咪唑陽(yáng)離子，陰離子為二元羧酸氫根陰離子。本發(fā)明的配方溶液及其SO2捕獲工藝的優(yōu)點(diǎn)是能快速吸收SO2，具有高SO2吸收容量；粘度較低，具有良好的流動(dòng)性；采用非揮發(fā)性的有機(jī)熔融鹽和揮發(fā)性極低的環(huán)丁砜為主體組分，使用過(guò)程物料損耗少；主體組分熱容較低，能有效降低再生過(guò)程的能耗；配方溶液腐蝕性很低。
文檔編號(hào)B01D53/14GK102743952SQ20111041650
公開(kāi)日2012年10月24日 申請(qǐng)日期2011年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月13日
發(fā)明者吳有庭, 張志炳, 胡興邦, 蔡大牛, 陶端健, 黃寬 申請(qǐng)人:南京大學(xué)