一種用可溶性鈣鹽水溶液吸收SO₂以及吸收劑再生的方法

專利名稱：一種用可溶性鈣鹽水溶液吸收SO₂以及吸收劑再生的方法
技術領域：
本發明涉及可再生吸收劑吸收SO2的方法。具體而言，本發明涉及一種用可溶性鈣鹽水溶液吸收SO2以及吸收劑再生的方法。
背景技術：
煤炭是一種重要的化石能源，在世界一次能源消費結構中僅次于石油居第二位。隨著石油資源的日益枯竭，煤炭將成為最主要的能源。我國是一個多煤，少油，貧氣的國家，煤炭在能源中占有絕對的優勢地位。目前，燃煤發電是最主要的煤炭利用方式。在我國電能來源中，煤電占到70%以上。然而，在煤炭的燃燒過程中產生大量的酸性氣體以及其他污染物。其中SO2是一種典型的空氣污染物，不僅造成酸雨等環境問題而且對人類以及動植 物的生存環境造成持久性的威脅，從而引發一系列的生態問題。另一方面，SO2是一種重要的化工資源，可以用于制備硫酸、硫磺等。隨著我國化工行業的快速發展，對硫酸的市場需求日益增長。然而，我國硫酸行業面臨產不足需的局面，需要從國外進口大量的硫酸和硫磺來滿足國內市場需求。如果將煙氣中的SO2資源化利用，將從一定程度上緩解對國外硫酸和硫磺的依賴。因此，對于煤炭燃燒過程中產生的SO2進行捕集以及資源化利用具有重要的社會、生態、經濟效益。傳統的脫硫技術在實際應用中發揮了重要的作用，但是也存在的一系列的問題。煙氣脫硫(FGD)技術是應用范圍最廣、最成熟的煙氣脫硫技術。但是傳統鈣法脫硫以后產生大量的固體廢棄物，且無法實現硫資源的回收利用。有機胺法在處理SO2方面具有很大的優勢，但是，由于胺的易揮發性，造成了資源浪費，如果有機胺隨著水蒸氣進入環境中，則會引起二次污染。近年來，離子液體由于具備蒸氣壓低、熱穩定性好、氣體吸收量大、可以再生等優點，從而引起了人們的廣泛關注。但是離子液體價格昂貴，難以大規模化應用。離子液體較大的黏度也阻礙了其在實際中的應用。因此，開發一種新型脫硫技術對于實現煤炭的清潔、高效利用具有重要的意義。本方法利用可溶性鈣鹽水溶液吸收so2。與傳統方法相比，本方法具有諸多優勢，例如吸收劑廉價易得，可以規模化應用；吸收劑可以再生，解吸出的SO2可以回收利用；液相吸收，傳質效果好，大大提高了脫硫效率；亞硫酸鹽的氧化產物CaSO4可以輕易地通過過濾的方法除去，解決了氧化問題；吸收劑無毒、無害，環境友好。

發明內容
本發明的目的是解決煙氣脫硫過程中產生大量的固體廢棄物的難題。用可溶性鈣鹽水溶液吸收SO2，可以高效的吸收煙氣中的SO2，并且吸收劑可以再生，同時實現了 SO2的資源化利用。本發明的目的是采用如下技術方案來實現的。—種用可溶性鈣鹽水溶液吸收SO2,并且實現吸收劑再生的方法，該方法包括可溶性鈣鹽吸收劑的制備，可溶性鈣鹽吸收劑吸收煙氣中的SO2以及可溶性鈣鹽的再生步驟。
上述方法中，用可溶性鈣鹽水溶液吸收SO2氣體。上述方法中，可溶性鈣鹽包括甲酸鈣、乙酸鈣、丙酸鈣、乙酰丙酸鈣、乳酸鈣等水溶性鹽，但不限于上述鈣鹽，優選地，所述鈣鹽為乳酸鈣。上述方法中，可溶性鈣鹽通過Ca(OH)2或CaCO3或CaO與相應的酸中和制備。上述方法中，所配制的可溶性鈣鹽水溶液濃度為I 30 wt%，優選地，所述鈣鹽水溶液濃度為2 10 wt0L·上述方法中，可溶性鈣鹽吸收SO2溫度為10 V 90 °C，優選為40 V 60 °C。上述方法中，吸收SO2后的富液可以選用水蒸氣汽提法、氣體吹掃法、或者加熱蒸發法進行再生，優選為水蒸氣汽提法和加熱蒸發法。
上述方法中，吸收劑再生后，部分氧化產物CaSO4通過過濾的方法去除，富余的酸用Ca(OH)2或CaCO3或CaO中和，轉化為羧酸鈣鹽吸收劑。
具體實施例方式下面將結合實施例對本發明提供的用可溶性鈣鹽水溶液吸收SO2以及吸收劑再生的方法作進一步詳細的說明，但并不因此而限制本發明。實施例I
稱取4. 950 g乳酸(AR)置于250 ml三口燒瓶中，然后稱取I. 787 g Ca(OH)2 (AR)加入到乳酸中，然后加入43. 268 g水，在室溫下磁力攪拌一小時。反應結束后，即可得到50 g濃度為10 wt%的乳酸鈣溶液，即吸收劑。將模擬煙氣(SO2 3%, N2 97%)以100 ml/min的速率通入自制的鼓泡式反應器(帶有冷凝管以及磁子的250 ml三口燒瓶)中，吸收溫度為40°C。達到飽和后，吸收劑吸收SO2容量為24. 8 gS02/kg吸收劑。將上述富液加熱至沸騰溫度，然后通入水蒸氣進行汽提解吸，I h后，解吸效率達92%。實施例2
稱取4. 951 g乳酸(AR)置于250 ml三口燒瓶中，然后稱取2. 318 g CaCO3 (AR)加入到乳酸中，然后加入43. 742 g水，在室溫下磁力攪拌一小時。反應結束后，即可得到50 g濃度為10 wt%的乳酸鈣溶液，即吸收劑。將模擬煙氣(SO2 3%, N2 97%)以100 ml/min的速率通入自制的鼓泡式反應器(帶有冷凝管以及磁子的250 ml三口燒瓶)中，吸收溫度為40°C。達到飽和后，吸收劑吸收SO2容量為26. I gS02/kg吸收劑。將上述富液加熱至沸騰溫度，通過溶液的沸騰進行解吸，2 h后，解吸效率達83%。實施例3
稱取4. 957 g乳酸(AR)置于250 ml三口燒瓶中，然后稱取I. 313 g CaO (AR)加入到乳酸中，然后加入43. 724 g水，在室溫下磁力攪拌一小時。反應結束后，即可得到50 g濃度為10 wt%的乳酸鈣溶液，即吸收劑。將模擬煙氣(SO2 3%, N2 97%)以100 ml/min的速率通入自制的鼓泡式反應器(帶有冷凝管以及磁子的250 ml三口燒瓶)中，吸收溫度為40°C。達到飽和后，吸收劑吸收SO2容量為25. 6g S02/kg吸收劑。將上述富液加熱至沸騰溫度，然后通入水蒸氣進行汽提解吸，I h后，解吸效率達93%。實施例4
稱取4. 953 g乳酸(AR)置于250 ml三口燒瓶中，然后稱取I. 785 g Ca(OH)2 (AR)加入到乳酸中，然后加入43. 264 g水，在室溫下磁力攪拌一小時。反應結束后，即可得到50 g濃度為10 wt%的乳酸鈣溶液，即吸收劑。將模擬煙氣(SO2 3%, N2 97%)以100 ml/min的速率通入自制的鼓泡式反應器(帶有冷凝管以及磁子的250 ml三口燒瓶)中，吸收溫度為50°C。達到飽和后，吸收劑吸收SO2容量為23. 2 gS02/kg吸收劑。將上述富液加熱至沸騰溫度，通過溶液的沸騰進行解吸，2 h后，解吸效率達83%。實施例5
稱取4. 957 g乳酸(AR)置于250 ml三口燒瓶中，然后稱取I. 787 g Ca(OH)2 (AR)加入到乳酸中，然后加入43. 267 g水，在室溫下磁力攪拌一小時。反應結束后，即可得到50 g濃度為10 wt%的乳酸鈣溶液，即吸收劑。將模擬煙氣(SO2 3%, N2 97%)以100 ml/min的速率通入自制的鼓泡式反應器(帶有冷凝管以及磁子的250 ml三口燒瓶)中，吸收溫度為60°C。達到飽和后，吸收劑吸收SO2容量為20. 9 gS02/kg吸收劑。將上述富液加熱至沸騰溫度，通過溶液的沸騰進行解吸，2 h后,解吸效率達81%。實施例6·
稱取2. 974 g乳酸(AR)置于250 ml三口燒瓶中，然后稱取I. 072 g Ca(OH)2 (AR)加入到乳酸中，然后加入45. 962 g水，在室溫下磁力攪拌一小時。反應結束后，即可得到50 g濃度為6 wt%的乳酸鈣溶液，即吸收劑。將模擬煙氣(SO2 3%, N2 97%)以100 ml/min的速率通入自制的鼓泡式反應器(帶有冷凝管以及磁子的250 ml三口燒瓶)中，吸收溫度為40V。達到飽和后，吸收劑吸收SO2容量為19. 9 gS02/kg吸收劑。將上述富液加熱至沸騰溫度，然后通入水蒸氣進行汽提解吸，I h后，解吸效率達91%。實施例7
稱取O. 992 g乳酸(AR)置于250 ml三口燒瓶中，然后稱取O. 358 g Ca(OH)2 (AR)加入到乳酸中，然后加入48. 643 g水，在室溫下磁力攪拌一小時。反應結束后，即可得到50 g濃度為2 wt%的乳酸鈣溶液，即吸收劑。將模擬煙氣(SO2 3%, N2 97%)以100 ml/min的速率通入自制的鼓泡式反應器(帶有冷凝管以及磁子的250 ml三口燒瓶)中，吸收溫度為40°C。達到飽和后，吸收劑吸收SO2容量為11.4 gS02/kg吸收劑。將上述富液熱至沸騰溫度，然后通入水蒸氣進行汽提解吸，2 h后，解吸效率達95%。實施例8
制備50 g濃度為10wt%的乳酸鈣溶液置于自制的鼓泡式反應器(帶有冷凝管以及磁子的250 ml三口燒瓶)中，在40 °C下吸收S02。達到飽和后，停止通入模擬煙氣，經測定吸收劑吸收SO2容量為24. 7 gS02/kg吸收劑。將上述富液加熱至沸騰溫度，然后通入水蒸氣進行汽提解吸。解吸時間設定為I h。將解吸后的吸收劑重新用于吸收模擬煙氣中的S02。經過5次吸收解吸循環，吸收劑的吸收容量沒有下降，維持在24. 6 gS02/kg吸收劑左右。
權利要求
1.一種用可溶性鈣鹽水溶液吸收SO2,并且實現吸收劑再生的方法，該方法包括可溶性鈣鹽吸收劑的制備，可溶性鈣鹽吸收劑吸收煙氣中的SO2以及可溶性鈣鹽的再生步驟。
2.根據權利要求I所述的工藝方法，其特征在于，用所述的可溶性鈣鹽水溶液吸收SO2氣體。
3.根據權利要求I所述的工藝方法，其特征在于，所述的可溶性鈣鹽包括甲酸鈣、乙酸鈣、丙酸鈣、乙酰丙酸鈣、乳酸鈣等水溶性鹽，但不限于上述鈣鹽，優選地，所述鈣鹽為乳酸鈣。
4.根據權利要求I所述的工藝方法，其特征在于，所述的鈣鹽通過Ca(OH)2或CaCO3或CaO與相應的酸中和制備。
5.根據權利要求I所述的工藝方法，其特征在于，所配制可溶性鈣鹽水溶液濃度為I 30 wt%，優選地，所述鈣鹽水溶液濃度為2 10 wt%0
6.根據權利要求I所述的工藝方法，其特征在于，該類可溶性鈣鹽吸收SO2溫度為10V 90 V,優選為40 V 60 °C。
7.根據權利要求I所述的工藝方法，其特征在于，吸收SO2后的富液選用水蒸氣汽提法、氣體吹掃法以及加熱蒸發法進行再生，優選為水蒸氣汽提法和加熱蒸發法。
8.根據權利要求I所述的工藝方法，其特征在于，吸收劑再生后，部分氧化產物CaSO4通過過濾的方法去除,富余的酸用Ca(OH)2或CaCO3或CaO中和，轉化為羧酸鈣鹽吸收劑。
全文摘要
本發明提供了一種用可溶性鈣鹽水溶液吸收SO2，并且實現吸收劑再生的方法。該方法采用可溶性鈣鹽與水按照一定的比例配制成的吸收劑吸收模擬煙氣中的SO2，在溫度為10℃~90℃進行SO2的吸收，用水蒸氣汽提法或加熱蒸發法進行吸收劑的再生。吸收劑再生后，部分氧化產物CaSO4通過過濾的方法去除。本方法利用無毒、環境友好的可溶性鈣鹽水溶液作為吸收劑，可以快速、高效的吸收煙氣中的SO2，并且可以實現吸收劑的再生以及SO2的資源化利用，避免了大量附加價值低的石膏的生成。
文檔編號B01D53/78GK102941008SQ20121047471
公開日2013年2月27日 申請日期2012年11月21日 優先權日2012年11月21日
發明者吳衛澤, 田士東, 任樹行 申請人:北京化工大學