[发明专利]一种烟气脱硫剂和烟气脱硫方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种烟气脱硫剂以及使用该烟气脱硫剂的烟气脱硫方法。

背景技术

二氧化硫等酸性气体所形成的酸雨给工农业生产带来了严重的损害，并且严重地污染了环境。随着“循环经济、清洁生产、和谐社会”等科学发展观的逐渐深入人心、国家对二氧化硫造成的空气污染重视程度的不断提高、以及相关环保法规的制订与实施，治理含有二氧化硫的烟气污染的工作势在必行。

烟气脱硫技术开发已有百年历史，出现过140多种工艺技术，其中有10多种得到工业应用，其基本原理相同，就是利用具有碱性的吸收剂与酸性气体SO_x反应生成一种稳定的化合物存在于固相和/或液相中，从而实现烟气脱硫。从循环经济的角度考虑，用于烟气脱硫技术的吸收剂主要分为可再生和不可再生两种。不可再生的吸收剂由于不可以循环使用，存在着对SO₂吸收量小、对管道的堵塞与腐蚀严重，并生成低附加值或无用的废气产物，形成二次污染的问题。可再生循环吸收剂的烟气脱硫技术中，湿法烟气脱硫方法中的吸收剂设备小，占地面积小，因此具有操作简单，能回收硫资源、脱硫效率高等优点。

可再生循环吸收法经过近十多年的发展，从单组分高能耗的吸收剂发展为复合组分的吸收剂，目前，吸收剂的组分和含量问题，仍是世界各国科学界的研究热点。

可再生湿法烟气脱硫技术比较成功的是康世富的CANSOLV烟气脱硫技术，该技术采用的吸收剂为二元胺，使用强酸中和其中的一个强碱性胺基，将另外一个弱胺基团用作二氧化硫吸收主要官能团。US 5019361述及用含二胺的水溶性半盐的水性吸收介质从气流中除去SO₂。US 4783327相继开发了以哌嗪类化合物为脱硫吸收剂的烟气脱硫剂，该吸收剂为环状二元胺，利用其中两个胺基的碱性强度不同的特点，其中具有较弱碱性的胺基是吸收剂的主要官能团，它能够吸收与解析二氧化硫，同时具有较高的沸点。但是，上述两种脱硫剂只适于不含氧气，或氧气含量很低的烟气，因为上述专利中均含有羟乙基二胺，因而存在在氧气气氛中发生降解的现象。

CN 101274204A采用有机阳离子、无机阴离子作为主吸收剂，具有空间阻位胺的烷基醇胺做活化剂，在一定程度上抑制了上述降解现象的发生，但是，该脱硫溶液存在吸收速度慢、脱硫率低、解吸率低、解吸能耗高和循环使用时吸收量降低的缺点。因此，需要对现有技术的烟气脱硫剂进行改进。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的烟气脱硫剂存在吸收速度慢、脱硫率低、解吸率低、解吸能耗高和循环使用时吸收量降低的缺点，提供一种吸收速度快、脱硫率高、解吸率高和解吸能耗较低的烟气脱硫剂。

本发明的另一个目的在于提供一种使用吸收速度快、脱硫率高、解吸率高和解吸能耗较低的烟气脱硫剂的烟气脱硫方法。

本发明提供了一种烟气脱硫剂，该脱硫剂为含有主吸收组分、活化剂和酸的水溶液，其中，所述主吸收组分为烷基哌嗪、羟烷基哌嗪和羟烷基哌嗪酮中的一种或几种，所述活化剂为哌嗪和二氮杂二环。

本发明还提供了一种烟气脱硫方法，该方法包括将烟气与烟气脱硫剂接触，其中，该烟气脱硫剂为本发明提供的烟气脱硫剂。

在对烟气脱硫剂的组分和含量进行研究的过程中，本发明的发明人意外地发现，当将烷基哌嗪、羟烷基哌嗪和羟烷基哌嗪酮中的一种或几种用作脱硫剂的主吸收组分，将哌嗪和二氮杂二环用作脱硫剂的活化剂时，因相互的协同作用能提高对二氧化硫气体的吸收速度，而且能提高溶液的解吸性能。经过发明人的深入调查和研究发现：本发明所用的主吸收组分吸收速度快、吸收量大，但吸收率、解吸率均有提高的潜力，而且解吸温度略高；而配合使用的活化剂哌嗪主要起提高吸收和解吸速度的活化作用，二氮杂二环主要起催化硫化氢的水解、提高吸收和解吸速度的活化作用，因此这样的组合能够同时达到吸收速度快、脱硫率高、解吸率高和解吸能耗较低的要求。

本发明提供的脱硫剂可以用于脱除与回收电厂锅炉烟气、硫酸工业尾气、冶金烧结烟气等气体中的二氧化硫，该脱硫溶液具有吸收容量大、净化度高、吸收速度快、解吸率大、再生能耗低等优点。

具体实施方式

本发明提供的烟气脱硫剂为含有主吸收组分、活化剂和酸的水溶液，其中，所述主吸收组分为烷基哌嗪、羟烷基哌嗪和羟烷基哌嗪酮中的一种或几种，所述活化剂为哌嗪和二氮杂二环。