[发明专利]一种可再生多元叔胺二氧化硫吸收剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种可再生多元叔胺二氧化硫吸收剂及其制备方法，吸收剂可以再生并重复使用，属于环境保护和气体净化技术领域。

背景技术

相关统计资料显示，SO₂已成为世界第一大污染物，近年来，我国SO₂排放量超过了25Mt/a，在我国陆域面积上，平均每平方公里正产生着2t/a以上的SO₂污染物，每年因酸雨和SO₂污染对生态环境损害和对人体健康影响造成的经济损失在1100亿元以上，减排SO₂的污染已迫在眉睫。

现阶段烟气脱硫技术中最为成熟的是湿法脱硫技术，目前国内外火力发电厂普遍采用石灰石-石膏湿法脱硫工艺，该技术成熟、效率高，Ca/S比低，运行可靠，操作简单，但是脱硫原料、副产物的运输、堆存和处理困难，设备和管道的磨蚀与堵塞严重。与之相应的“石膏雨”问题，在治理气体污染问题的同时又造成了粉尘和废固的二次污染。

有机胺湿法烟气脱硫技术是一种新兴的烟气脱硫技术，具有脱硫效率高、脱硫效率对进气含硫量不敏感、吸收剂可以循环利用、不产生二次污染、吸收的二氧化硫可以通过解吸被释放并用来制备硫酸或硫磺副产品等优点。

近期，专利或文献中出现的有机含氮二氧化硫吸收剂可以分为两类。一类是酸碱类吸收剂，这一类吸收剂利用酸碱反应吸收二氧化硫气体。例如美国专利US 6，342，169报道了一种分子结构式为R₂R₃N－R₁－NR₄R₅的二氧化硫吸收剂，式中R1为亚甲基、亚乙基、或1，3－亚丙基，R₂、R₃、R₄、R₅、为相同或不相同的基团，可以是氢或其他短链烷烃或脂肪醇；中国专利申请号CN 200910117195.7中公开了1，4－二（2－羟丙基）哌嗪作为烟气脱硫剂。以上两项专利中所采用的吸收剂中均加入了硫酸反应了两个胺基的其中一个，大大影响了吸收剂吸收二氧化硫的容量。另一类是共价类吸收剂，这一类吸收剂一般是离子液体，可以分为两种：一种是无水离子液体，利用N－H键插入二氧化硫可逆地形成磺酰胺结构，例如中国专利申请号CN 200910116568.9，CN 200910116567.4中公开的多氮直链或环状胺类羧酸盐离子液体吸收剂；另一种是离子液体水溶液，这一类吸收剂同时存在酸碱反应吸收和N－H键插入吸收，例如中国专利公告号CN 101274204中公开的质子化的二乙烯三胺、羟乙基乙二胺、咪唑、哌嗪等与硫酸根离子、氯离子、亚硫酸根离子、硝酸根离子等形成的离子液体吸收剂；中国专利公开号CN 101829475中公开的多元碳酰胺与柠檬酸或乳酸形成的离子液体吸收剂等。这一类吸收剂中，N－H键插入吸收是相对主要的，由于这种吸收结合力更强。这一类吸收剂吸收二氧化硫存在下列问题：（1）N－H键易被氧化从而使得吸收剂失效，(2)伯胺基与仲胺基的碱性较强，与质子结合过于稳定，（3）吸收剂吸收二氧化硫形成的结构较为稳定，解吸温度较高造成了高能耗，工业成本和操作费用大，不利于工业化生产的实际应用。

本发明利用多元叔胺的结构特点，将二氧化硫吸收容量大与解吸能耗低这两个特点有机得结合起来，克服了现有技术上的上述缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可再生的多元叔胺类二氧化硫吸收剂及其制备方法，克服以上缺陷。

本发明所述的可再生多元叔胺二氧化硫吸收剂，其特征在于：所述二氧化硫吸收剂的成分：（1）含有1～80％质量浓度的多元叔胺作为吸收剂的主要成分, 由于难挥发性酸的加入，多元叔胺在溶液中的存在形式为非离子化多元叔胺、部分离子化季铵盐以及全部离子化季铵盐；（2）含有0.01～1％质量浓度的酚类或醌类物质作为吸收剂的抗氧化剂；（3）含有1～50％质量分数的难挥发性酸作为多元叔胺的助溶剂及稳定剂；（4）含有0.1～10％质量分数的一元醇胺作为吸收剂的活化剂；(5) 含有10～90％质量分数的水；所述吸收剂在低温下吸收混合气体中的二氧化硫，在高温下释放所吸收的二氧化硫气体，产生干基浓度大于99％的二氧化硫副产品;所述吸收剂回收并重复使用。

所述的多元叔胺为二元叔胺，三元叔胺，四元叔胺，五元叔胺，六元叔胺，七元叔胺或其任意组合。

所述的叔胺可以用三级胺替代。

所述的叔胺的结构特点是每一个氮原子的三个化学键均与碳原子以共价键相连，不含有N-H键，均为N-C键。