有机胺溶剂用于烟气中二氧化硫的脱除与回收

摘要

大量二氧化硫废气的排放直接导致了空气质量的急剧下降并造成进一步的酸雨灾害。目前燃烧后烟气脱硫工艺已被广泛应用，而有机胺再生法脱硫作为一种新兴的烟气脱硫技术也逐渐受到了关注。
　　 本文建立了包含吸收和解吸装置在内的模拟脱硫系统，并采用了关键的脱硫评价指标及相应的分析办法，在几类有机胺中筛选出具有代表性的吸收剂，提出有效脱硫容量来衡量有机胺溶剂的脱硫特性。
　　 实验在填料反应器中进行恒温常压吸收和解吸反应，考察有机胺溶剂脱除二氧化硫气体的性能，将N-甲基二乙醇胺(MDEA)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、乙二胺(EDA)与哌嗪水溶液(PZ)等有机胺胺吸收剂作了比较。结果发现，哌嗪水溶液具有较高的吸收率和脱硫容量，并能很好地解吸再生以循环利用。
　　 经过对影响吸收剂脱硫性能的一些因素(如溶液浓度、反应温度及烟气流量等)的考察，我们发现：0.3-0.8 mol/L的哌嗪水溶液在烟气流量为0.8 L/min、溶液温度为40℃的时候能达到较佳的吸收效果。而吸收剂富液在氮气流量为2.0L/min、解吸温度为85℃左右的条件下解吸能达到95％的平均解吸率，并有效地保持吸收剂溶质挥发损失率低于1.0％(远低于同等条件下解吸的EDA和MDEA)。在此条件下，进行选择性吸收及重复解吸吸收实验，结果表明，重复吸收解吸过程中哌嗪水溶液的pH值能维持在4～7之间波动，保证了对二氧化硫吸收的高选择性。经过10次重复吸收解吸后，哌嗪水溶液的单位有效脱硫容量达到了8.01g(SO2)/g(PZ)，高于其他几类常见有机胺溶剂，且仍具备进一步脱硫能力。
　　 哌嗪水溶液用于烟气中二氧化硫的脱除与回收工艺具有高吸收率、大脱硫容量、易解吸、无二次污染以及硫资源的可回收利用的优势。然而其工业化技术还不够成熟影响了其产业化进程。

目录

文摘

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致谢

1 绪论

2 文献综述

2.1大气污染现状

2.2常见烟气脱硫技术

2.2.1湿法脱硫

2.2.2干法脱硫

2.2.3半干法脱硫

2.3新兴的烟气脱硫技术

2.3.1微生物脱硫

2.3.2尿素法

2.3.3有机溶剂再生法脱硫

2.4烟气脱硫技术的分析比较

2.5二氧化硫气体分析方法

2.5.1碘量法

2.5.2分光光度法

2.5.3定电位电解法

2.5.4其他分析方法

2.6课题研究方向及目的

3 实验装置及分析方法的建立

3.1实验原理

3.1.1吸收过程本质

3.1.2烟气及二氧化硫的基本性质

3.1.3有机胺的吸收与解吸

3.2实验方法和装置

3.2.1烟气的模拟和输送装置

3.2.2烟气吸收装置

3.2.3富液解吸装置

3.2.4尾气处理及采样装置

3.3分析方法的建立

3.3.1液相的分析

3.3.2气相的分析

3.3.3小结

3.4主要实验药品及仪器

4 有机胺溶液的吸收与解吸实验

4.1有机胺脱硫剂

4.1.1常见有机胺脱硫剂

4.1.2位阻胺脱硫剂

4.1.3二元胺

4.2实验参数及评价指标

4.2.1实验参数的选定

4.2.2评价指标的建立

4.3有机胺脱硫剂的选择

4.3.1脱硫剂的脱硫性能比较

4.3.2脱硫剂的解吸性能比较

4.3.3小结

5 哌嗪水溶液脱硫体系的综合评价

5.1脱硫条件的确立

5.1.1温度的影响

5.1.2浓度的影响

5.1.3 pH值的变化

5.1.4气体流量的影响

5.1.5烟气浓度

5.1.6小结

5.2选择性吸收实验

5.2.1二氧化碳的吸收原理

5.2.2选择性吸收过程

5.2.3选择性因子

5.2.4小结

5.3重复吸收实验

5.3.1重复吸收特点

5.3.2吸收剂pH值变化

5.3.3有效脱硫总量

5.3.4小结

6 结论与展望

6.1结论和创新

6.2展望

参考文献

作者简介及科研成果