[發明專利]一種堿金屬乳酸鹽水溶液吸收二氧化硫及再生的工藝方法

在審

• 申請號: 201610201878.0
• 申請日: 2016-03-31
• 公開（公告）號: CN107281898A
• 公開（公告）日: 2017-10-24
• 發明（設計）人: 任樹行;吳衛澤;張凱
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: B01D53/14
• 分類號: B01D53/14
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種堿金屬乳酸鹽水溶液吸收二氧化硫及再生的工藝方法。具體而言，本發明涉及一種以不同濃度的堿金屬乳酸鹽水溶液作為吸收劑，在25～90℃、二氧化硫分壓0.01～20kPa下，吸收煙氣中的二氧化硫氣體，并采用水蒸汽汽提、閃蒸的方法在100～120℃、1～100kPa下實現吸收劑再生的工藝方法。

背景技術

我國是能源消耗大國，煤炭是我國主要的一次能源。煤炭中80％以上均用做直接燃燒，這就導致我國呈現嚴重的煤煙型污染。其中最主要的污染物就是二氧化硫。二氧化硫的排放不僅會對人類健康造成危害，也會形成酸雨對植被和建筑造成破壞。但是，二氧化硫也是一種重要的資源，我國每年需進口大量的硫磺來滿足生產生活需要。因此，對煙氣中二氧化硫的吸收捕集及資源化利用具有重要的經濟和社會效益。

傳統的煙氣脫硫技術主要是鈣法脫硫，以碳酸鈣、氧化鈣等作為吸收劑，吸收后生成硫酸鈣。這種方法是目前應用最廣泛，也是最成熟的技術。但是，該方法產生大量的低品位石膏，形成固體廢棄物，并且無法實現二氧化硫的資源化。針對這些問題，可溶性鈣鹽(如乳酸鈣)被用于二氧化硫的吸收，可以實現煙氣中二氧化硫的捕集和回收。該技術存在的問題是：(1)吸收劑乳酸鈣在水溶液中溶解度低(25℃，6.07g/L)因此造成鈣鹽吸收劑濃度極低僅2％～10％，使大量水用于吸收過程循環，能耗高。(2)乳酸鈣水溶液吸收二氧化硫后生成的亞硫酸鈣、氧化產物硫酸鈣均微溶于水，導致固體沉淀出現，極易造成傳輸過程中管道的堵塞和吸收塔結垢。有機胺也可以作為吸收劑用于煙氣二氧化硫的捕集及資源化，但是由于有機胺的揮發性，吸收劑損失大，易造成二次污染。近年來，離子液體由于其揮發性低、熱穩定性好等優良的性質也被用于二氧化硫的吸收，但是由于離子液體價格昂貴且吸收黏度高，工業化應 用還有較多的障礙。

本工藝方法利用堿金屬乳酸鹽水溶液作為吸收劑吸收煙氣中二氧化硫。相比于傳統脫硫方法，該方法既可以避免大量固體廢棄物的產生，也可以回收二氧化硫。另外，由于堿金屬乳酸鹽為離子態化合物，因此在所使用的溫度范圍內沒有揮發性，并且穩定。相比于離子液體，具有更低的揮發性。堿金屬乳酸鹽在水溶液中的溶解度極大(如乳酸鈉可與水任意比例互溶)，因此，與乳酸鈣水溶液吸收劑相比較，堿金屬乳酸鹽水溶液吸收劑中的有效成分可以顯著提高，從而降低吸收劑的循環量。相比于乳酸鈣水溶液吸收劑吸收二氧化硫后產生的亞硫酸鈣、硫酸鈣溶解度極低，由于選擇的堿金屬離子對應亞硫酸、硫酸鹽均易溶于水，因此避免了傳輸過程中鹽的析出造成管道堵塞、吸收塔結垢等問題。此外，該化合物的價格便宜，水分的存在也使溶液黏度降低，適合大規模煙氣脫硫及二氧化硫回收。

發明內容

本發明的目的是避免吸收二氧化硫過程中產生固體廢棄物，解決二氧化硫回收的難題。用堿金屬乳酸鹽水溶液作為吸收劑吸收煙氣中二氧化硫，不僅可以高效的吸收二氧化硫，而且可以實現吸收劑再生和二氧化硫的回收利用。

本發明的目的是采用如下技術方案來實現的。

一種利用堿金屬乳酸鹽水溶液吸收煙氣中二氧化硫及再生的工藝方法，該工藝方法包括利用一定濃度的堿金屬乳酸鹽水溶液作為吸收劑，在一定溫度和二氧化硫分壓下，吸收煙氣中的二氧化硫，然后用水蒸汽汽提或閃蒸的再生方法在一定溫度和壓力下實現吸收劑再生的步驟。

上述方法中，所述的堿金屬乳酸鹽包括乳酸鋰、乳酸鈉和乳酸鉀。

上述方法中，所述的堿金屬乳酸鹽水溶液中乳酸鹽質量濃度為30％～80％。

上述方法中，所述的堿金屬乳酸鹽水溶液吸收二氧化硫的溫度為25～90℃。

上述方法中，所述的堿金屬乳酸鹽水溶液吸收二氧化硫的分壓為0.01～20kPa。

上述方法中，所述的堿金屬乳酸鹽水溶液再生溫度為100～120℃。

上述方法中，所述的堿金屬乳酸鹽水溶液再生壓力為1～100kPa。

上述方法中，吸收劑多次循環使用后，殘留在吸收劑中氧化的二氧化硫通過加入碳酸鈣、氫氧化鈣或氧化鈣轉化為硫酸鈣沉淀后過濾去除。

本發明的吸收劑吸收二氧化硫的原理為：在低溫下，二氧化硫溶于水中，形成亞硫酸。亞硫酸酸性比乳酸酸性強，因此，發生強酸置換弱酸，即亞硫酸置換乳酸鈉中的乳酸根離子，形成亞硫酸鈉，乳酸根離子被還原為乳酸，形成緩沖溶液，因此能高容量吸收二氧化硫。在高溫下，上述吸收平衡被改變，即溫度升高吸收平衡常數減小，同時溫度升高二氧化硫的揮發性增大，在減壓或水蒸汽汽提的條件下，吸收的二氧化硫被解吸，同時吸收劑得到再生。

具體實施方式