[發明專利]一種有機胺脫硫溶液及其生產方法和應用

有效

• 申請號: 202011036641.4
• 申請日: 2020-09-28
• 公開（公告）號: CN112107967B
• 公開（公告）日: 2022-11-08
• 發明（設計）人: 葉汀;袁斌煒;方旺旺;孫東岳
• 申請（專利權）人: 紹興興欣新材料股份有限公司
• 主分類號: B01D53/14
• 分類號: B01D53/14
• 代理公司: 杭州合信專利代理事務所(普通合伙) 33337
• 代理人: 沈自軍

本申請提供一種有機胺脫硫溶液及其生產方法和應用，以質量百分比計，有機胺脫硫溶液中N,N’?二羥乙基哌嗪的含量在40.1％～44％，N?羥乙基?N’?羥乙氧乙基哌嗪的含量≤5％；生產方法包括：向哌嗪水溶液中通入環氧乙烷氣體，反應至N,N’?二羥乙基哌嗪含量達到20％時，補加哌嗪以維持體系里哌嗪含量在3～5％，并持續通入環氧乙烷。本申請的生產方法生產的有機胺脫硫溶液中主成分超過40％時，可控制無效成分N?羥乙基?N’?羥乙氧乙基哌嗪的含量≤5％，進而顯著提高二氧化硫的吸收率，且相對于復配方法，本申請生產方法的原料易得，成本降低。

技術領域

本發明涉及環保脫硫技術領域，尤其涉及一種用于工業脫硫使用的有機胺溶液的生產。

背景技術

哌嗪類脫硫劑是一類非常優秀的脫硫劑，最早是在美國發展起來，US5019361論述含二胺的水溶性鹽脫硫，US4783327開發了哌嗪類衍生物脫硫劑，利用哌嗪的兩個仲胺基吸收解析二氧化硫。

2010年左右，國內高校和研究機構對N,N’-二羥乙基哌嗪，N-羥乙基哌嗪，N,N’-羥丙基哌嗪的脫硫效果進行了研究，例如，專利CN101721884B開發了烷基哌嗪、羥烷基哌嗪和羥烷基哌嗪酮為主吸收劑的脫硫劑，專利CN106178838B開發了以復合哌嗪有機胺脫硫劑，以N,N’-二羥丙基哌嗪、N,N’-二羥乙基哌嗪、N-羥乙基哌嗪等為主要吸收成分。

但在國內，市場上主要的有機胺類吸收劑還是以N-甲基二乙醇胺(MDEA)為主的，哌嗪系列脫硫劑并沒有得到推廣，歸根結底是由于現在的脫硫劑均采用復配的方法，由于各個有效組成的成本高昂，市場上并不具備競爭力。

發明內容

本申請提供一種有機胺脫硫溶液的生產方法，生產的有機胺脫硫溶液中主成分超過40％時，可控制無效成分N-羥乙基-N’-羥乙氧乙基哌嗪的含量≤5％，進而顯著提高二氧化硫的吸收率，且相對于復配方法，本申請生產方法的原料易得，成本降低。

一種有機胺脫硫溶液的生產方法，包括：

向哌嗪水溶液中通入環氧乙烷氣體，反應至N,N’-二羥乙基哌嗪含量達到20％時，補加哌嗪以維持體系里哌嗪含量在3～5％，并持續通入環氧乙烷。

本申請的生產方法中，以哌嗪溶液和環氧乙烷為原料并以一定比例直接反應得到。環氧必須采用氣相進料，氣相分布均勻，可以有效減少N-羥乙基-N’-羥乙氧乙基哌嗪的產生；生產過程中持續補加哌嗪，維持反應液中哌嗪的含量在3～5％?？刂品磻w系里的可反應的胺基的量，如果不在這個范圍，環氧就會和羥基發生反應，生成N-羥乙基-N’-羥乙氧乙基哌嗪。此外，脫硫劑里殘留一些哌嗪能有效提高脫硫劑的脫硫效率。本申請的生產方法，可以控制有機胺脫硫溶液中N-羥乙基-N’-羥乙氧乙基哌嗪的含量≤5％，可以達到脫硫劑中各組分的質量分數，生產出符合質量要求的哌嗪類脫硫劑，用于工業煙氣的脫硫處理。

以下還提供了若干可選方式，但并不作為對上述總體方案的額外限定，僅僅是進一步的增補或優選，在沒有技術或邏輯矛盾的前提下，各可選方式可單獨針對上述總體方案進行組合，還可以是多個可選方式之間進行組合。

可選的，以質量百分比計，所述有機胺脫硫溶液中N,N’-二羥乙基哌嗪的含量在40.1％～44％；N-羥乙基-N’-羥乙氧乙基哌嗪的含量≤5％。

可選的，哌嗪和環氧乙烷的質量比例為1.04～1.80。

可選的，控制反應體系的反應溫度為30～80℃；反應氮氣壓力為0.02～0.1MPa。

可選的，對哌嗪水溶液進行攪拌下每小時通入占初始哌嗪質量比8～10％的環氧乙烷氣體；通入環氧乙烷氣體3.5～4.5h后向反應體系中補加哌嗪，補加哌嗪的量占初始哌嗪質量比的4～5％；通入環氧乙烷氣體5.5～6.5h后再次向反應體系中補加哌嗪，補加哌嗪的量占初始哌嗪質量比的2～2.5％；通入環氧乙烷氣體7～7.5h停止通入環氧乙烷氣體，并持續保溫2～2.5小時。