[發明專利]一種固態多孔的脫硫吸附劑及其制備方法

在審

• 申請號: 202210165853.5
• 申請日: 2022-02-23
• 公開（公告）號: CN114700049A
• 公開（公告）日: 2022-07-05
• 發明（設計）人: 李銀勇
• 申請（專利權）人: 浙江躍維新材料科技有限公司
• 主分類號: B01J20/26
• 分類號: B01J20/26;B01D53/02;B01J20/30
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 黃玉杰

本發明公開了一種固態多孔的脫硫吸附劑及其制備方法，其主要成分為固態多孔的交聯多元叔胺化合物。其制備方法主要包括多元胺類的交聯固化與叔胺化反應。制備的多孔叔胺吸附材料可用于二氧化硫的高效吸附，且吸附劑可通過加熱再生而循環利用。本發明的吸附材料制備工藝簡單、設備要求低、生產成本低、安全環保、應用范圍廣；不需要任何其他固體多孔載體，氨基負載量高、吸附容量高；再生時，交聯的胺類不揮發、損耗小、熱穩定性好；二氧化硫的吸附/脫附可逆，再生溫度低，循環穩定性好。

技術領域

本發明涉及一種固態多孔的脫硫吸附劑及其制備方法，屬于吸附材料技術領域。

背景技術

化石燃料，尤其是煤炭的燃燒向大氣中排放了大量的二氧化硫氣體。過量的二氧化硫排放超過環境的自清潔能力后，會形成酸雨，不僅會影響環境，還會嚴重危害人們的身體健康，造成哮喘、干咳、頭痛、和眼睛、鼻子、喉嚨的過敏等癥狀。

目前，煙氣脫硫技術主要采用石灰石/石膏濕法脫硫工藝。該方法具有工藝成熟、操作簡單、脫硫效率高、系統運行穩定等優點；但是同樣有系統復雜，占地面積大，投資高，磨損腐蝕現象嚴重，副產品(石膏)堆存、運輸、處理難等問題。

有機胺脫硫技術是另外一類較為有效的脫硫技術。例如中國專利 CN104028078A公開了一種采用乙二胺、二乙烯三胺、環丁砜、N-甲基二乙醇胺、一乙醇胺、羥乙基乙二胺、哌嗪、四甲基苯二胺中的一種或多種作為吸收劑，其中伯胺或仲胺基團作為二氧化硫的主要反應基團，具有堿性較強；結合二氧化硫的反應速率快、吸收容量高等優點。然而伯胺和仲胺與酸性的二氧化硫結合能力過強，形成的鹽類穩定太好，難以通過加熱解吸再生，能耗高；同時伯胺和仲胺容易氧化而失效、循環穩定性較差；另外伯胺和仲胺還易與二氧化碳反應，降低二氧化硫的吸收容量。專利號為CN103349886A的技術公開了多元叔胺作為可高效再生的二氧化硫吸收劑，具有吸收容量較高、解吸溫度低等特點。然而該方法仍需要大量的水作為有機胺的稀釋劑，液態的胺類水溶液對設備的腐蝕性強；加熱解吸所需的能耗高；總體成本仍然較高。專利申請CN105879849A和文章(Environ.Sci.Technol. 2014,48,2025-2034)等公開了負載與多孔載體的叔胺類二氧化硫吸附劑。此類吸附劑為固體/液體復合吸附劑，載體為秸稈或多孔二氧化硅；含水量低，解吸能耗低。但同時由于其載體為惰性的二氧化硅或秸稈，本身不參與二氧化硫的吸附，且其含量往往高于50％，因此吸附劑中活性有機胺含量低，吸附容量較低，不利于二氧化硫的高效、低成本吸附。

發明內容

本發明為了解決現有含硫氣體吸附技術存在的缺點，提出了一種固態多孔的脫硫吸附劑及其制備方法。

為達成上述目的，本發明提供如下技術方案：一種固態多孔的脫硫吸附劑，所述脫硫吸附劑的主要成分為固態多孔的交聯多元叔胺化合物。

本發明的另一目的是提供上述固態多孔的脫硫吸附劑的制備方法，將多元有機胺在低溫冷凍的條件下交聯，并進一步叔氨基化，輔之以抗氧化劑，得到固態的、多孔吸附劑，以用于吸附混合氣體中二氧化硫氣體，達到脫硫的目的。具體包括如下步驟：

S1、將多元胺、交聯劑、抗氧化劑與溶劑混合，形成分散液；

S2、將上述分散液在低溫下冷凍；

S3、在冷凍條件下靜置一段時間，多元胺中的一部分氨基和交聯劑中的交聯官能團發生交聯反應，形成具有交聯網絡的冰凝膠；

S4、若交聯反應完成后，多元胺中仍有部分伯胺和仲胺，則對伯胺和仲胺基團進行叔胺化反應，所述叔胺化反應采用以下任一路徑：

a：將上述冰凝膠解凍，得到交聯的水凝膠，將剩余的伯胺和仲胺基團進行叔胺化反應，得到大部分胺基都為叔胺的材料，并常壓干燥，得到固態的多孔材料；

b：將上述冰凝膠解凍并常壓干燥，得到交聯的固態胺類材料，隨后將固態胺材料里的伯胺和仲胺進行叔胺化反應轉化為叔胺。