[發(fā)明專利]一種使用低共熔溶劑吸收和解吸HCl的裝置及方法

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• 申請日: 2022-04-22
• 公開（公告）號: CN114887455A
• 公開（公告）日: 2022-08-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 邵磊;肖浩;金輝;孫寶昌
• 申請（專利權(quán)）人: 北京化工大學(xué)
• 主分類號: B01D53/14
• 分類號: B01D53/14;B01D53/18
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• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明涉及一種使用低共熔溶劑吸收和解吸HCl的裝置，包括單段/多段的超重力吸收/解吸設(shè)備，富液罐，貧液罐，HCl氣體儲罐，液體泵等。本發(fā)明另一方面涉及一種使用低共熔溶劑吸收和解吸HCl的方法。本發(fā)明利用超重力設(shè)備強(qiáng)化氣液傳質(zhì)的特點，提高了低共熔溶劑對待處理氣體中HCl的吸收率和富液中HCl的解吸率。待處理氣體經(jīng)吸收HCl后可以滿足排放要求，富液解吸后可以得到高附加值的純凈的HCl干氣，本發(fā)明還可以達(dá)到HCl和CO₂等混合氣體體系中選擇性吸收HCl的效果，避免了傳統(tǒng)分離工藝中鹽酸水溶液對設(shè)備的腐蝕，而且設(shè)備的尺寸大幅減小，降低了設(shè)備的投資成本，拓展了超重力技術(shù)的應(yīng)用范圍，并可產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種使用低共熔溶劑吸收和解吸HCl的裝置及其方法，特別是利用超重力技術(shù)強(qiáng)化低共熔溶劑吸收和解吸HCl的裝置及其方法。

背景技術(shù)

在濕法冶金、氯堿工業(yè)、有機(jī)氯行業(yè)、燃燒含氯物質(zhì)(垃圾焚燒、生物質(zhì)燃燒、煤炭燃燒)等過程中，均會產(chǎn)生一定量的HCl氣體，它的存在不但會嚴(yán)重威脅人的生命安全，還會造成后續(xù)設(shè)備和管路腐蝕以及危害環(huán)境等。

目前常見的HCl氣體的處理技術(shù)為水吸收法或者堿液吸收，水吸收法制備的鹽酸附加值低，而且鹽酸對設(shè)備腐蝕嚴(yán)重，使得該工藝長期遭到詬病。而堿液吸收會消耗大量的燒堿，并產(chǎn)生堿性廢液，且HCl無法回收利用。與之相反，干燥HCl氣體的價值和市場需求卻與日俱增。以氯堿行業(yè)為例，干燥的HCl在氯堿行業(yè)中可用于聚氯乙烯(PVC)等有機(jī)氯產(chǎn)品的生產(chǎn)。同時，在實際應(yīng)用中，含HCl的氣體中可能還含有CO₂等氣體，能否選擇性吸收這些氣體體系中的HCl對于HCl的回收利用和吸收工藝的經(jīng)濟(jì)性有顯著影響。

低共熔溶劑是指由一定化學(xué)計量比的氫鍵受體和氫鍵供體組合而成的兩組分或三組分低共熔混合物，其凝固點顯著低于各個組分純物質(zhì)的熔點，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于反應(yīng)和分離等過程。

超重力技術(shù)是一種新型的基于旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力場的過程強(qiáng)化技術(shù)，該技術(shù)是通過旋轉(zhuǎn)填充床、定-轉(zhuǎn)子反應(yīng)器和折流旋轉(zhuǎn)床等設(shè)備來實現(xiàn)的。在超重力環(huán)境下流體的混合和傳質(zhì)過程可以大幅強(qiáng)化，因此超重力技術(shù)在受混合和傳遞控制的過程中展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于超重力設(shè)備采用低共熔溶劑吸收和解吸HCl的裝置及其方法：通過強(qiáng)化氣體與液體的傳質(zhì)，可以顯著提高低共熔溶劑吸收和解吸HCl的效果。

本發(fā)明一方面涉及到超重力裝置內(nèi)低共熔溶劑吸收HCl的工藝：在超重力裝置內(nèi)，從氣體入口進(jìn)入的HCl氣體被從液體入口進(jìn)入的低共熔溶劑吸收，吸收HCl后的低共熔溶劑從液體出口離開超重力設(shè)備，處理后的氣體則從氣體出口離開超重力設(shè)備。

本發(fā)明另一方面涉及到超重力裝置內(nèi)解吸低共熔溶劑富液的工藝：在超重力裝置內(nèi)，低共熔溶劑富液中的HCl被解吸出來，從氣體出口離開進(jìn)入HCl儲罐，處理后的低共熔溶劑從液體出口離開超重力設(shè)備。

本發(fā)明還涉及到超重力裝置內(nèi)選擇性吸收HCl的工藝：將事先篩選的對HCl的溶解度高而對CO₂等非極性氣體的溶解度較低的低共熔溶劑作為吸收劑通入到超重力吸收裝置內(nèi)，在合適的工藝條件下，處理含CO₂等非極性氣體和HCl的混合氣體，憑借溶解度的差異以及物料在超重力裝置內(nèi)停留時間短的特點，達(dá)到選擇性吸收HCl的效果。其中混合氣體中包括但不限于CO₂和Cl₂等非極性氣體。

作為較為優(yōu)選的方案之一，低共熔溶劑的氫鍵受體包括但不限于季銨鹽、兩性離子等，低共熔溶劑的氫鍵供體包括但不限于多元醇、羧酸、氨基酸、尿素、硫脲、糖類、三氟乙酰胺等。

進(jìn)一步優(yōu)選的，低共熔溶劑的氫鍵受體選擇氯化膽堿，氫鍵供體選擇甘油、乙二醇等醇類。

優(yōu)選地，所述氫鍵受體氫鍵供體的摩爾比為1:1～1:3。