[发明专利]一类低温共熔的有机酸盐-环丁砜配方溶液及其捕获SO2工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一类能可逆吸收分离SO₂的配方溶液，该配方溶液主要由有机酸盐与环丁砜组成。

背景技术

目前，酸雨已经成为了人类面临的一个十分严峻的环境问题，严重威胁到生态环境和人体健康。化石燃料的燃烧导致大量SO₂排放到大气中是造成酸雨问题的主要原因，我国是一个以煤能源为主的国家，SO₂排放量巨大，酸雨污染十分严重，酸雨面积已达到国土面积的30％以上，每年全国因酸雨和SO₂污染导致的经济损失达到上千亿元，已成为制约国民经济可持续发展的主要问题。

控制SO₂排放的一种有效方法就是实施烟气脱硫，目前，已经商业化的烟气脱硫技术主要有氨法、海水法和石灰石法等。但这些方法都存在着许多固有的缺陷，如氨法易产生挥发性有机化合物污染大气，海水法具有明显的地域限制无法推广使用，石灰石法会产生大量的石膏废弃物难以处理等。另外，大多数脱硫剂都以水为主体溶剂，水的挥发性和潜热较大，使得操作过程的能耗居高不下，传统脱硫工艺亟待改进，开发高效、节能的新型绿色脱硫剂具有十分重的意义。

有机熔融盐是一类由有机阴阳离子组成的，在室温到100℃范围内呈液态的离子化合物。有机熔融盐具有不挥发性、低熔点、热稳定性高及溶解能力强等优点，是一种新型的绿色溶剂。已有文献表明，有机熔融盐对SO₂具有良好的吸收性能，可循环使用，且有机熔融盐的不挥发性可以有效避免交叉污染所带来的一系列环境问题。另外，相对于传统的水溶剂来说，它的热容较低，因此，有机熔融盐是一种高效、节能的新型绿色脱硫剂。中国专利申请号为200510069406.6、200810025024.7、200810124419.2、200910074801.1、200910116567.4、200910116568.9、201010214073.2和201010279634.7等的专利文献分别报道了几类有机熔融盐作为SO₂吸收剂，但纯有机熔融盐作为脱硫剂，其粘度较大，过程操作困难，且SO₂吸收过程中的传质效率很低，吸收速率很慢，往往需要数小时才能达到吸收平衡，这限制了纯有机熔融盐的工业化应用。中国专利申请号为200910233387.4和201010018259.0的专利文献分别报道了一种杂合有机熔融盐水合物和一种混合有机熔融盐水溶液作为能快速高效吸收SO₂的脱硫剂，但这类脱硫剂仍然以水作为主体溶剂，水的挥发性和潜热较大，不利于过程节能，且这类有机熔融盐以质子化的叔胺为阳离子，阳离子在水溶液中会分解出对金属有络合作用的叔胺，从而使设备腐蚀严重。

总体来说，能快速、高效吸收SO₂且能耗低、腐蚀性小的有机熔融盐脱硫剂仍然尚付阙如，以有机融熔盐为主要组分的低温共熔的配方脱硫剂更是未见报道。为此，本发明以季铵碱二元羧酸氢盐这一类有机熔融盐为化学吸收组分，挥发性可忽略的环丁砜(沸点≥285℃)作为具有物理吸收和稀释作用的调和组分，再辅以少量水来降低体系粘度，开发出了一种可快速、高效吸收SO₂的有机熔融盐与环丁砜的配方溶液。该配方溶液还是一类具有低共熔温度的系统，其凝固点远低于环丁砜的凝固点(约27～28℃)，可达-20℃以下，极大地方便了溶液的贮存、运输和使用。优化配制的溶液性质独特，具有低粘度，低热容，低挥发性、高SO₂吸收容量和快SO₂传质速率，是一种高效、节能的新型绿色脱硫剂。

发明内容

本发明的目的在于提供一类用于SO₂吸收分离的低温共熔的有机熔融盐与环丁砜的配方溶液，以及与其应用相关的SO₂捕获过程处理工艺。

本发明以季铵碱二元羧酸氢盐这一类有机熔融盐为化学吸收组分，挥发性可忽略的环丁砜(沸点≥285℃)作为具有物理吸收和稀释作用的调和组分，再辅以少量水来降低体系粘度，开发出了一种可快速、高效吸收SO₂的有机熔融盐与环丁砜的配方溶液。该配方溶液还是一类具有低共熔温度的系统，其凝固点远低于环丁砜的凝固点(约27～28℃)，可达-20℃以下，极大地方便了溶液的贮存、运输和使用。优化配制的溶液性质独特，具有低粘度，低热容，低挥发性、高SO₂吸收容量和快SO₂传质速率，是一种高效、节能的新型绿色脱硫剂。