[发明专利]一种改性钙基吸附剂及其改性方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及气固分离领域，特别是涉及烟气的脱硫领域，更为具体的说是涉及一种离子液体改性钙基吸附剂的方法。

背景技术：

燃煤电厂、冶金行业等烟气中含有SO₂等酸性气体，SO₂是大气主要污染物之一，是酸雨的形成源。随着环境保护对大气污染物排放要求的日益提高,在烟气净化过程中,如何高效合理地选用脱硫工艺,以较低投资和运行费用达到烟气脱硫的净化目的，使烟气中SO₂排放符合国家排放标准的规定，是目前燃煤电厂、冶金行业等健康发展的关键问题。因此，各种高性能SO₂捕集剂的开发是此领域研究的主题之一，近几年来，钙基吸附剂由于其独特的性能一直是本领域研究与开发的热门课题。

烟气脱硫按脱硫剂的种类常见的方法有：以CaCO₃(石灰石)为基础的钙法，以MgO为基础的镁法，以Na₂SO₃为基础的钠法，以NH₃为基础的氨法，以有机碱为基础的有机碱法。世界上90％以上的商业化烟气脱硫采用钙法脱硫技术，钙法分为湿法、干法和半干(半湿)法。湿法技术是采用含有吸收剂的溶液或浆液处理烟气，该法具有脱硫反应速度快、设备简单、脱除效率高等优点，但普遍存在腐蚀严重、运行维护费用高及造成二次污染等问题。干法脱硫技术是吸收过程和产物的处理均在无水状态下进行，该法具有无废酸污水排出、设备腐蚀较轻，烟气温度无明显降低、二次污染少等优点，但存在脱硫效率低，反应速度较慢、设备庞大等问题。另外，还有半干法脱硫技术是指脱硫剂在干燥状态下脱硫、在湿状态下再生(如水洗活性炭再生流程)，或者在湿状态下脱硫、在干状态下处理脱硫产物(如喷雾干燥法)的烟气脱硫技术。特别是在湿状态下脱硫、在干状态下处理脱硫产物的半干法，以其既有湿法脱硫反应速度快、脱硫效率高的优点，又有干法无污水废酸排出、脱硫后产物易于处理的优势而受到人们广泛的关注。在干法化学吸收烟气中硫氧化物中，吸附剂的性能从根本上决定了SO₂捕集操作的效率，因而对吸附剂的性能有很高的要求。对于烟气进行化学吸附SO₂的过程，为了强化传质过程，提高脱除效率，提高钙的利用率，降低设备的投资和运行费用，对吸附装置和操作过程也提出了一定的要求。

钙基吸附剂在工业应用具有很大优势，其可实现硫捕集，具有捕集效率高，节能，原料价格低廉，吸附剂成本低，经济性高等优点。但钙基吸附剂在吸附过程中，其捕集能力会逐渐衰减，吸附剂在较高温度时引起烧结，吸附能力恶化。可见吸附剂在微观结构和属性上，如表面积、孔体积和结构以及表面积，都会对反应特性造成影响。吸附剂的初始反应活性是重要的，其捕集特性起着重要的作用。因此，为了提高吸附剂的反应活性和减少吸附剂用量，改善钙基吸附剂的微观结构是一重要途径。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种改性钙基吸附剂，该吸附剂用于脱除烟气中SO₂，有效地提高钙基吸附剂吸附容量和脱除率等关键指标。

本发明另一目的是提供上述改性钙基吸附剂的制备方法。

本发明还一目的是提供上述改性钙基吸附剂的应用。

本发明的具体的方案如下：

一种改性钙基吸附剂，该吸附剂为羟胺型柠檬酸离子液体，其结构为：

式中R₁、R₂和R₃分别为H、或含羟基的烷基、或烷基基团，但三者不能同时为H或烷基基团，烷基含1-3个碳。

所述羟胺型柠檬酸离子液体优选为：柠檬酸一乙醇胺、柠檬酸二乙醇胺、柠檬酸三乙醇胺或柠檬酸甲基二乙醇胺。

上述改性上述吸附剂的制备方法，该方法包括以下步骤：

1)粉碎：将石灰石在粉碎机中粉碎成粉末；

2)煅烧：将上步粉末置于马弗炉中，逐渐升温至煅烧温度，煅烧温度750-1000℃，煅烧时间为30min；

3)混浸：将羟胺型柠檬酸离子液体加入一搅拌容器中，将上步煅烧产物慢慢加入羟胺型柠檬酸离子液体容器中，石灰石煅烧产物与离子液体的质量比为1:(2.0-3.0)，边搅拌边加入，使煅烧产物和离子液体混匀，容器升温至混浸温度，混浸温度为60-80℃，混浸时间20-30h，生成凝胶液；

4)焙干：将上步得到的凝胶液减压抽滤，滤液保留，可继续作为浸渍液使用，滤饼置于烘箱中，在N₂气氛中在80-120℃温度下焙干，焙干时间12-24h；