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《南京理工大学》 2010年
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可再生胺类吸收剂烟气脱硫的研究

翟林智  
【摘要】: 可再生胺法烟气脱硫可实现硫资源的回收利用。采用实验室模拟烟气,以有机胺溶液为吸收剂,确定合适的烟气吸收剂配方及吸收和解吸SO2的适宜条件;利用初始速率法,建立乙二胺溶液的氧化动力学方程。采用水浴微波法合成醇胺类离子液体,得到其吸收和解吸SO2的合适条件,并通过结构表征,总结离子液体吸收SO2的反应历程。 首先,以复合胺、位阻胺、醇胺和乙二胺等作为吸收剂,利用间歇釜进行SO2吸收和解吸实验。结果表明乙二胺吸收液具有较高SO2吸收容量和脱硫率。加入酸添加剂后,SO2有效吸收容量增大,抗氧化性能增强。10次吸收-解吸循环中,乙二胺/硼酸溶液和乙二胺/磷酸溶液的平均脱硫率均达99%,后9次S02解吸率大于90%,硼酸和磷酸可强化乙二胺烟气脱硫过程。乙二胺/硼酸溶液对S02有效吸收容量和抗氧化性能较好,确定其吸收SO2适宜条件为吸收温度30℃、乙二胺初始浓度0.3mol·L-1、吸收液pH值8.5;S02解吸最佳条件为解吸温度103℃、解吸时间60 min、富液初始pH值5.50士0.15。 其次,利用填料塔连续吸收装置,改变吸收液pH值、液气比等操作条件,确定乙二胺/磷酸溶液和乙二胺/硼酸溶液的最佳工艺条件为吸收液pH值6.0-7.0,液气比0.82L·m-3,脱硫率稳定在97%,其中乙二胺/硼酸溶液更适用于SO2浓度和烟气流量波动较大的操作。之后,以乙二胺/硼酸溶液作吸收剂,设计了处理能力为10000Nm3·h-1模拟烟气的填料吸收塔。 再者,采用初始速率法,研究了乙二胺初始浓度([Cen])、空气流量([Q])、吸收液pH值(pH)和反应温度对吸收液抗氧化性能的影响,建立乙二胺/磷酸溶液和乙二胺/硼酸溶液的氧化动力学方程分别为rp=1.455exp(-2.074×104/RT)[Cen]0.6089[Q]0.9216[pH]-8.049。和rB=0.1083exp(-1.207×104)[Cen0.2826[Q]09972[pH]-4.9894。乙二胺/硼酸吸收液氧化反应的活化能为12.70 kJ/mol,与乙二胺/磷酸吸收液相比,更易被氧化。 最后,采用水浴微波法制备12种醇胺类离子液体。以乙醇胺乳酸盐离子液体为例,与传统室温合成法相比,合成时间由20 h缩短为0.5 h,产率则由77.5%提高为92.7%。采用L9(34)正交实验,离子液体的适宜合成时间为30 min,温度65℃,微波功率300 W,醇胺与酸的摩尔比为1:1.1。达到吸收平衡时,S02在乙醇胺乳酸盐中的摩尔分率为0.51,优于其它离子液体。以该盐作为合适吸收剂,发现适宜条件为吸收温度25℃,解吸温度90℃和解吸时间60 min。同时发现,水浴微波-程序升温法可以加速S02的解吸过程。5次吸收-解吸循环后,S02回收率达84%,具有良好的再生性。采用FT-IR和HNMR对吸收S02前后的离子液体进行表征,发现S02与N原子结合成N-S键,S=O中的O原子和醇胺中的H原子形成分子内氢键,达到吸收S02的目的。
【学位授予单位】:南京理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:X701.3

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【引证文献】
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