用于高炉煤气同时脱硫脱碳复配吸收剂

1.本发明属于工业气体净化材料技术领域，具体涉及用于高炉煤气同时脱硫脱碳复配吸收剂。

背景技术：

2.碳减排及高炉煤气精脱硫均为当前热点领域，脱硫脱碳系统是未来高炉煤气净化的主要系统，其吸收剂体系开发研究是国内外学者关注的重点，工业上普遍是使用碱性有机胺在适宜温度下吸收有机硫(cos)、h2s、co2等，当温度提高时能重新释放所吸收气体的可循环利用吸收剂。
3.脱硫脱碳吸收剂由最初的单一醇胺法发展为多种醇胺复配的混合胺法和基于醇胺的配方溶液法。目前研发的一系列配方溶剂可针对不同的工况并与适当的工艺流程相匹配，最大限度地提高脱硫脱碳效率。美国shell公司开发的sulfinol系列溶剂，其中sulfinol-d及sulfinol-m都可用于脱除h2s、co2和cos，这两类溶剂均为物理化学溶剂，sulfinol-m的深度脱硫效果较sulfinol-d更优，其主要组分为n-甲基二乙醇胺(mdea)和环丁砜，添加了活性组分哌嗪，可满足h2s、co2和有机硫含量较低原料气的处理。还有德国basf公司amdea溶剂，基本原理是通过在mdea溶液中加入活化剂，(如哌嗪、dea、丁基醇胺、咪唑或甲基咪唑等)，实现原料气cos的深度脱除且提高co2在mdea溶液的溶解度和反应速度。
4.以上这些方法虽然能实现对h2s、co2及有机硫的脱除，但在实际操作过程中三种气体同时脱除的效率有限，尤其是对有机硫(cos)的吸收剂效果不理想，存在较大的选择性吸收，经济性较差。因此，为降低成本，研发同时吸收h2s、co2及cos原料气体且净化效果好的新型复配吸收剂具有重要意义。

技术实现要素：

5.本发明的目的是提供用于高炉煤气同时脱硫脱碳复配吸收剂，能够对高炉煤气高效的进行同时脱硫脱碳。
6.本发明所采用的技术方案是，用于高炉煤气同时脱硫脱碳复配吸收剂，包括醇胺、位阻胺、季铵盐类活性添加剂、水，其中醇胺浓度为9wt％～35wt％，位阻胺浓度为6wt％～15wt％，活性添加剂浓度为1wt％～5wt％，余量为水，以上组分的质量百分比总和为100％。
7.本发明的其他特点还在于，
8.醇胺为n-甲基二乙醇胺和乙醇胺组成的混合物，吸收剂中n-甲基二乙醇胺的浓度为6wt％～25wt％，乙醇胺的浓度为3wt％～10wt％。
9.位阻胺为吗啉、二氮杂二环组成的混合物，吸收剂中吗啉浓度为5wt％～10wt％，二氮杂二环浓度为1wt％～5wt％。
10.季铵盐类活性添加剂为十二烷基二甲基苄基氯化铵，吸收剂中十二烷基二甲基苄基氯化铵的浓度为1wt％～5wt％。
11.吗啉与h2s、co2反应生成盐类物质。
12.本发明的有益效果是，用于高炉煤气同时脱硫脱碳复配吸收剂，在高炉煤气与复配吸收剂接触时，气相中的h2s、co2及cos扩散至液相并发生物理化学反应，实现h2s、co2及cos混合气体的同时脱除，且使得净化后的气体中总s低于20mg/nm3，co2捕集率大于90％，同时复配吸收剂的抗腐蚀性能和热稳定性能良好。
附图说明
13.图1为利用本发明中的吸收剂进行脱硫脱碳的性能评价装置简图。
14.图中，1.气瓶，2.减压阀，3.质量流量计，4.水浴锅，5.吸收瓶，6.回流冷凝器，7.温度计，8.电子皂膜流量计，9.尾气吸收瓶，10.第一四氟管道，11.第二四氟管道，12.气相谱，13.电脑。
具体实施方式
15.下面结合附图及具体实施方式对本发明进行详细说明。
16.本发明的用于高炉煤气同时脱硫脱碳复配吸收剂，包括醇胺、位阻胺、季铵盐类活性添加剂、水，其中醇胺浓度为9wt％～35wt％，位阻胺浓度为1wt％～10wt％，活性添加剂浓度为6wt％～15wt％，余量为水，以上组分的质量百分比总和为100％。
17.醇胺为n-甲基二乙醇胺(mdea)和乙醇胺(mea)组成的混合物，吸收剂中n-甲基二乙醇胺的浓度为6wt％～25wt％，乙醇胺的浓度为3wt％～10wt％。
18.位阻胺是两种环状位阻胺以不同浓度组成的混合物，位阻胺为吗啉(mor)、二氮杂二环组成的混合物，吸收剂中吗啉浓度为5wt％～10wt％，二氮杂二环浓度为1wt％～5wt％。
19.吗啉与h2s、co2反应生成盐类物质，二氮杂二环提供较强位阻效应，使氨基呈现更高的化学活性。
20.吗啉作为一种具有六元环结构的环状二级胺，含有仲胺基团的所有典型反映特征，与h2s、co2可以快速反应生成盐类物质，增强了h2s、co2的吸收效果。二氮杂二环提供的较强位阻效应，使氨基呈现更高的化学活性，有利于cos上的c原子与c＝n双键上的n原子相互作用，提高cos吸收效率。
21.季铵盐类活性添加剂为十二烷基二甲基苄基氯化铵，吸收剂中十二烷基二甲基苄基氯化铵的浓度为1wt％～5wt％。
22.高炉煤气与复配吸收剂接触时，气相中的h2s、co2及cos扩散至液相并发生物理化学反应，吸收剂只针对h2s、cos、co2此三种气体组分的共同深度脱除，对其他组分未有较大影响，保持高炉煤气主体组分的稳定。
23.为了促进mdea、mea组成的醇胺混合液对h2s、co2及cos组分的脱除效果，本发明采用的活性添加剂为十二烷基二甲基苄基氯化铵，这是一种阳离子表面活性剂，在胺液水溶液中完全电离后提供的阳离子(q+)首先与溶液中的oh-形成离子对，然后在液相中与h2s电离出的h+发生中和反应，同时得到的阳离子(q+)继续与oh-结合，如此循环，不仅降低气相界面传质阻碍对反应的抑制作用，加快反应速率；而且会促进溶液电离出更多的oh-快速与进入液相的co2及cos反应，提高cos水解效率，从而实现复配后的醇胺水溶液对h2s、co2及cos的深度净化。
24.如图1所示，配置试验装置，模拟高炉煤气气瓶1的气体经减压阀2减压，流经质量流量计3并进入到浸在恒温磁力搅拌水浴锅4中的吸收瓶5。在吸收瓶5上设置有用于冷却的回流冷凝器6，气体经回流冷凝器6进入到电子皂膜流量计8，电子皂膜流量计8的出口气体流入尾气吸收瓶9中，之后尾气经排放管道排空。在吸收瓶5内放置有温度计7，用于监测吸收瓶内溶液的温度。吸收前和吸收后气体分别经第一四氟管道10、第二四氟管道11采集到气相谱12进行检测，气相谱12连接到电脑13，用于输出反馈分析后的数据。吸收瓶5具体采用1000ml的烧瓶，内部装有配备好的吸收液。尾气吸收瓶9中的介质为氧化铁。
25.实施例
26.模拟高炉煤气组分如下：
27.组成h2scosco2con2v/v(％)200mg/m3210mg/m3～27％～17％～55％
28.试验时，将提前配备好的250ml吸收剂装入吸收瓶5中，调节恒温水浴锅4使吸收瓶5内的吸收剂温度保持在40℃，调节质量流量计3使气体流量稳定在100ml/min，连续吸收0.5h。在上述试验条件下，通过对比添加了各种不同含量溶剂的复配溶液的h2s、co2及cos的脱除效果。
29.各实施例及对比例的吸收剂组分及h2s、co2及cos的脱除率列入表1。
30.表1
31.[0032][0033]
从表1可以看出，对比例1、对比例2的吸收液对cos的脱除效果较差，存在对无机酸性气体的选择性吸收；在混合醇胺溶液中两两添加位阻胺或活性添加剂的实施例1到实施例6一定程度上提高了cos的吸收效果，提高效率在10～30.8％；最后实施例7、实施例8利用本发明的方法，在用量较少的醇胺混合溶液中加入限定的环状位阻胺和活性添加剂组成的复配吸收剂实现了h2s、co2和cos的共同深度脱除，脱除效率均高于90％。

技术特征：

1.用于高炉煤气同时脱硫脱碳复配吸收剂，其特征在于，包括醇胺、位阻胺、季铵盐类活性添加剂、水，其中所述醇胺浓度为9wt％～35wt％，位阻胺浓度为6wt％～15wt％，活性添加剂浓度为1wt％～5wt％，余量为水，以上组分的重量百分比总和为100％。2.如权利要求1所述的用于高炉煤气同时脱硫脱碳复配吸收剂，其特征在于，所述醇胺为n-甲基二乙醇胺和乙醇胺组成的混合物，吸收剂中n-甲基二乙醇胺的浓度为6wt％～25wt％，乙醇胺的浓度为3wt％～10wt％。3.如权利要求1所述的用于高炉煤气同时脱硫脱碳复配吸收剂，其特征在于，所述位阻胺为吗啉、二氮杂二环组成的混合物，吸收剂中吗啉浓度为5wt％～10wt％，二氮杂二环浓度为1wt％～5wt％。4.如权利要求1所述的用于高炉煤气同时脱硫脱碳复配吸收剂，其特征在于，所述季铵盐类活性添加剂为十二烷基二甲基苄基氯化铵，吸收剂中十二烷基二甲基苄基氯化铵的浓度为1wt％～5wt％。5.如权利要求3所述的用于高炉煤气同时脱硫脱碳复配吸收剂，其特征在于，所述吗啉与h2s、co2反应生成盐类物质。

技术总结

本发明公开的用于高炉煤气同时脱硫脱碳复配吸收剂，包括醇胺、位阻胺、季铵盐类活性添加剂、水，其中所述醇胺浓度为9wt％～35wt％，位阻胺浓度为1wt％～10wt％，活性添加剂浓度为1wt％～5wt％，余量为水，以上组分的质量百分比总和为100％。本发明在高炉煤气与复配吸收剂接触时，气相中的H2S、CO2及COS扩散至液相并发生物理化学反应，实现H2S、CO2及COS混合气体的同时脱除，且使得净化后的气体中总S低于20mg/Nm3，CO2捕集率大于90％，同时复配吸收剂的抗腐蚀性能和热稳定性能良好。的抗腐蚀性能和热稳定性能良好。的抗腐蚀性能和热稳定性能良好。