專利名稱：聚丙烯酸四甲基胍水溶液脫硫劑及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一種聚合物水溶液脫硫劑及其應用方法，具體是以聚丙烯酸四甲基胍為吸收成分的脫硫劑及以其水溶液形式吸收二氧化硫的應用方法。
背景技術：
我國排放的SO2 90%來自于燃煤。大量燃煤和其他經濟活動一起導致我國SO2污染及由此引起的酸沉降污染，造成我國大面積的酸雨，對農業、工業和人類生態產生了巨大 危害，煙氣脫硫技術是有效控制SO2污染的重要舉措之一。煙氣脫硫技術多種多樣，大致分為濕法煙氣脫硫，半干法煙氣脫硫和干法煙氣脫硫三種類型。濕法煙氣脫硫是凈化煙氣中SO2應用最廣泛的方法，占總處理量的80%。該法具有技術成熟，脫硫速度快、效率高等優點，但系統復雜，投資、運行成本都很高。易造成二次污染等問題。半干法脫硫工藝兼有干法與濕法的一些特點，是脫硫劑在干燥狀態下脫硫，在濕狀態下再生或者在濕狀態下脫硫，在干狀態下處理脫硫產物的煙氣脫硫技術，具有濕法脫硫反應速度快，脫硫效率高的優點，又具有干法無污水和廢酸排除，脫硫后產物易于處理的優點而受到人們廣泛的關注。干法脫硫工藝噴吸收劑工藝，與常規的濕式洗滌工藝相比具有投資費用較低，無需裝設除霧器及再熱器，設備不易腐蝕。其缺點是吸收劑的利用率低于濕式煙氣脫硫工藝。目前工業化常用的煙氣脫硫劑中，濕法煙氣脫硫劑有石灰石，乙醇胺，檸檬酸鈉，離子液體等，干法煙氣脫硫劑有活性炭。中國專利CN101979128A通過1，1，3，3-四甲基胍和α -羥基酸混合攪拌，然后向主體物種依次加入自由基抑制劑，金屬離子絡合劑，降粘劑等制備出四甲基胍羥基酸鹽的小分子復合脫硫劑，其具有脫硫效率高、副產物回收價值高、極少的二次污染、吸收液可再生并循環使用等優勢，但是其吸收劑為無溶劑吸收劑，成本高，應用于火電廠煙氣脫硫業主經濟壓力大。中國專利CN1884315A以含羧基的乙烯基單體與1，1，3，3_四甲基胍按摩爾比I : I I : 2進行中和反應，得到1，1，3，3_四甲基胍陽離子型乙烯基單體，然后經自由基本體聚合制得1，1，3，，3-四甲基胍的陽離子型聚合物，該聚合物可用作固態脫硫劑，吸收二氧化硫，吸收選擇性高，吸收容量大和速度快，且聚合物脫硫劑可多次循環使用，但是固態脫硫劑在脫硫應用中，只能以干法脫硫的形式進行應用，就不可避免吸收劑利用率低的缺點。考慮到固體脫硫劑在工業化應用中吸收劑利用率低的缺點，聚丙烯酸四甲基胍以濕法脫硫的方式進行脫出煙氣二氧化硫還未見有專利報道，即節約了成本，又彌補了干法脫硫的缺點。本發明以聚丙烯酸四甲基胍為溶質，水為溶劑制備出聚丙烯酸四甲基胍水溶液脫硫劑。該脫硫劑吸收二氧化硫速度快，利用率高，選擇吸收二氧化硫性能好，并且生產成本較低，易于工業化生產及應用。
發明內容
本發明的目的在于提供可循環使用、具有高吸收二氧化硫速率、高效選擇吸收二氧化硫，而且成本較低的水溶液脫硫劑。本發明的另一目的在于提供一種上述脫硫劑的應用方法。為了實現上述目的，本發明按以下組分(質量分數)進行配制
聚丙烯酸四曱基胍聚合物5.00 50.00% 抗氧化劑0.50 1·50% 緩蝕劑 -0.50-1.50% 消泡劑1.00 2.00% 去離子水45.00~93.00%本發明使用的抗氧化劑可以為對苯二酚、丹寧酸、硫代硫酸鈉中的一種。、本發明使用的緩蝕劑為堿式碳酸銅、酒石酸銻鉀中的一種。本發明使用的消泡劑可以為有機硅類消泡劑、礦物油類消泡劑中的一種。本發明還提供一種上述脫硫劑的制備方法，該方法具體工藝步驟如下(I)將溶劑，引發劑放入三口燒瓶中，攪拌，緩慢升溫至120 140°C，緩慢滴加丙烯酸，繼續反應90 120min，減壓蒸餾脫除溶劑，粉碎即可得到低分子量的聚丙烯酸。(2)在O 5°C下，將一定比例的聚丙烯酸和四甲基胍在水溶液中攪拌中和，攪拌60 90min,形成聚丙烯酸四甲基胍聚合物水溶液。(3)在室溫下向聚丙烯酸四甲基胍聚合物的水溶液中加入適量抗氧化劑、緩蝕劑、消泡劑攪拌均勻即得到含聚丙烯酸四甲基胍聚合物的水溶液脫硫劑。本發明具有以下優點1)吸收劑利用率高；2)脫硫速度快；3)可循環使用4)可以選擇吸收二氧化硫，從而降低煙道氣中較高濃度的二氧化碳對脫硫劑的影響；5)生產成本低，經濟實用性強。
具體實施例方式以下通過具體實施例對本發明進行更詳細的說明。實施例僅是對本發明的一種說明，而不構成對本發明的限制。實施例II)將溶劑IOOmlU. OOg引發劑放入一 250ml三口燒瓶中，開動攪拌，緩慢升溫至1200C，稱取20. OOg丙烯酸，用分液漏斗慢慢滴加到三口瓶中，繼續攪拌反應120min，減壓抽真空脫除溶劑得到白色固體即為聚丙烯酸，粉碎。2)在O 5°C下，將18. OOg聚丙烯酸和IOOml去離子水放入250ml三口瓶中，攪拌溶解，慢慢滴加28. 75g四甲基胍，攪拌60 90min，即得聚丙烯酸四甲基胍聚合物水溶液。3)室溫下向聚丙烯酸四甲基胍聚合物水溶液中加入I. OOg對苯二酚抗氧化劑，O. 50g堿式碳酸銅，I. OOg有機硅消泡劑，即得聚丙烯酸四甲基胍聚合物水溶液脫硫劑。基于實施例I所得的聚丙烯酸四甲基胍聚合物水溶液脫硫劑對三種不同濃度的二氧化硫煙及含有CO2濃度為10%的煙氣進行處理，其結果如表I所示。表I
權利要求
1.本發明提供了一種含聚丙烯酸四甲基胍的水溶液脫硫劑的制備方法，其特征在于組分(質量分數)為聚丙烯酸四甲基胍5-5 0%抗氧化劑0.5 1.5%緩蝕劑0.5 1.5%消泡劑I 2%去離子水45~93%
2.根據權利要求I所述的聚丙烯酸四甲基胍聚合物的水溶液脫硫劑制備方法中，所述的抗氧化劑可以是對苯二酚、丹寧酸及硫代硫酸鈉的任何一種。
3.根據權利要求I所述的聚丙烯酸四甲基胍聚合物的水溶液脫硫劑制備方法，所述的緩蝕劑可以為堿式碳酸銅、酒石酸銻鉀的任何一種。
4.根據權利要求I所述的聚丙烯酸四甲基胍聚合物的水溶液脫硫劑制備方法中，所述的消泡劑可以為有機硅類消泡劑、也可以是礦物油類消泡劑。
5.根據權利要求I所述的一種制備上述聚丙烯酸四甲基胍聚合物水溶液脫硫劑的方法，其特征在于包括以下步驟 (1)將溶劑，引發劑加入帶有攪拌、回流冷凝器、溫度計及氮氣導管的三口燒瓶中，開啟攪拌，升溫至120 140°C，緩慢滴加丙烯酸，滴加完畢繼續保溫反應90 120min，然后減壓蒸餾脫除溶劑，粉碎即為低分子量窄分布的聚丙烯酸。
(2)在0 5°C下，將一定比例的聚丙烯酸和四甲基胍在水溶液中攪拌中和，攪拌60 90min,形成聚丙烯酸四甲基胍聚合物水溶液。
(3)在室溫下向聚丙烯酸四甲基胍聚合物水溶液中加入適量抗氧化劑、緩蝕劑、消泡劑攪拌均勻即得到含聚丙烯酸四甲基胍聚合物的水溶液脫硫劑。
全文摘要
本發明涉及一種聚丙烯酸四甲基胍脫硫劑的制備方法及應用方法。由本發明制得的聚丙烯酸四甲基胍脫硫劑用于熱電廠及冶金廠的煙道氣脫硫具有優異的對二氧化硫的選擇吸收性，優異的持久吸收性及多次循環吸收與解吸穩定性。本發明的所提供的脫硫劑組成特征在于組成為聚丙烯酸四甲基胍，水、抗氧化劑、緩蝕劑、消泡劑。制備步驟是將溶劑加入聚合釜中，加引發劑，邊攪拌邊緩慢加熱到120～140℃時，開始滴加丙烯酸，滴加時間2～4小時，滴加溫度120～140℃，然后減壓脫除溶劑、粉碎后即得聚丙烯酸；將聚丙烯酸和水加入反應瓶中攪拌，冰水浴控溫0～5℃，滴加1，1，3，3，-四甲基胍，反應1h后停止，加入適量抗氧化劑、緩蝕劑、消泡劑，攪拌均勻后得到聚丙烯酸四甲基胍的水溶液，該水溶液即為目標脫硫劑產品。
文檔編號B01D53/14GK102657999SQ20121017483
公開日2012年9月12日 申請日期2012年5月31日 優先權日2012年5月31日
發明者夏宇正, 杜士帽, 石淑先 申請人:北京化工大學