[发明专利]一种有机胺脱硫溶液及其生产方法和应用

说明书

本申请提供一种有机胺脱硫溶液及其生产方法和应用，以质量百分比计，有机胺脱硫溶液中N,N’‑二羟乙基哌嗪的含量在40.1％～44％，N‑羟乙基‑N’‑羟乙氧乙基哌嗪的含量≤5％；生产方法包括：向哌嗪水溶液中通入环氧乙烷气体，反应至N,N’‑二羟乙基哌嗪含量达到20％时，补加哌嗪以维持体系里哌嗪含量在3～5％，并持续通入环氧乙烷。本申请的生产方法生产的有机胺脱硫溶液中主成分超过40％时，可控制无效成分N‑羟乙基‑N’‑羟乙氧乙基哌嗪的含量≤5％，进而显著提高二氧化硫的吸收率，且相对于复配方法，本申请生产方法的原料易得，成本降低。

技术领域

本发明涉及环保脱硫技术领域，尤其涉及一种用于工业脱硫使用的有机胺溶液的生产。

背景技术

哌嗪类脱硫剂是一类非常优秀的脱硫剂，最早是在美国发展起来，US5019361论述含二胺的水溶性盐脱硫，US4783327开发了哌嗪类衍生物脱硫剂，利用哌嗪的两个仲胺基吸收解析二氧化硫。

2010年左右，国内高校和研究机构对N,N’-二羟乙基哌嗪，N-羟乙基哌嗪，N,N’-羟丙基哌嗪的脱硫效果进行了研究，例如，专利CN101721884B开发了烷基哌嗪、羟烷基哌嗪和羟烷基哌嗪酮为主吸收剂的脱硫剂，专利CN106178838B开发了以复合哌嗪有机胺脱硫剂，以N,N’-二羟丙基哌嗪、N,N’-二羟乙基哌嗪、N-羟乙基哌嗪等为主要吸收成分。

但在国内，市场上主要的有机胺类吸收剂还是以N-甲基二乙醇胺(MDEA)为主的，哌嗪系列脱硫剂并没有得到推广，归根结底是由于现在的脱硫剂均采用复配的方法，由于各个有效组成的成本高昂，市场上并不具备竞争力。

发明内容

本申请提供一种有机胺脱硫溶液的生产方法，生产的有机胺脱硫溶液中主成分超过40％时，可控制无效成分N-羟乙基-N’-羟乙氧乙基哌嗪的含量≤5％，进而显著提高二氧化硫的吸收率，且相对于复配方法，本申请生产方法的原料易得，成本降低。

一种有机胺脱硫溶液的生产方法，包括：

向哌嗪水溶液中通入环氧乙烷气体，反应至N,N’-二羟乙基哌嗪含量达到20％时，补加哌嗪以维持体系里哌嗪含量在3～5％，并持续通入环氧乙烷。

本申请的生产方法中，以哌嗪溶液和环氧乙烷为原料并以一定比例直接反应得到。环氧必须采用气相进料，气相分布均匀，可以有效减少N-羟乙基-N’-羟乙氧乙基哌嗪的产生；生产过程中持续补加哌嗪，维持反应液中哌嗪的含量在3～5％。控制反应体系里的可反应的胺基的量，如果不在这个范围，环氧就会和羟基发生反应，生成N-羟乙基-N’-羟乙氧乙基哌嗪。此外，脱硫剂里残留一些哌嗪能有效提高脱硫剂的脱硫效率。本申请的生产方法，可以控制有机胺脱硫溶液中N-羟乙基-N’-羟乙氧乙基哌嗪的含量≤5％，可以达到脱硫剂中各组分的质量分数，生产出符合质量要求的哌嗪类脱硫剂，用于工业烟气的脱硫处理。

以下还提供了若干可选方式，但并不作为对上述总体方案的额外限定，仅仅是进一步的增补或优选，在没有技术或逻辑矛盾的前提下，各可选方式可单独针对上述总体方案进行组合，还可以是多个可选方式之间进行组合。

可选的，以质量百分比计，所述有机胺脱硫溶液中N,N’-二羟乙基哌嗪的含量在40.1％～44％；N-羟乙基-N’-羟乙氧乙基哌嗪的含量≤5％。

可选的，哌嗪和环氧乙烷的质量比例为1.04～1.80。

可选的，控制反应体系的反应温度为30～80℃；反应氮气压力为0.02～0.1MPa。

可选的，对哌嗪水溶液进行搅拌下每小时通入占初始哌嗪质量比8～10％的环氧乙烷气体；通入环氧乙烷气体3.5～4.5h后向反应体系中补加哌嗪，补加哌嗪的量占初始哌嗪质量比的4～5％；通入环氧乙烷气体5.5～6.5h后再次向反应体系中补加哌嗪，补加哌嗪的量占初始哌嗪质量比的2～2.5％；通入环氧乙烷气体7～7.5h停止通入环氧乙烷气体，并持续保温2～2.5小时。