利用多價(jià)金屬的水溶性聚合物螯合物和膜分離裝置從氣流中除去氧化氮和氧化硫的方法制造方法及圖紙

本發(fā)明專利技術(shù)是從氣流中除去ＮＯ－［Ｘ］和ＳＯ－［Ｘ］的循環(huán)方法。氣流用含多價(jià)金屬離子的水溶性有機(jī)聚合物螯合物的反應(yīng)水溶液洗滌。ＮＯ－［Ｘ］被吸收，而在ＳＯ－［Ｘ］存在下形成亞氨二磺酸鹽。含有螯合物和亞氨二磺酸鹽的反應(yīng)水溶液與第一分離膜接觸，向第一滲透流加入氧化鈣，沉淀出亞硫酸鈣。亞硫酸鈣從第一滲透流中濾出，第一滲透流與第一非滲透流合并，合并流再與可除去部分水和其它低分子量物的第二分離膜接觸。含有螯合物的剩余非滲透流循環(huán)到洗滌器中。根據(jù)需要向反應(yīng)過程加入水溶性堿。（*該技術(shù)在2010年保護(hù)過期，可自由使用*）

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及用多價(jià)金屬的水溶性聚合物螯合物和膜分離裝置從氣流中除去NOx和SOx，從而回收和循環(huán)再使用螯合物的方法。發(fā)電燃燒礦物燃料時(shí)通常產(chǎn)生含有對(duì)環(huán)境有害的NOx(氧化氮)和SOx(氧化硫)的煙道氣。NOx包括NO和NO2;SOx包括SO2和SO3。典型的煙道氣可含有約10～2000ppmv NOx和約100ppmv～5.0%(摩爾)SOx，其中SO2構(gòu)成主要的污染物。NOx和SOx的排放量受到空氣質(zhì)量控制要求的限制。降低煙道氣中NOx和SOx量的方法包括清洗燃料以除去硫，或者改用含硫量較少的燃料，控制燃燒條件如燃料/空氣比例和溫度以減少NOx的形成，通過洗氣來凈化煙道氣。從煙道氣中除去SOx的通用方法包括用鈣、鎂或鈉的堿來洗氣。這種方法通常不能從煙道氣中除去NOx。在有SOx存在時(shí)從煙道氣中除去NOx可用含有鐵鹽的亞硫酸鹽溶液吸收NOx形成亞氨二磺酸鹽，接著水解成硫酸銨。NOx還可以用含有水溶性單體或聚合物鐵螯合物的溶液處理煙道氣來除去。與這些方法有關(guān)的問題包括不能分離出過量的水、單體反應(yīng)產(chǎn)物過量聚集、昂貴的螯合物流失以及使用昂貴的水溶性堿。需要一種從煙道氣中除去NOx和SOx的經(jīng)濟(jì)方法，該方法可除去過量的水和單體反應(yīng)產(chǎn)物，在本方法中保留螯合物，并在本方法中使用價(jià)廉的石灰為堿的主要來源。本專利技術(shù)是從含有NOx和SOx的氣流中除去NOx和SOx的方法，該方法包括(A)將含有NOx和SOx的氣流與反應(yīng)水溶液接觸，該反應(yīng)水溶液包括水溶性有機(jī)聚合物螯合物，其中螯合物含有可吸收NOx的多價(jià)金屬，該螯合物具有分子量為500～1，000，000，螯合物包括有可螯合金屬的有機(jī)化學(xué)附屬基團(tuán)的重復(fù)聚合鏈主鏈，這樣NOx和SOx可作為亞氨二磺酸鹽、亞硫酸鹽和其它單體反應(yīng)產(chǎn)物的水溶液從氣流中基本除去;(B)將已經(jīng)基本上除去NOx和SOx的氣流與含有螯合物、亞氨二磺酸鹽、亞硫酸鹽和其它單體反應(yīng)產(chǎn)物的水溶液分離開;(C)將步驟(B)的水溶液與第一膜分離裝置接觸，得到(1)第一非滲透流，和(2)第一滲透流，(a)向第一滲透流中加入氧化鈣，使基本上所有的亞硫酸鹽成為亞硫酸鈣而沉淀，(b)從第一滲透流中過濾沉淀的亞硫酸鈣，(c)將已經(jīng)沉淀和過濾出亞硫酸鈣的第一滲透氣流和第一非滲透流合并;其中合并流含有對(duì)步驟(A)反應(yīng)足夠的剩余亞硫酸鹽;(D)將第一滲透和第一非滲透合并流與第二膜分離裝置接觸，除去作為第二滲透流的一部分水和分子量低于500的其它單體反應(yīng)產(chǎn)物;(E)將包括濃縮螯合物水溶液的第二非滲透流循環(huán)到接觸步驟(A);以及(F)向循環(huán)過程加入水溶性堿。本專利技術(shù)的方法基本上從煙道氣中除去了所有NOx和SOx，同時(shí)由該方法除去過量的水，由該方法除去過量的單體反應(yīng)產(chǎn)物，在該方法中保留螯合物，在本方法中利用石灰為堿的主要來源。附圖說明圖1是本專利技術(shù)方法的示意圖。本專利技術(shù)是從氣流中除去NOx和SOx的循環(huán)方法，該方法利用多價(jià)金屬的水溶性聚合物螯合物、膜分離裝置和作為堿的主要來源的石灰。將含有NOx和SOx的氣流在接觸區(qū)與包括有效量的水溶性有機(jī)聚合物螯合物的反應(yīng)水溶液接觸，其中螯合物含有可吸收NOx的多價(jià)金屬，該螯合物具有分子量約為500～1，000，000，該螯合物包括有可螯合金屬的有機(jī)化學(xué)附屬基團(tuán)的重復(fù)聚合鏈主鏈。接觸區(qū)包括任何適于氣-液接觸的設(shè)備，例如填充塔、多層塔、噴粉塔或文丘里塔。將氣流中的NOx和SOx與反應(yīng)水溶液反應(yīng)，結(jié)果生成多種單體反應(yīng)產(chǎn)物，包括亞氨二磺酸鹽。例如，當(dāng)使用鐵螯合物時(shí)，將與NO和SO2發(fā)生下列一系列反應(yīng)還可有其它反應(yīng)發(fā)生。接觸區(qū)內(nèi)的溫度是在合理的時(shí)間內(nèi)，使氣流中的NOx和SOx反應(yīng)物可與反應(yīng)水溶液反應(yīng)。反應(yīng)溫度較好為10～90℃，最好為10～60℃。在接觸區(qū)內(nèi)的滯留時(shí)間應(yīng)使氣流中的NOx和SOx與反應(yīng)水溶液的反應(yīng)可基本上完成。在接觸區(qū)內(nèi)滯留時(shí)間較好為小于約15分鐘，最好少于約5分鐘。氣體流速/反應(yīng)水溶液的比例取決于氣流中NOx和SOx的濃度和反應(yīng)水溶液中螯合物的濃度。氣體流速/反應(yīng)水溶液的比例較好為10～1000SCFM/GPM。反應(yīng)水溶液中螯合物的濃度應(yīng)為足以與氣流中的NOx反應(yīng)的濃度。螯合物的濃度也取決于所用的具體螯合物。例如，在鐵螯合物的情況下，螯合基團(tuán)的濃度較好為0.01～0.5M。任何能螯合多價(jià)金屬的惰性水溶性聚合物螯合物都適用于本專利技術(shù)方法。在本文中，惰性定義為在反應(yīng)中不利的反應(yīng)性沒有達(dá)到相當(dāng)大的程度。具有分子量為500～1，000，000的聚合物螯合物在本方法中是較好的，具有分子量為1000～500，000的聚合物螯合物更好。較好的是其主鏈帶有能螯合多價(jià)金屬的附屬基團(tuán)的水溶性聚合物螯合物。更好的帶有多價(jià)金屬螯合附屬基團(tuán)的水溶性聚合物螯合物包括例如下列重復(fù)聚合物基團(tuán) 其中X1在每次出現(xiàn)時(shí)彼此獨(dú)立地為-H、-CH2COOH、-CH2CH2COOH、-CH2-P(＝O)(OH)2，或 其中R1和R2在每次出現(xiàn)時(shí)彼此獨(dú)立地為-CH3、-SO3H、Cl、-H、-COOH，m是5～20，000的整數(shù); 其中X2在每次出現(xiàn)時(shí)彼此獨(dú)立地為-H、-CH2CH(OH)CH2OH、-CH2CH(OH)CH2Cl，或 R3、R4和R5在每次出現(xiàn)時(shí)彼此獨(dú)立地為X1，其中X1的定義如上;m是5～20，000的整數(shù);n是0、1、2、3或4; 其中X3在每次出現(xiàn)時(shí)彼此獨(dú)立地為-OH、-Cl或 R3、R4和R5如上定義;r是10～20，000的整數(shù)，s是1～4的整數(shù); 其中X4在每次出現(xiàn)時(shí)彼此獨(dú)立地為-OH、-OCH3、-OCH2CH3或 R3、R4和R5如上所定義;t是10～20，000的整數(shù)，u是1～4的整數(shù); 其中X5在每次出現(xiàn)時(shí)彼此獨(dú)立地為-OH、Cl或 R3、R4和R5如上所定義，y是10～20，000的整數(shù)，z是1～4的整數(shù); 其中X6在每次出現(xiàn)時(shí)彼此獨(dú)立地為-H、-CH2CH(OH)CH2OH、-CH2CH(OH)CH2Cl、或 R3、R4和R5如上所定義;v是10～10，000，a是6，b是1～4，c是1～4; 其中X7在每次出現(xiàn)時(shí)彼此獨(dú)立地為-H、-CH2CH(OH)CH2OH、-CH2CH(OH)CH2Cl，或 m、x和n以及R3、R4和R5如上定義;或者 其中X8在每次出現(xiàn)時(shí)彼此獨(dú)立地為-H、-CH2CH(OH)CH2Cl、-CH2CH(OH)、或 其中R3、R4和R5如上定義，w是2000～4000。如上所述的水溶性有機(jī)聚合物螯合物的混合物也可用于本專利技術(shù)。前述水溶性有機(jī)聚合物螯合物的制備方法將更詳細(xì)地?cái)⑹鋈缦潞蛯?shí)例中。合成中所用的某些聚胺和聚醚在表1中敘述。表1在聚合螯合劑合成中用作為起始物的聚胺。胺a聚合度(D.P.) 分子量范圍鏈的形式E-100b67.5 250～3000.28 支化PEI-61546007.3支化水解的PEOx 50c2000 線型非離子型有機(jī)電解質(zhì)50010，000～30，000支化助凝劑C-31d水解的PEOx 500f20，000 線型PEI-600150060，000支化水解的PEOx 5000g500，000 線型a.PEI＝聚乙烯亞胺;PEOx為聚乙烯噁唑啉。PEI是分子量為60，000(CORCAT 600)的聚合物，得自Cordova化學(xué)公司。含氮量通過干燥本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
從含ＮＯｘ和ＳＯｘ的氣流中除去ＮＯｘ和ＳＯｘ的方法，該方法包括：（Ａ）將所述氣流與反應(yīng)水溶液接觸，該反應(yīng)水溶液包括水溶性有機(jī)聚合物螯合物，其中螯合物含有可吸收ＮＯｘ的多價(jià)金屬，該螯合物具有分子量為５００～１，０００，０００，螯合物包括有 可螯合金屬的有機(jī)化學(xué)附屬基團(tuán)的重復(fù)聚合鏈主鏈，這樣ＮＯｘ和ＳＯｘ可作為亞氨二磺酸鹽、亞硫酸鹽和其它單體反應(yīng)產(chǎn)物的水溶液從氣流中基本除去；（Ｂ）將已經(jīng)基本上除去ＮＯｘ和ＳＯｘ的氣流與含有螯合物、亞氨二磺酸鹽、亞硫酸鹽和其它單體反應(yīng)產(chǎn)物的水 溶液分離開；（Ｃ）將步驟（Ｂ）的水溶液與第一分離膜接觸，得到：（１）第一非滲透流，和（２）第一滲透流，（ａ）向第一滲透流中加入氧化鈣，使基本上所有的亞硫酸鹽成為亞硫酸鈣而沉淀，（ｂ）從第一滲透流中過濾沉淀的亞硫酸鈣， （ｃ）將已經(jīng)沉淀和過濾出亞硫酸鈣的第一滲透流和第一非滲透流合并；其中合并流含有對(duì)步驟（Ａ）反應(yīng)足夠的剩余亞硫酸鹽；（Ｄ）將第一滲透和第一非滲透合并流與第二分離膜接觸，除去作為第二滲透流的一部分水和分子量低于５００的其它單體反應(yīng)產(chǎn)物； （Ｅ）將包括濃縮螯合物水溶液的第二非滲透流循環(huán)到接觸步驟（Ａ）；以及（Ｆ）向循環(huán)過程加入水溶性堿。...

【技術(shù)特征摘要】
...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：羅伯特R格林斯泰德，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：唐化學(xué)原料公司，
類型：發(fā)明
國別省市：US[美國]