濕煙道氣脫硫的方法技術

濕煙道氣脫硫的方法使用副產物聚酯物流，例如來自PLA和/或PGA生產過程的由羥基酸和其它有機酸組成的聚酯物流，來催化溶解石灰石中的鈣，并進一步催化鈣與SO2的反應，以進行脫硫，從而使工藝效率明顯提高。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術總體涉及煙道氣脫硫方法領域，更具體地涉及工業副產物物流在其中作為催化劑的應用。專利技術背景 使用燃煤鍋爐和其它工藝的工業活動中排放的含硫煙道氣是世界性的生態問題。就燃煤發電廠等產生的煙道氣中包括的SO2排放來說，美國在此方面是主要的排放國。眾所周知將SO2選擇性地與細分的石灰石漿料反應的方法被稱為濕煙道氣脫硫法或WFGD。該方法中，石灰石在球磨機中研磨，以提供實現理想的反應動力學性能所需的表面積。將該石灰石與水混合得到可泵送的漿料，然后在逆流反應器或“吸收器”中加以利用，從而與要處理的煙道氣緊密接觸。球磨機操作是能耗密集型的，所以必須通過平衡研磨成本和漆氣工藝(scrubbing process)的效率提高來優化粒度減小的程度。在WFGD工藝的多個現有技術實施方式中，將二元酸(DBA)加入吸收器階段作為催化劑和PH緩沖劑，從而通過化學手段地提高反應動力學以及吸收器系統的效率。發現DBA(為杜邦產品和杜邦商標)通常是來自作為Nylon 前體的己二酸的生產過程，由戊二酸、琥珀酸、己二酸和硝酸組成的副產物物流。孟山都公司(Monsanto)生產類似的副產物物流，商品名為AGS(市面上也被使用者俗稱為DBA)。除了硝酸以外，這些副產物物流的各組分的水溶解度非常有限，因此工廠使用的常規混合物必須在約160 T以50%的水溶液形式運輸和儲存，以使其保持在溶液中。在吸收器中，煙道氣中的SO2與漿料狀石灰石(CaCO3)反應，通過將其轉化成CaSO4(石膏)來去除S02。作為該反應的副產物產生C02，CO2與現已脫硫的煙道氣的剩余部分一起排出吸收器。本領域技術人員熟知，DBA用來催化煙道氣中SO2與吸收器漿料水相中碳酸鈣的反應。由于碳酸鈣和SO2之間的反應必須在吸收器的水相中發生，碳酸鈣在水中的溶解度極低是一個問題。當碳酸鈣與DBA接觸時該問題得以解決，這是因為碳酸鈣與DBA反應產生水溶性提高的鈣鹽，具體來說為己二酸鈣、琥珀酸鈣和戊二酸鈣。如上所述，由于SO2R能與吸收器水相中的鈣反應，吸收器漿料中水溶性鈣鹽濃度越高，與SO2接觸的鈣離子數越多，越能有效地去除SO2和形成石膏。由于DBA在該方法中僅用作催化劑，隨著反應完成和形成石膏，DBA未發生變化并恢復成酸形式，仍保留在水溶液中，可與其它的碳酸鈣分子進行反應。隨著剩余漿料被脫水，包含重新形成的DBA和/或任意新形成的鈣鹽的水再返回吸收器中重新利用。接下來脫水石膏可以用于制作墻板或其它目的，或者簡單地填埋。 已證明在沒有碳酸鈣和DBA催化劑反應得到中間體鹽形成的情況下，SO2和碳酸鈣轉化成CaSO4(石膏)困難、費時并且效率低。即便如此，DBA有明顯的成本和維護問題，這是因為a.)即使DBA與碳酸鈣反應生成溶解度高于單獨的碳酸鈣或DBA的鈣鹽，這些鈣鹽的水溶性在一定程度上仍是有限的；b.)在吸收器系統中存在的條件下，DBA迅速分解，因此必須連續加入大量新的DBA催化溶液，以維持吸收器液體有足夠的DBA濃度來幫助去除SO2 ;和c. )DBA的腐蝕性會長期加快吸收器的侵蝕和/或腐蝕，從而成為一個維護問題。由于其腐蝕性，DBA被認為是有毒害的材料，導致安全運輸、操作和環境問題，這些都使整個工藝成本增加。環境保護局(Environmental Protection Agency)已經對含硫排放物提出日益嚴格的要求，可以預期未來將持續如此，因此工藝效率和整體成本日益變得更加重要。在任何 情況下，工藝成本都是持續關注的問題。看起來在研磨階段向石灰石中加入DBA是合理的，這樣能降低球磨機磨擦損耗并且在所述工藝中較早地開始將碳酸鈣轉化成鈣鹽。但是DBA在球磨機中迅速分解，不能成為有效的催化劑，因此這是不可行的。因此，本專利技術的第一個目的是降低WFGD的工藝成本和維護成本。第二個目的是消除或減輕所述方法涉及的安全問題和環境問題。第三個目的是提高脫硫工藝的效率。專利技術概述在本專利技術一個優選的實施方式中，用源自天然可再生資源的聚合物混合粗產物(mixed, crude polymers)物流代替現有技術的DBA物流來實現上述目的,所述聚合物混合粗產物物流包括但不限于源自羥基酸的多種聚酯、生成所述聚酯并從所述聚酯解聚得到的單體和在聚合物生產工藝中共同生成的其它有機酸組成的那些聚合物物流。這種物流容易作為從可再生資源如玉米糖漿生產聚酯塑料(特別是聚乳酸(PLA)和/或聚乙醇酸(PGA)生產)的副產物獲得，它由α-羥基酸的混合物組成，所述α-羥基酸包括PLA副產物中的乳酸單體和/或PGA副產物中的乙醇酸單體。本專利技術中，這種副產物聚酯物流可以直接進料至吸收器，在所述脫硫工藝的球磨階段中向石灰石加入所述副產物聚酯物流時能特別有效地實現上述目的。通過這種進一步包括其它有機酸(優選多羥基有機酸)的羥基酸混合物以使鈣溶解能實現附加的協同效果。本專利技術在以下各方面實現上述目的a. )DBA有腐蝕性，因此被分類為“有毒害的材料”。與之相反，本實施方式的副產物聚酯物流是環保材料，這是由于聚酯物流由同為可再生資源的糖和淀粉發酵制得。因此它們可以安全地用于運輸、操作和處理。b.)無水形式的DBA是固體，因此必須在水中稀釋成50/50的混合物，以方便操作和儲存。然后必須在運輸和儲存過程中保持約160 °F的溫度，以使其保留在水溶液中。若不稀釋并且不在升高的溫度下保持DBA，它的儲存和處理會出現很多問題問題而變得不可行。本專利技術的副產物聚酯物流容易生成硬結或硬塊狀固體或極粘的液體，因此也必須至少用水稀釋到一定程度，以降低其粘度并增加其可泵送性。一旦被稀釋，它們可以在低至60 T的溫度下容易地貨運和儲存。c.)與DBA相比，本專利技術的副產物聚酯物流在吸收器系統環境下明顯更穩定。在這種環境下，DBA分解的速率比本專利技術的副產物聚酯物流中包含的聚酯、前體和共產物(co-product)快3倍。因此不需要以高速率補充DBA。d.)與DBA相反，本實施方式的副產物聚酯物流是聚合物和羥基酸單體和其它有機酸(如多羥基有機酸)的組合，因此對將鈣溶解于吸收器系統的水相中具有明顯的催化協同效果，使得所述脫硫過程中能與SO2反應的鈣離子濃度比碳酸鈣與DBA反應產生的鈣離子濃度更高。e.)在球磨處加入本專利技術的副產物聚酯物流得到水溶性鹽中間體生成，并使得吸收器漿料水相中鈣離子濃度相應增加，而無需將碳酸鈣降至如此細小的篩目尺寸(finemesh)。由于這樣做不像使用DBA的情況那樣有分解的危險，使用這些副產物聚酯物流時可以使用較粗篩目尺寸的石灰石，由此減少研磨時間、功率消耗、球磨機磨損和維護費用。f.)由于本專利技術的副產物聚酯物流產自天然可再生資源并且來源于聚酯塑料(如PLA或PGA)生產的副產物，因此本專利技術的副產物聚酯物流的成本明顯低于DBA。 附圖說明圖I是根據本專利技術濕煙道氣脫硫方法的一個實施方式的透視圖。專利技術詳述聚酯可以由羥基酸的聚合物組成。PLA和PGA是最簡單的α羥基酸(分別是乳酸和乙醇酸)的聚合物。PLA是乳酸的重復單元組成的聚合物；PGA是乙醇酸的重復單元組成的聚合物。本領域技術人員知道市售塑料形式的這些聚酯不能通過將碳酸鈣轉化成石膏來催化去除S02。本領域技術人員還知道這些聚酯的水溶液有足夠的穩定性，不能恢復成其羥基本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：巴里·哈金斯，約瑟夫·丹尼爾·庫克，
申請(專利權)人：巴里·哈金斯，約瑟夫·丹尼爾·庫克，
類型：
國別省市：