本發(fā)明屬于環(huán)境工程技術(shù)領(lǐng)域，煙氣濕式脫硫方向（FGD），具體涉及一種用于煙氣濕法脫硫的深度脫硫吸收劑，采用該吸收劑能有效增強煙氣脫硫效率，使排放煙氣二氧化硫濃度降到更低，達到煙氣深度脫硫的目的。

背景技術(shù)：

隨著我國經(jīng)濟迅速增長，環(huán)境空氣污染問題日益嚴重，工業(yè)煙氣污染尤為突出。為了有效治理工業(yè)煙氣污染，國家出臺一系列嚴厲的環(huán)保政策與措施，要求對煙氣進行深度凈化，其中火電廠煙氣SO2排放濃度要下降到100 mg/m³以下，重點區(qū)域和一二線大城市的電廠煙氣SO2排放濃度要降低到50 mg/m³以下。

我國目前煙氣脫硫主要采用傳統(tǒng)的濕法噴淋技術(shù)，所采用的濕法噴淋液種類較多，常用的為碳酸鈉、氫氧化鈣、堿性硫酸鋁等溶液，因為濕法脫硫工藝實際是通過噴淋液中的吸收劑與煙氣中的二氧化硫發(fā)生化學(xué)反應(yīng)來實現(xiàn)脫硫，對二氧化硫的吸收率由噴淋吸收劑和二氧化硫的化學(xué)特性決定。因此，對于現(xiàn)有的濕法噴淋技術(shù)和吸收劑，當利用濕法噴淋技術(shù)把煙氣中的二氧化硫濃度降低到到一定濃度時（200~300 mg/m³），簡單的增加噴淋層或采用雙塔串聯(lián)的方式，并不能促進吸收液與二氧化硫的反應(yīng)效果，反而會導(dǎo)致噴淋液的浪費，增加投資成本和脫硫運行成本。

也有通過在噴淋液中添加昂貴添加劑的方式來提高脫硫率，但該類添加劑是以高分子物質(zhì)為主要原料，經(jīng)物化加工，激化或物化改性，應(yīng)用高新技術(shù)強化改性后與其它無機高分子材料充分混合，工藝較為復(fù)雜，使用成本較高，不適于大范圍推廣使用。

因此，制備一種化學(xué)組分和制作方法簡單、成本低且能提高脫硫率的吸收劑，才能從根本上解決現(xiàn)有濕法噴淋脫硫技術(shù)無法完成深度脫硫（使煙氣中的二氧化硫濃度降低到50 mg/m³以下）的技術(shù)問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明為了提高煙氣濕法脫硫的脫硫效果，特別是提高煙氣在低二氧化硫濃度時（200~300 mg/m³以下）的脫硫率，使煙氣中二氧化硫濃度降到100 mg/m³以下，甚至降低至50 mg/m³以下，進而提供了一種用于煙氣濕法脫硫的深度脫硫吸收劑。

本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種用于煙氣濕法脫硫的深度脫硫吸收劑，該吸收劑由碳酸鈉、乙二胺四乙酸（EDTA）、乙二胺四乙酸二鈉（EDTA-2Na）和高錳酸鉀混合配制而成，以吸收劑總質(zhì)量為基準，各原材料的配比為：乙二胺四乙酸和乙二胺四乙酸二鈉共占吸收劑總質(zhì)量的1%~15%；高錳酸鉀占吸收劑總質(zhì)量的0.1%~1%；其余為碳酸鈉；所述乙二胺四乙酸/乙二胺四乙酸二鈉的摩爾比為0.1~6。

進一步地，所述吸收劑的較優(yōu)質(zhì)量配比為：乙二胺四乙酸和乙二胺四乙酸二鈉共占吸收劑總質(zhì)量的4%~10%；高錳酸鉀占吸收劑總質(zhì)量的0.5%~1%；其余為碳酸鈉；所述乙二胺四乙酸/乙二胺四乙酸二鈉的摩爾比為0.5~2。

進一步地，所述吸收劑的最優(yōu)質(zhì)量配比為：乙二胺四乙酸和乙二胺四乙酸二鈉共占吸收劑總質(zhì)量的10%，高錳酸鉀占吸收劑總質(zhì)量的1%，碳酸鈉占吸收劑總質(zhì)量的89%；所述乙二胺四乙酸/乙二胺四乙酸二鈉的摩爾比為1。

所述吸收劑運用于濕法脫硫配制吸收液時，該吸收劑在吸收液中的質(zhì)量濃度為5%~20%，吸收液介質(zhì)為水。綜合考慮脫硫率和成本，吸收液的最優(yōu)質(zhì)量濃度為10%。

碳酸鈉（分子式：Na₂CO₃，分子量105.99）純品是白色粉末或細粒，易溶于水，在35.4℃其溶解度最大，水溶液呈強堿性。碳酸鈉在吸收劑中起最主要的吸收作用，在脫硫過程中吸收煙氣中的SO₂，最終形成副產(chǎn)物Na₂SO₄。

乙二胺四乙酸（EDTA，分子式：C₁₀H₁₆N₂O₈，分子量：292.24）為白色晶體，在240℃時分解，略溶于水，不溶于一般有機溶劑，與堿金屬堿類中和生成鹽。乙二胺四乙酸二鈉（EDTA-2Na，分子式：C₁₀H₁₈N₂O₁₀Na₂，分子量：372.2）為白色結(jié)品性粉末，無臭，易溶于水，是一種在水相中能強烈螯合金屬離子的優(yōu)秀螯合劑，幾乎能與所有的金屬離子絡(luò)合，生成溶于水的內(nèi)絡(luò)合物。

根據(jù)氣體吸收凈化的雙膜理論，氣體吸收傳質(zhì)過程中的總阻力等于氣相傳質(zhì)阻力和液相傳質(zhì)阻力之和。SO₂相對易溶與水，其作為溶質(zhì)在吸收劑中的溶解度比較大，因而其液相傳質(zhì)阻力可以忽略，總傳質(zhì)阻力可以近似地認為等于氣相傳質(zhì)阻力。乙二胺四乙酸的酸性介于碳酸和亞硫酸之間，乙二胺四乙酸的弱酸性可以在氣液界膜上抑制由于SO₂溶解而導(dǎo)致的H⁺濃度迅速增加，起到緩沖PH值降低的作用，從而大大提高SO₂的氣相溶解率，進而加快SO₂在氣液界膜中氣相的傳質(zhì)速度，提高脫硫率。乙二胺四乙酸二鈉與乙二胺四乙酸在溶解后形成酸堿共軛體系，其作用機理如下：乙二胺四乙酸與碳酸鈉首先反應(yīng)生成乙二胺四乙酸二鈉，之后由于乙二胺四乙酸的酸性介于碳酸和亞硫酸之間，乙二胺四乙酸二鈉與已吸收的SO₂（以H₂SO₃形式存在）反應(yīng)生成Na₂SO₃和NaHSO₃，同時乙二胺四乙酸得以再生。由于乙二胺四乙酸和乙二胺四乙酸二鈉的加入，大大增強了液相碳酸鈉吸收SO₂的活性，提高了對煙氣中SO₂的吸收率。乙二胺四乙酸是一種常用的重要的氨羧絡(luò)合劑，用于絡(luò)合和分離金屬離子，還可以同時去除燃煤煙氣中有害的重金屬離子。此外，本吸收劑對于煙氣濕法同時脫硝的凈化效率也有一定的提高。

高錳酸鉀作為強氧化劑和活性成分，和其溶解后產(chǎn)生的K⁺都能有效減小SO₂在氣液界膜中的傳質(zhì)阻力，提高SO₂在氣液界膜中的傳質(zhì)系數(shù)，進而有效促進SO₂的溶解和吸收，提高脫硫效率。

在煙氣濕法脫硫過程中，采用本發(fā)明所提供的吸收劑配制吸收液，吸收劑在吸收液中的質(zhì)量濃度一般為5%~20%，最佳數(shù)值與煙氣中SO₂濃度和脫硫系統(tǒng)的液氣比、氣液有效接觸時間等運行參數(shù)有關(guān)，經(jīng)試驗分析并綜合考慮脫硫效果和成本，最優(yōu)配液濃度為10%。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其優(yōu)點在于：（1）當煙氣中SO₂初始濃度為200~300 mg/m³時，與常規(guī)吸收劑碳酸鈉、氫氧化鈣等相比，在相同運行條件下，采用本吸收劑更容易把煙氣中SO₂濃度降到100mg/m³以下甚至50mg/m³以下，實現(xiàn)深度脫硫；（2）利用本發(fā)明所述吸收劑脫硫時，不需改變原有的脫硫工藝以及脫硫設(shè)備，相比傳統(tǒng)的噴淋層或采用雙塔串聯(lián)的方式，運行成本更低；（3）在相同運行條件下，采用本吸收劑可比采用單純石灰或石灰石粉的脫硫效率提高5%~20%。（4）本吸收劑成分相對其他昂貴的脫硫添加劑價格低廉且容易配制。

附圖說明

圖1為本發(fā)明吸收劑與傳統(tǒng)吸收劑的脫硫效果對比圖；

圖2為EDTA+EDTA-2Na相對吸收劑的不同質(zhì)量比對脫硫效果的影響線性圖；

圖3為EDTA /EDTA-2Na的不同摩爾比對脫硫效果的影響線性圖。

具體實施方式

實施例1

一種用于煙氣濕法脫硫的深度脫硫吸收劑，由碳酸鈉、乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸二鈉和高錳酸鉀均勻混合而成，各成分占吸收劑總質(zhì)量的比例分別為：碳酸鈉89%，乙二胺四乙酸和乙二胺四乙酸二鈉共占10%，高錳酸鉀1%，其中，乙二胺四乙酸和乙二胺四乙酸二鈉的摩爾比為1，該吸收劑用于濕法脫硫時的配液濃度為10%，進氣中的SO₂濃度為300mg/m³，噴淋塔的進口煙氣溫度為120℃，液氣比為12L/m³，煙氣停留時間3s，脫硫凈化后的出煙口的SO₂濃度為42 mg/m³。

實施例2

一種用于煙氣濕法脫硫的深度脫硫吸收劑，由碳酸鈉、乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸二鈉和高錳酸鉀均勻混合而成，各成分占吸收劑總質(zhì)量的比例分別為：碳酸鈉89%，乙二胺四乙酸和乙二胺四乙酸二鈉共占10%，高錳酸鉀1%，其中，乙二胺四乙酸和乙二胺四乙酸二鈉的摩爾比為1，該吸收劑用于濕法脫硫時的配液濃度為10%，進氣中的SO₂濃度為1000mg/m³，噴淋塔的進口煙氣溫度為120℃，液氣比為12L/m³，煙氣停留時間3s，脫硫凈化后的出煙口的SO₂濃度為56 mg/m³。

實施例3

一種用于煙氣濕法脫硫的深度脫硫吸收劑，由碳酸鈉、乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸二鈉和高錳酸鉀均勻混合而成，各成分占吸收劑總質(zhì)量的比例分別為：碳酸鈉98.9%，乙二胺四乙酸和乙二胺四乙酸二鈉共占1%，高錳酸鉀0.1%，其中，乙二胺四乙酸和乙二胺四乙酸二鈉的摩爾比為0.1，該吸收劑用于濕法脫硫時的配液濃度為5%，進氣中的SO₂濃度為1000mg/m³，噴淋塔的進口煙氣溫度為120℃，液氣比為12L/m³，煙氣停留時間3s，脫硫凈化后的出煙口的SO₂濃度為150 mg/m³。

實施例4

一種用于煙氣濕法脫硫的深度脫硫吸收劑，由碳酸鈉、乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸二鈉和高錳酸鉀均勻混合而成，各成分占吸收劑總質(zhì)量的比例分別為：碳酸鈉84%，乙二胺四乙酸和乙二胺四乙酸二鈉共占15%，高錳酸鉀1%，其中，乙二胺四乙酸和乙二胺四乙酸二鈉的摩爾比為6，該吸收劑用于濕法脫硫時的配液濃度為20%，進氣中的SO₂濃度為1000mg/m³，噴淋塔的進口煙氣溫度為120℃，液氣比為12L/m³，煙氣停留時間3s，脫硫凈化后的出煙口的SO₂濃度為130 mg/m³。

實施例5

一種用于煙氣濕法脫硫的深度脫硫吸收劑，由碳酸鈉、乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸二鈉和高錳酸鉀均勻混合而成，各成分占吸收劑總質(zhì)量的比例分別為：碳酸鈉95.5%，乙二胺四乙酸和乙二胺四乙酸二鈉共占4%，高錳酸鉀0.5%，其中，乙二胺四乙酸和乙二胺四乙酸二鈉的摩爾比為2，該吸收劑用于濕法脫硫時的配液濃度為15%，進氣中的SO₂濃度為1000mg/m³，噴淋塔的進口煙氣溫度為120℃，液氣比為12L/m³，煙氣停留時間3s，脫硫凈化后的出煙口的SO₂濃度為110 mg/m³。

實施例6

一種用于煙氣濕法脫硫的深度脫硫吸收劑，由碳酸鈉、乙二胺四乙酸（EDTA）、乙二胺四乙酸二鈉（EDTA-2Na）和高錳酸鉀均勻混合而成，各成分占吸收劑總質(zhì)量的比例分別為：碳酸鈉84%，乙二胺四乙酸和乙二胺四乙酸二鈉共占12%，高錳酸鉀0.8%，其中，乙二胺四乙酸和乙二胺四乙酸二鈉的摩爾比為0.5，該吸收劑用于濕法脫硫時的配液濃度為12%，進氣中的SO₂濃度為1000mg/m³，噴淋塔的進口煙氣溫度為120℃，液氣比為12L/m³，煙氣停留時間3s，脫硫凈化后的出煙口的SO₂濃度為110 mg/m³。

為了進一步說明本發(fā)明吸收劑的脫硫效果以及影響該吸收劑脫硫效果的因素，采用以下三個試驗例進行驗證。

試驗例1

本試驗例在相同試驗設(shè)備和試驗環(huán)境下進行，通過試驗對比本發(fā)明吸收劑與Ca(OH)₂、NaCO₃做吸收劑時各自的脫硫效果，具體如下：

試驗中，模擬煙氣在吸收塔進口SO₂的初始濃度1000 mg/m³，煙氣溫度為120℃，液氣比為12L/m³，煙氣停留時間3s；配制不同質(zhì)量濃度的吸收液，范圍為5%~20%；碳酸鈉吸收液參照Ca(OH)₂吸收液按照OH^—等摩爾比配制。本發(fā)明的吸收劑，由碳酸鈉、乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸二鈉組成的混合吸收劑，碳酸鈉質(zhì)量比例占吸收劑總量的89%，乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸二鈉按等摩爾比添加，共占吸收劑總質(zhì)量的10%，高錳酸鉀占1%，即本發(fā)明吸收劑采用上述實施例2中的最佳原材料配比。

試驗結(jié)果如圖1所示，在同一配液濃度條件下，碳酸鈉比氫氧化鈣脫硫效果略好些，而本發(fā)明吸收劑的脫硫效果明顯好于純碳酸鈉。同時，由圖1可知，隨著配液濃度的提高，脫硫效果也越好，但當配液濃度達到10%左右時，提高配液濃度對脫硫效果的影響效果明顯降低，即配液濃度達到10%后，脫硫效果趨于平穩(wěn)，綜合考慮脫硫率和成本，10%左右的配液濃度為最優(yōu)值。

試驗例2

本試驗例是用于說明乙二胺四乙酸（EDTA）、乙二胺四乙酸二鈉（EDTA-2Na）在混合吸收劑中所占不同質(zhì)量比例時對脫硫效果的影響，本試驗例也應(yīng)在相同試驗設(shè)備和試驗環(huán)境下進行，即進氣中的SO₂濃度為1000mg/m³，噴淋塔的進口煙氣溫度為120℃，液氣比為12L/m³，煙氣停留時間3s，具體如下：

試驗中，吸收劑中維持高錳酸鉀質(zhì)量占1%不變，分別配制乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸二鈉共同質(zhì)量占混合吸收劑總質(zhì)量不同比例的吸收劑，質(zhì)量比例范圍是1%~15%。其中乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸二鈉按照等摩爾比配制，試驗中吸收液的質(zhì)量濃度為10%。

試驗結(jié)果如圖2所示，隨著EDTA+EDTA-2Na在混合吸收劑中所占質(zhì)量比例的增加，吸收塔出口二氧化硫的濃度逐漸減小，但是當DTA+EDTA-2Na的質(zhì)量占比達到10%后，二氧化硫的濃度減小幅度逐漸變緩，說明在混合吸收劑中由于乙二胺四乙酸和乙二胺四乙酸二鈉的加入，大大增強了液相碳酸鈉吸收SO₂的活性，提高了對煙氣中SO₂的吸收率。但是隨著乙二胺四乙酸和乙二胺四乙酸二鈉所占比例的增加，促進作用的增幅在逐步減弱。因EDTA+EDTA-2Na的單價成本高于碳酸鈉，綜合考慮脫硫效果和原料成本，DTA+EDTA-2Na的質(zhì)量占比最優(yōu)值為10%。

試驗例3

本試驗例是用于說明乙二胺四乙酸/乙二胺四乙酸二鈉的摩爾比對脫硫效果的影響，本試驗例也應(yīng)在相同試驗設(shè)備和試驗環(huán)境下進行，即進氣中的SO₂濃度為1000mg/m³，噴淋塔的進口煙氣溫度為120℃，液氣比為12L/m³，煙氣停留時間3s，具體如下：

配制高錳酸鉀質(zhì)量占混合吸收劑總質(zhì)量的1%，乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸二鈉共同質(zhì)量占混合吸收劑總質(zhì)量的10%，其中乙二胺四乙酸/乙二胺四乙酸二鈉的摩爾比范圍為0.1~6，試驗中吸收液的質(zhì)量濃度為10%。

試驗結(jié)果如圖3所示，只有乙二胺四乙酸和乙二胺四乙酸二鈉接近等摩爾比（摩爾比為1）時，才有最好的脫硫效果。否則，無論二者誰的摩爾比例增加，都嚴重影響脫硫效果。同時，結(jié)合實施例1-6可知，對于乙二胺四乙酸和乙二胺四乙酸二鈉的摩爾比、配液濃度以及乙二胺四乙酸和乙二胺四乙酸二鈉共占吸收劑總質(zhì)量的百分比這三個變量因素，對脫硫率影響最大的因素是乙二胺四乙酸和乙二胺四乙酸二鈉的摩爾比。因此，在配制使用本發(fā)明吸收劑時，為達到深度脫硫的效果，應(yīng)首先滿足乙二胺四乙酸和乙二胺四乙酸二鈉的最佳摩爾比（最佳摩爾比為1），再根據(jù)需要調(diào)整配液濃度以及乙二胺四乙酸和乙二胺四乙酸二鈉的共占質(zhì)量比。