鈣基載氧體化學鏈煙氣脫硫技術實驗研究.pdf

1、由于石油和煤等化石燃料的廣泛應用，二氧化硫(SO2)已成為危害最為嚴重的大氣污染物之一。SO2的大量排放是造成酸雨的主要原因，對人類和生態(tài)環(huán)境造成日益嚴重的危害，因此控制和減少SO2的排放成為我國亟待解決的問題之一。而將煙道氣中的SO2還原為高純度的硫單質(zhì)并回收，對處理SO2污染問題具有重要意義。
　　本課題提出通過化學鏈技術，以硫化鈣(CaS)為脫硫劑，在固定床反應器中將SO2氣體還原為硫單質(zhì)從而實現(xiàn)煙氣脫硫。硫酸鈣(CaSO4

2、)同CO、H2反應可方便實現(xiàn)CaS脫硫劑的再生，從而形成化學鏈循環(huán)反應系統(tǒng)，主要研究內(nèi)容和研究結(jié)論如下:
　　1、基于Gibbs自由能最小原理，利用HSC軟件中反應平衡(EquilibriumComposition)模塊，模擬Fe-SO2、FeS-SO2、NiS-SO2及CaS-SO2反應系統(tǒng)，根據(jù)各系統(tǒng)不同溫度下的平衡組分，篩選出脫硫效率最高的脫硫劑。得出脫硫劑CaS與Fe、FeS、NiS相比具有脫硫活性好、硫單質(zhì)產(chǎn)率高、副反應

3、少、脫硫劑可循環(huán)利用等特點;當各反應物摩爾比為CaS∶SO2∶N2=2∶1∶3，反應溫度低于600℃時脫硫率高達100％。因此選用CaS作為脫硫劑進行進一步實驗研究。
　　2、在固定床中考察了CaS脫除SO2過程的最佳工藝條件結(jié)果表明:在SO2濃度為0.0592％，反應溫度為650℃，反應空速為1600h-1時，SO2脫除率在前30分鐘可達99.5％，反應180分鐘后降至91％。在SO2濃度為4.44％，反應溫度為700℃，反應空

4、速為1600h-1時，反應前20分鐘內(nèi)SO2脫除率為90.5％，反應時間180分鐘后脫硫率降為75％。硫單質(zhì)收率達到70％以上，反應中主要生成S2蒸汽，冷卻后硫單質(zhì)最終形態(tài)為斜方硫(α-S8)。
　　3、具體分析了不同濃度體系下，反應溫度、氣體空速、顆粒粒徑等因素對SO2脫除率及硫單質(zhì)收率的影響，通過多種表征方法從本質(zhì)上進行深入分析，并將SO2平衡轉(zhuǎn)化率與實驗SO2脫除率對比。得出，在固定床中該反應受空速和反應溫度影響最為明顯，由

5、于脫硫?qū)嶒炘谖⑿》磻髦羞M行，影響反應的因素較多，如顆粒粒徑，壁效應，氣體停留時間等都造成實際發(fā)生的反應偏離了化學平衡狀態(tài)，并得出脫硫反應溫度控制在600℃-700℃區(qū)間內(nèi)最佳。
　　4、對固定床中CaS脫除SO2反應動力學及脫硫機理進行初步研究，得出該反應動力學方程如下:r=0.3526·CSO20.0285·Sv0.00529·exp(-11900/RT)，并基于量子化學理論，利用Gaussian03軟件采用HF(Hartre