超重力氨法煙氣脫硫技術(shù)基礎(chǔ)研究.pdf

1、隨著國家節(jié)能減排力度的加大，我國SO2的年排放量逐年降低，但仍在2000萬噸以上，位居全球之首。SO2的大量排放不僅破壞生態(tài)環(huán)境，還嚴重危害人類健康，對其治理刻不容緩。氨法煙氣脫硫技術(shù)在脫硫過程中不產(chǎn)生廢水、廢渣，副產(chǎn)品硫酸銨可作為農(nóng)用肥料，是一項適合我國國情的硫資源回收型技術(shù)。但是，現(xiàn)行氨法煙氣脫硫工藝多采用塔作為吸收設(shè)備，由于塔設(shè)備氣液接觸面積較小、表面更新速率較慢，致使傳質(zhì)效果不理想；同時由于塔設(shè)備氣液接觸時間長，導致在吸收過程中

2、吸收液氧化，從而造成脫硫效率低、鹽堵、吸收液及工藝水消耗量大等問題，影響了氨法煙氣脫硫工藝的工業(yè)化應(yīng)用。
　　超重力技術(shù)是一種新型高效的化工過程強化技術(shù)，超重力吸收工藝具有傳質(zhì)效率高、接觸時間短、設(shè)備體積小、能耗低等優(yōu)點。本文采用超重力旋轉(zhuǎn)填料床作為脫硫吸收設(shè)備，以空氣和SO2氣體的混合氣體來模擬煙氣，用(NH4)2SO3和NH4HSO3的混合溶液作為吸收液，在吸收過程中通過向吸收液中補加氨水來維持吸收能力，采用氧化槽對脫硫富液進

3、行氧化實驗，對SO2吸收、脫硫富液氧化和硫酸銨結(jié)晶過程進行了研究，形成了較為完善的超重力氨法煙氣脫硫工藝。
　　在SO2吸收實驗研究方面，首先，通過正交實驗考察各操作參數(shù)對脫硫率的顯著性影響，從大到小順序為吸收液pH值、入口SO2濃度、超重力因子、液氣比。其次，通過單因素實驗分別考察了超重力因子、液氣比、吸收液pH值、入口SO2濃度、氣體流量對脫硫率及氣相總體積傳質(zhì)系數(shù)的影響規(guī)律。脫硫率及氣相總體積傳質(zhì)系數(shù)都隨著超重力因子、液氣比

4、的增大先增大而后趨于平緩，隨著吸收液pH值的增大而增大，隨著入口SO2濃度的增大而降低，脫硫率隨著氣體流量的增大而降低，氣相總體積傳質(zhì)系數(shù)隨著氣體流量的增大先增大而后降低。實驗研究確定的適宜工藝參數(shù)為：超重力因子55.64，液氣比2.5L/m3～3.15L/m3，吸收液pH值6.0～6.5，氣體流量8m3/h，吸收液中(NH4)2SO3和NH4HSO3總濃度0.24mol/L～0.28mol/L；在入口SO2濃度為2860mg/m3時，

5、脫硫率可以穩(wěn)定在98％以上。與塔設(shè)備相比，采用超重力技術(shù)，氣相總體積傳質(zhì)系數(shù)得到了顯著提高，達到15s-1以上。最后，考察吸收液中各鹽濃度隨脫硫時間的變化情況，及脫硫率隨吸收液中各鹽濃度的變化情況，與塔設(shè)備相比，脫硫吸收過程中SO32-的氧化反應(yīng)速率降低到原來的1/10，有效抑制了吸收過程中亞硫酸銨鹽的氧化，減少了設(shè)備鹽堵。
　　在脫硫富液的氧化實驗研究方面，考察了富液初始(NH4)2SO3濃度、富液的pH值、氧化空氣流量、氧化反

6、應(yīng)溫度對富液中(NH4)2SO3氧化率的影響規(guī)律。富液中(NH4)2SO3的氧化率隨著富液初始(NH4)2SO3濃度及富液pH值的增大而減小，隨著強制氧化空氣流量的增大而增大，隨著富液反應(yīng)溫度的升高先增大后減小。結(jié)合超重力吸收實驗，得出富液氧化的適宜操作條件為：富液初始(NH4)2SO3濃度0.3mol/L～0.4mol/L，富液pH值5.5～6.0，氧化空氣流量6m3/h，氧化反應(yīng)溫度50℃，在此條件下對12L富液進行氧化，氧化時間為

7、30min時，氧化率可以達到70%以上；氧化時間為60min時，氧化率可以達到90%以上；綜合吸收和氧化實驗，當吸收液中(NH4)2SO3濃度達到0.4mol/L時，將吸收富液送至氧化槽進行氧化，富液充分氧化后，將富液的pH值調(diào)至6左右，對其進行蒸發(fā)結(jié)晶，得到(NH4)2SO4晶體純度為99.3%，晶體顆粒的粒徑分布主要集中在50μm～130μm。
　　研究表明，采用超重力技術(shù)與氨法煙氣脫硫相結(jié)合，能夠強化SO2的吸收過程，并且能