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超重力氨法烟气脱硫技术基础研究

作者:浙江绿健环保设备有限公司 来源:/ 发布于:2017-08-29 15:23:02
随着国家节能减排力度的加大,我国SO_2的年排放量逐年降低,但仍在2000万吨以上,位居全球之首。SO_2的大量排放不仅破坏生态环境,还严重危害人类健康,对其治理刻不容缓。氨法烟气脱硫技术在脱硫过程中不产生废水、废渣,副产品硫酸铵可作为农用肥料,是一项适合我国国情的硫资源回收型技术。
 
但是,现行氨法烟气脱硫工艺多采用塔作为吸收设备,由于塔设备气液接触面积较小、表面更新速率较慢,致使传质效果不理想;同时由于塔设备气液接触时间长,导致在吸收过程中吸收液氧化,从而造成脱硫效率低、盐堵、吸收液及工艺水消耗量大等问题,影响了氨法烟气脱硫工艺的工业化应用。 
 
超重力技术是一种新型高效的化工过程强化技术,超重力吸收工艺具有传质效率高、接触时间短、设备体积小、能耗低等优点。本文采用超重力旋转填料床作为脱硫吸收设备,以空气和SO_2气体的混合气体来模拟烟气,用(NH_4)_2SO_3和NH_4HSO_3的混合溶液作为吸收液,在吸收过程中通过向吸收液中补加氨水来维持吸收能力,采用氧化槽对脱硫富液进行氧化实验,对SO_2吸收、脱硫富液氧化和硫酸铵结晶过程进行了研究,形成了较为完善的超重力氨法烟气脱硫工艺。 
 
在SO_2吸收实验研究方面,首先,通过正交实验考察各操作参数对脱硫率的显著性影响,从大到小顺序为吸收液pH值、入口SO_2浓度、超重力因子、液气比。其次,通过单因素实验分别考察了超重力因子、液气比、吸收液pH值、入口SO_2浓度、气体流量对脱硫率及气相总体积传质系数的影响规律。脱硫率及气相总体积传质系数都随着超重力因子、液气比的增大先增大而后趋于平缓,随着吸收液pH值的增大而增大,随着入口SO_2浓度的增大而降低,脱硫率随着气体流量的增大而降低,气相总体积传质系数随着气体流量的增大先增大而后降低。
 
实验研究确定的适宜工艺参数为:超重力因子55.64,液气比2.5L/m~3~3.15L/m~3,吸收液pH值6.0~6.5,气体流量8m~3/h,吸收液中(NH_4)_2SO_3和NH_4HSO_3总浓度0.24mol/L~0.28mol/L;在入口SO_2浓度为2860mg/m~3时,脱硫率可以稳定在98%以上。与塔设备相比,采用超重力技术,气相总体积传质系数得到了显著提高,达到15s~(-1)以上。最后,考察吸收液中各盐浓度随脱硫时间的变化情况,及脱硫率随吸收液中各盐浓度的变化情况,与塔设备相比,脱硫吸收过程中SO_32-的氧化反应速率降低到原来的1/10,有效抑制了吸收过程中亚硫酸铵盐的氧化,减少了设备盐堵。 
 
在脱硫富液的氧化实验研究方面,考察了富液初始(NH_4)_2SO_3浓度、富液的pH值、氧化空气流量、氧化反应温度对富液中(NH_4)_2SO_3氧化率的影响规律。富液中(NH_4)_2SO_3的氧化率随着富液初始(NH_4)_2SO_3浓度及富液pH值的增大而减小,随着强制氧化空气流量的增大而增大,随着富液反应温度的升高先增大后减小。结合超重力吸收实验,得出富液氧化的适宜操作条件为:富液初始(NH_4)_2SO_3浓度0.3mol/L~0.4mol/L,富液pH值5.5~6.0,氧化空气流量6m~3/h,氧化反应温度50℃,在此条件下对12L富液进行氧化,氧化时间为30min时,氧化率可以达到70%以上;氧化时间为60min时,氧化率可以达到90%以上;
综合吸收和氧化实验,当吸收液中(NH_4)_2SO_3浓度达到0.4mol/L时,将吸收富液送至氧化槽进行氧化,富液充分氧化后,将富液的pH值调至6左右,对其进行蒸发结晶,得到(NH_4)_2SO_4晶体纯度为99.3%,晶体颗粒的粒径分布主要集中在50μm~130μm。 
 
研究表明,采用超重力技术与氨法烟气脱硫相结合,能够强化SO_2的吸收过程,并且能够抑制吸收过程中氧化反应的发生,在保持高效脱硫率的同时,减少设备盐堵,减少吸收剂及工艺水的消耗量,减少后续蒸发结晶副产物硫酸铵的能耗,降低脱硫成本.
湿法脱硫设备
关键词:湿法脱硫设备
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