湿法烟气脱硫的实验研究

作者:史航; 刊名:石油石化绿色低碳 上传者:王秀云

【摘要】对如何提高石灰石脱硫剂的反应活性开展了实验研究.以CO2为活化介质,向反应器内石灰石浆液通入CO2气体进行活化处理,研究活化后对石灰石脱硫剂浆液脱硫效果的影响,并考察了进口气体浓度、料浆浓度、液气比等因素在活化条件下对脱硫效率的影响,证实了石灰石浆液在烟气脱硫中应用的可行性.

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湿法烟气脱硫技术[13]是采用液体吸收剂洗涤烟气,使烟气中的SO2气体与洗涤浆液中的吸收剂发生反应以去除SO2,并在湿态下对反应产物进行处理的技术。研究实验主要以泡罩塔作为反应器,研究CO2对石灰石脱硫剂的活化效果[45]以及在烟气脱硫中的应用。 实验用烟气脱硫反应器为玻璃反应器,向反应器内的碳酸钙料浆通入CO2气体,使得碳酸钙(CaCO3)脱硫剂得以活化,从而增加了碳酸钙脱硫剂的活性,改善了脱硫剂与烟气之间的接触,提高了脱硫效率,另一方面使得相同质量的脱硫剂能够吸收更多的SO2气体,提高了碳酸钙脱硫剂的利用率。 1实验部分 实验进行的湿法烟气脱硫反应过程中包含了非常复杂的传热和传质过程。反应釜内的反应包括气液边界层的传质、SO2在液膜的吸收、液膜内SO2的电离、离解的SO2由液膜到反应界面的传递以及吸收剂在其表面溶解、溶解的吸收剂到反应界面的扩散、溶解的吸收剂或离解的SO2通过CaSO3/CaSO4沉积层的扩散、溶解的吸收剂和离解的SO2之间反应等环节。实验装置流程见图1。 5 1压缩机2CO2钢瓶3SO2钢瓶4流量计 5三通旋塞6流量显示仪7质量流量计8尾气吸收装置9测硫仪10反应器(加有料浆CaCO3)11恒温水浴加热器 12pH计 图1实验装置流程 2结果与讨论 2.1进口气体中SO2浓度对脱硫效率的影响 不同SO2进口浓度对脱硫效率的影响见图2。 图2中是碳酸钙溶液原样及分别被CO2活化1h、2h、3h后,分别以进口SO2浓度为400106、700106、900106进行脱硫实验。由图2可知,在相同活化时间下,进口烟气中SO2浓度增加时脱硫效率下降,这主要是因为经过活化后,虽然料浆中的Ca2+浓度有所提高,但是较高浓度的SO2将迅速消耗浆液的碱度,导致吸收SO2的液膜阻力增加,因此进口SO2浓度增大时脱硫效率反而下降。另外,图2也表明在相同的进口气体浓度下,活化时间越长的料浆脱硫效率越高,说明活化过程促进了脱硫反应的进行。 2.2液浆浓度对脱硫效率的影响 碳酸钙的浓度对脱硫效率的影响见图3。 图3表明在活化条件下料浆中CaCO3的浓度越大脱硫效率越好,原因是在进口SO2浓度、液气比都不变时,增加料浆CaCO3浓度也就增加了Ca、S比,因此,吸收效果就好。在不同浓度时吸收后期有明显的差别,浓度大的吸收效果要好些,其主要原因是CO2起到了活化的作用。 2.3液气比对脱硫效率的影响 液气比对脱硫效率的影响见图4。 图4表明在活化条件下液气比越大脱硫效率越高,但增大趋势变慢。液气比增大,即单位时间内进入反应器的CaCO3的量增加,气液接触更加充分,湍动更加剧烈,气液接触面积增大,脱硫反应向正向进行,有利于SO2的吸收和脱硫效率的提高。2.4CO2活化对碳酸钙溶解度的影响 在石灰石系统中,Ca+的产生与H+浓度和石灰石的存在有关,实验采用活化介质CO2气体对石灰石脱硫剂进行活化,在活化阶段采用EDTA标准滴定溶液测定料浆中的钙离子含量。滴定时EDTA与溶液中游离的钙离子形成络合物,溶液颜色变化由紫红色变为亮蓝色时即为终点。 试验测定的室温下,质量分数为0.5%的CaCO3料浆被CO2气体活化时,料浆中Ca2+离子浓度随活化时间的变化如图5所示。 从图5可以看出,随着活化时间的延长,料浆中的Ca2+的浓度也在增加,说明了CO2气体活化料浆有利于提高Ca2+的浓度,活化阶段CO2气体与CaCO3料浆发生了如下化学反应: 由于Ca(HCO3)2的溶解度远大于CaCO3,该反应增加了CaCO3的溶解度,使溶液中的Ca2+浓度增加。脱硫过程中,溶液中Ca2

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