物理脱硫

2024-08-29

物理脱硫（精选5篇）

物理脱硫篇1

煤炭发电一直以来是我国电力工业的主要形式, 并且未来很长一段时期内, 这种电力结构不会改变。而由煤炭燃烧产生的以SO2为主要成分的废气是环境污染的重要方面。我国又是一个煤炭资源紧缺的国家, 煤炭供需之间的矛盾使得国家和社会日益重视资源、环境与社会的可持续发展。煤炭发电厂的烟气脱硫项目也就应运而生, 其产物脱硫石膏能否充分利用是建设资源节约性社会的重要方面[1,2]。

脱硫石膏是与天然石膏具有很多共性的资源, 但因其颗粒形态、杂质组分等特性造成了其在脱水性、结晶程度、流变性、触变性、收缩性、易磨性等方面与天然石膏有着明显的差异。而煅烧制度是决定脱硫石膏制品的品质及适用条件的关键因素。比如, 煅烧温度过低, 则二水石膏不能完全转化为半水石膏, 二水石膏残留过多会使后续产品性能下降;煅烧温度过高, 会出现过烧的现象, 导致生成较多的无水石膏, 既增加了用水量, 导致水化产物中气孔增多, 强度、耐久性等性能下降, 又增加了能耗。因此, 研究煅烧制度对脱硫石膏性能的影响至关重要[3—6]。

本实验在采用不同检测手段对原材料进行分析的基础上, 着重研究不同的煅烧制度对脱硫石膏进行热处理后, 其性能的影响变化和比较, 最终给出脱硫石膏的最适宜的煅烧制度。

1 原料

脱硫石膏:产自天津北疆电厂, 根据GB/T5484—2000《石膏化学分析方法》, 测定出其中附着水含量为11.17%, 结晶水含量为18.01%以及脱硫石膏的化学成分见表1 (除Si O2和烧失量的测定采用代用法外, 其余成分均采用标准法测定) 。可见, 除二水硫酸钙外, 脱硫石膏中还含有Si O2、Mg O、Fe2O3、Al2O3等物质。

粒度分析:将脱硫石膏在40℃烘干至恒重, 冷却至室温, 取适量样品用Mastersizer 2000型激光粒度分析仪进行粒度分析, 结果见图1。其中d (0.1) 为4.997μm, d (0.5) 为22.562μm, d (0.9) 为54.049μm, 比表面积为0.685 m2/g, 体积平均粒径为27.782μm。而天然石膏经粉磨后的粒度一般在140μm左右[7,8], 可见相比于天然石膏, 脱硫石膏粒度较细, 粒径分布比较集中, 颗粒级配较差。

热重分析:采用STA—449F3型综合热分析仪对脱硫石膏进行热重分析, 分析石膏发生相变的温度点, 如图2所示。从图中曲线变化可以分析出, 脱硫石膏在160℃至200℃之间发生脱水反应, 实际的最佳煅烧温度将在后续实验中证实。

2 实验方法

将脱硫石膏在40℃烘干至恒重, 冷却至室温, 并进行研磨、筛分。根据热重分析结果, 对脱硫石膏粉末分别在100℃、130℃、160℃、180℃、200℃下进行煅烧, 煅烧时间定为1.5 h。煅烧结束后, 陈化10 d。不同煅烧温度下的脱硫石膏粉进行XRD分析, 并进行标准稠度用水量测定, 2 h、7 d抗压抗折强度以及耐水性实验, 对不同煅烧制度处理后的脱硫石膏水化产物进行SEM分析, 分析结晶情况等。

耐水性能实验:按GB/T 17669.3—1999《建筑石膏力学性能的测定》, 将不同温度煅烧后的试样成型后2 h脱模, 自然养护7 d, 然后将试样在40℃烘干至恒重, 随后自然冷却至室温, 称量试件质量m干, 分别测量2 h和24 h的吸水率 (将烘干试样放置在 (20±2) ℃的清水中2 h和24 h后, 拿出并擦干表面水分, 称量此时试样的质量m湿, 吸水率的计算公式为 (m湿-m干) /m干×100%, 然后测量干折、湿折以及干压、湿压强度 (干基强度和湿基强度应同时测量) , 软化系数为在清水中浸泡24 h后的湿压强度与对应时间的干压强度的比值 (即P湿/P干×100%) [9,10]。

3 结果与分析

3.1 不同温度煅烧后脱硫石膏的XRD分析

从图3可以看出, 在经100℃煅烧后, 脱硫石膏的主要成分仍然是Ca SO4·2H2O;而在经过130℃煅烧后, 脱硫石膏中的主要成分包括Ca SO4·2H2O和Ca SO4·0.5H2O, 此时二水石膏已经开始部分转化为半水石膏;在煅烧温度达到160℃时, 主要成分是Ca SO4·0.5H2O, 但此时仍然存在部分二水石膏, 石膏煅烧不充分;在180℃和200℃煅烧后, 脱硫石膏中则以半水石膏为主, 没有发现二水石膏的特征峰。

由以上现象可以得出这样一个规律, 从130℃开始, 产物逐渐由二水石膏向半水石膏转化;当温度达到160℃时, 二水石膏进一步转化为半水石膏, 在温度上升到180℃和200℃时, 此时的产物已全部为半水石膏, 但是在200℃时可能会存在半水石膏进一步脱水后的产物Ⅲ型无水石膏在空气中会吸水重新变成半水石膏这一现象。

为了进一步确定最佳煅烧制度, 将在后续实验中对煅烧后脱硫石膏的水化产物的不同性能进行比较分析。

3.2 热处理后脱硫石膏标准稠度用水量的测定

不同热处理制度下, 标准稠度用水量与煅烧温度之间的关系如图4所示。

从图4中可以看出, 经过不同温度的煅烧处理后, 脱硫石膏的标准稠度用水量出现较大差异, 随着煅烧温度的增加, 石膏的标准稠度用水量呈增加的趋势。这是由于随着温度的增加, 二水石膏逐渐转化成半水石膏, 且温度越高, 转化率也越大, 半水石膏水化所需要的水量比二水石膏大, 这就导致了石膏标准稠度用水量随煅烧温度的增加而增加的趋势。

但需注意到, 与热重曲线反应的情况相比, 在130℃时, 石膏的标准稠度用水量有增大的现象, 并且从XRD图谱 (图3) 和后面的实验结果 (图5) 也可以看出, 这时脱硫石膏中已有半水石膏生成, 且具有一定的水化能力, 这就解释了这一现象。而之所以在热重曲线上没有反应出来, 这和仪器的升温速度较快及其灵敏度有一定关系, 并且此时由于石膏脱水产生的热效应和质量变化都较小。到后面的几个温度点, 标稠用水量的曲线趋于平缓, 也可以从侧面证明此时二水石膏已基本转变为半水石膏, 而在煅烧温度达到200℃时, 标准稠度用水量有个较小幅度的上升, 可能有少量的无水石膏的生成, 但没有在XRD图谱中反映出来。下面将通过强度实验进一步确定实验室中脱硫石膏的最佳煅烧制度。

3.3 不同温度煅烧后脱硫石膏的力学性能

从图5可以看出不同热处理制度处理下的脱硫石膏的强度变化较大, 随着煅烧温度的提高, 无论是脱硫石膏的2 h抗折、抗压强度还是7 d抗折抗压强度, 都基本是逐渐增加的。但到200℃时, 强度值略有下降。

3.4 煅烧温度对脱硫石膏耐水性能的影响

从表2中注意到, 石膏的湿基强度远低于干基强度, 即软化系数较小, 这是由于石膏本身易溶于水 (其20℃的溶解度为2.059 g/L) , 结构中微孔较多, 吸水性大, 当水分通过晶粒间隙和毛细管道等进入石膏内部, 不同晶粒间的搭接点会溶解, 导致晶粒间的结合力减弱, 同时, 由于毛细管作用, 水分会吸附在各毛细管壁上, 将各个石膏晶粒微团相互隔离开, 进一步降低了试件的湿基强度。

不同煅烧温度处理后脱硫石膏水化产物的软化系数和吸水率均有较大变化。首先, 干基强度和湿基强度随温度变化的趋势与3.3节中的情况相同, 即Ⅱ号的干基抗压抗折强度最高, Ⅰ号和Ⅲ号处理后的强度值略低。此外, 从吸水率、软化系数这两个指标来看, Ⅱ号与Ⅰ号和Ⅲ号相比, 表现仍然是最好的。试件在水中浸泡2 h后吸水率已基本不变, 同时, 还应注意到Ⅱ号和Ⅲ号的吸水率基本相近。造成这一结果的原因在于180℃热处理后, 二水石膏完全转化为半水石膏, 二水石膏以及过烧形成的半水石膏含量极少, 而这两种产物会直接影响石膏水化产物的晶体发育和微观结构, 因此在Ⅱ号水化过程中, 石膏晶体能够充分发育, 结构致密, 晶格间气孔较少, 对水分子在石膏晶体间的扩散起到一定的阻滞作用, 降低了水对石膏晶粒搭接点及晶粒微团的破坏作用, 宏观表现为相对较低的吸水率, 和软化系数。Ⅲ号的软化系数和失水率之所以与Ⅱ号接近, 是由于Ⅲ号中存在有Ⅲ型无水石膏在空气中吸水变成的半水石膏, 组成成分基本与Ⅱ号接近, 晶体的发育与裂纹扩展的控制表现良好。

3.5 不同煅烧温度下脱硫石膏水化产物的SEM分析

为了从微观层面进一步解释这种现象, 将对各水化产物进行SEM分析。

图6为不同温度下煅烧脱硫石膏后的水化产物。从图6 (a) 中可以看出, 此时石膏晶粒细小, 晶粒发育不完整且晶粒之间搭接点较少, 晶粒间隙较大, 在宏观上的直接表现就是强度较低;这是由于煅烧温度较低, 部分二水石膏没有脱水成为半水石膏, 石膏水化时只有半水石膏消耗自由水分子, 大量的自由水没有参与到石膏的水化过程, 最终以水蒸气的形式离开水化产物, 原来水分子占据的空间空置, 造成气孔率增加, 强度降低。从图6 (b) 可以看出, 此时石膏晶体呈短柱状, 部分呈片状, 此时晶粒间隙有所降低, 但晶粒发育仍然不完善, 宏观表现强度有所提高;这是由于虽然大部分二水石膏脱水成为半水石膏, 但系统中仍然存在小部分二水石膏, 说明在160℃下脱水仍然不彻底。图6 (c) 所示的180℃煅烧后的石膏晶粒发育完整, 呈柱状交错, 簇状生长, 分布比较致密, 宏观表现为强度较高。而从图6 (d) 可以看出, 200℃煅烧后脱硫石膏水化后, 晶体成针柱状相互搭接, 搭接点比较多, 但气孔率有所增加, 而此时强度降低并不多, 这是由于存在部分Ⅲ型无水石膏转化后的半水石膏, 水化后有助于搭接强度的提高, 所以强度总体变化不大。

经过以上综合分析比较, 在煅烧温度为180℃时脱硫石膏拥有较好的综合性能, 虽然在200℃时, 石膏性能也不错, 但是, 同时考虑到耗能成本等因素, 将本实验脱硫石膏的最佳煅烧温度定位180℃, 煅烧时间1.5 h。

4 结论

(1) 脱硫石膏水化后晶体一般呈针状, 柱状等, 晶粒间相互搭错, 形成致密稳定的结构;

(2) 脱硫石膏在煅烧温度为180℃, 煅烧时间为1.5 h时, 水化产物具有最佳的微观结构及性能表现;

(3) 脱硫石膏耐水性能较差, 即软化系数较低, 需要在提高石膏耐水性能方面作较深入的研究, 能够大大扩展其应用范围。

摘要：通过对脱硫石膏进行热重分析, 分析脱硫石膏的相变温度范围, 选定不同的煅烧温度对脱硫石膏进行热处理;比较不同煅烧制度处理后脱硫石膏制品的物理性能等, 并通过XRD/SEM等微观分析手段对水化产物进行分析, 最终得出脱硫石膏在煅烧时间为1.5 h, 煅烧温度设定在180℃时, 其水化产物表现出最佳的物理性能。

关键词：脱硫石膏,煅烧制度,性能,半水石膏

参考文献

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物理脱硫篇2

本文对用不同半水亚硫酸钙含量的脱硫石膏制成的水泥物理性能进行了比较, 分析探讨脱硫石膏中亚硫酸钙含量差异对水泥性能的影响。

由于当地脱硫石膏供应紧张, 为保证正常的水泥生产, 2013年5月中旬, 从山西某电厂采购了第一批脱硫石膏, 当时进厂检测时发现, 除SO3较常用的脱硫石膏偏低外, 并未有其他明显特征。但使用之后发现出磨水泥凝结时间严重延长, 抗压强度有所下降。通过对该批石膏进行化学分析检测, 发现其SO3含量只有30%~35%, 但SO2含量达到了6%~10%, 半水亚硫酸钙含量达到12%~20%。为稳定出厂产品质量, 避免给广大用户造成不利影响, 特进行以下试验。

1 试验方法

1.1 物理性能检测

水泥胶砂强度检测按进行;水泥标准稠度用水量及凝结时间按GB/T 1346—2011检测;与外加剂相容性按JC/T 1083—2008中标准法Marsh筒法进行检测, 其中水灰比为0.35, 萘系减水剂掺量为水泥质量的2.0%。

1.2 成分分析

1) 熟料化学成分按检验。

2) 石膏中附着水、结晶水、SO2和SO3按GB/T5484—2012《石膏化学分析方法》检验, 半水亚硫酸钙、二水硫酸钙含量及p H值根据JC/T 2074—2011《烟气脱硫石膏》检测方法得出, 由于脱硫石膏中的SO2是以半水亚硫酸钙的矿物形态存在的, 所以脱硫石膏中的半水亚硫酸钙含量的检测用检测出的SO2含量进行推算。

2 试验原料

1) 脱硫石膏:本次试验选取所用的两种脱硫石膏, 一种为我公司常用的脱硫石膏Z, 一种为该批脱硫石膏X。具体化学成分见表1。由表1看出, 脱硫石膏X的半水亚硫酸钙含量高达17.62%, 而脱硫石膏Z几乎不含半水亚硫酸钙。

2) 熟料:试验使用的熟料为同一批次, 其化学成分、率值及矿物组成见表2。

3 试验内容与结果分析

3.1 分别用脱硫石膏X、Z配制水泥

根据熟料与脱硫石膏X、Z中的SO3含量, 分别按照水泥中SO3含量为1.3%、1.7%、2.1%和2.5%计算所需石膏和熟料用量, 称取计算所需用量的脱硫石膏和熟料, 使用标准试验磨磨制成比表面积为的水泥。

3.1.1 凝结时间

两种石膏制成的水泥不同SO3含量时凝结时间的对比见图1。

由图1可以看出, 水泥SO3含量相同时, 使用脱硫石膏X配制的水泥 (以下简称“X水泥”) 其初凝和终凝时间均较使用脱硫石膏Z配制的水泥 (以下简称“Z水泥”) 延长约70~120min, 而且随着SO3含量的增加两种水泥凝结时间的差距有增加的趋势。主要原因可能归结于亚硫酸钙对水泥水化速度的影响。脱硫石膏中的SO2主要是以半水亚硫酸钙的形态存在, 与二水硫酸钙相比, 18℃时半水亚硫酸钙的溶解度仅为二水硫酸钙的1.7%。其反应机理目前尚无定论, 多数学者认为, 在二水硫酸钙与水泥中的C3A反应生成钙矾石的过程中, 夹杂其间的亚硫酸钙能够覆盖在水泥颗粒上, 阻碍水分、离子等移动, 造成水泥水化缓慢, 表现出水泥一定时间内不再凝固, 且亚硫酸钙含量越多, 这种影响则越显著。

3.1.2 抗压强度

两种石膏制成的水泥不同SO3含量时抗压强度的对比见图2。

总体看, 无论是3d抗压强度, 还是28d抗压强度, X水泥均较Z水泥偏低 (SO3含量为1.3%时的3d抗压强度除外) , 最高降幅达到13.0%。具体说, 对于3d抗压强度, 水泥SO3含量在2.0%以下时, X和Z水泥抗压强度差别不大, 甚至SO3均为1.3%时, X水泥强度比Z水泥强度还高0.5MPa。但当SO3含量在2.0%以上时, X水泥比Z水泥的3d抗压强度低3.0MPa以上, 降幅达到11.0%左右。这对于高度重视早期强度的混凝土搅拌站来说, 将会很不适应。对于28d抗压强度, X水泥的28d抗压强度随着SO3含量的增加而显著降低, 最低比Z水泥的28d抗压强度低约13.0%;两者28d抗压强度的差距随着SO3含量的增加而增加。

Z水泥28d和3d抗压强度随SO3含量的变化趋势相同, 当SO3含量在2.0%~2.5%之间时均最高。据资料显示, Ca SO3和铝酸盐矿物反应, 主要生成片状的单硫型水化硫铝酸钙 (AFm) , 而不是像石膏那样, 主要生成三硫型水化硫铝酸钙 (AFt) , 导致强度下降。但为什么很少量的Ca SO3却能够显著影响水泥的3d和28d强度, Ca SO3是不是还影响其他硅酸盐矿物的水化反应, 给水泥石强度带来显著影响, 尚未有具体的研究报道。

3.1.3 与外加剂的相容性

两种石膏制成的水泥净浆流动性经时 (Marsh时间) 损失率对比见图3。

通过对X、Z水泥分别掺加萘系外加剂2.0%时经时1h后净浆流动性损失数据对比可以看出:由于X水泥的凝结时间本身就很长, 所以其经时净浆流动性损失很小, 甚至SO3在2.0%以上时净浆流动性经时损失率为负值, 而Z水泥的净浆流动性经时损失率较大;X、Z水泥的净浆流动性经时损失率均随着SO3含量的增加而降低。

3.1.4 小结

由以上检测结果对比可以看出:使用SO2含量高的脱硫石膏制成的X水泥较使用正常脱硫石膏制成的Z水泥, 不但其凝结时间有大幅延长, 而且直接影响水泥的强度, 尤其是后期强度, 对水泥产品的质量产生不利影响, 但对水泥与外加剂相容性影响却不大。由于这批SO2含量高的脱硫石膏发现不正常时, 进厂量已经达到了五千多吨, 且我公司与供货商的合同中也未包含SO2含量要求而无法退货, 为保证出厂水泥在公司内部控制指标范围内, 且不会给广大用户造成任何质量损失, 公司考虑将这种问题脱硫石膏与正常脱硫石膏搭配使用, 以解决当时生产紧张的困境, 故进行下一步试验。

3.2 将脱硫石膏X、Z等比例混合后配制水泥

3.2.1 混合脱硫石膏化学分析

将X、Z两种脱硫石膏按1:1混合, 混合后的脱硫石膏H化学成分见表3。

使用混合好的脱硫石膏H, 根据熟料与脱硫石膏H的SO3含量, 按照水泥中SO3含量为1.3%、1.7%、2.1%和2.5%计算所需石膏和熟料用量, 称取计算所需用量的脱硫石膏和熟料, 使用标准试验磨磨制成比表面积为的水泥。

3.2.2 凝结时间

使用X、Z与H石膏制成的水泥凝结时间对比见图4。

由图4可以看出, 水泥SO3相同时, 使用H石膏制成的水泥其初凝和终凝时间均介于使用X、Z石膏制成的水泥之间, 而且其凝结时间随着SO3含量的增加而延长的趋势比X、Z水泥均较平缓。

3.2.3 抗压强度

使用X、Z与H石膏制成的水泥抗压强度对比见图5。

从图5可以看出, 水泥SO3含量在2.0%以下时, H水泥3d抗压强度比X、Z水泥略高约0.5MPa, 当SO3含量在2.0%以上时, H水泥的3d抗压强度介于X、Z水泥之间, H水泥的3d抗压强度随着SO3含量的提高而有所增加。

H水泥的28d抗压强度基本介于X、Z水泥之间, 其随SO3含量提高的变化趋势与X水泥相似, 即随着SO3含量的增加而降低, 但降低幅度比X水泥小。

3.2.4 与外加剂的相容性

X、Z与H水泥净浆流动性经时 (Marsh时间) 损失率对比见图6。

通过对H水泥掺加萘系外加剂2.0%时经时1h后净浆流动性损失数据与X、Z水泥对比可以看出:由于H水泥净浆流动性经时损失率也随着SO3含量的提高而降低, 且其经时损失率介于X、Z水泥之间, 且SO3含量为1.7%时的H水泥经时损失率低于Z水泥, 说明使用H水泥在SO3含量较低时就可以满足外加剂相容性的要求。

3.2.5 小结

通过以上检测结果对比可以看出, 将X、Z石膏按照1∶1比例搭配制成的水泥, 其凝结时间和抗压强度符合要求, 因混合石膏H制成的水泥28d抗压强度随着SO3含量的增加而降低, 为彻底消除亚硫酸钙对水泥后期强度的不利影响, 在生产时需将水泥的SO3含量适当降低, 并适度提高熟料的掺加量。

4 结束语

我公司根据上述一系列试验得出的试验结果, 对这批进场的半水亚硫酸钙含量高的脱硫石膏进行了如下处理:

1) 将此脱硫石膏与正常脱硫石膏采用1∶1比例搭配使用。

2) 将水泥的SO3含量内部控制指标2.30%±0.20%调整为1.80%±0.20%。

通过采取以上两项措施, 生产出的水泥凝结时间和抗压强度恢复到以前的水平, 为企业避免了可能发生的各项损失。

参考文献

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半干法烟气脱硫装置脱硫效率探讨篇3

随着我国紧急的迅猛发展, 能源消费总量随之提高, 能源产量也由此随之增长, 在这一宏观背景下, 诸如SO2等一系列严重的气态污染物也由此不断向人类居住环境排放, 对人类健康造成了很大的负面影响。在众多烟气脱硫技术中, 烟气脱硫是一项能偶对SO2污染进行有效控制的技术, 循环半干法在脱硫过程中, 至少体现出如下优势, 一是投资费用相对较低, 二是设备系统相对简单, 三是脱硫效率高, 并且, 值得注意的是, 由于该方法不存在对环境产生二次污染, 因此该方法被越来越多地应用于时间工作之中。

本文铜鼓哦对现有的半干法脱硫装置进行研究后认为, SO2和含湿Ca (OH) 2颗粒的反应是脱硫反应主要反应过程[1], 基于这一要点, 本文针对含湿Ca (OH) 2颗粒内部的Ca2+、SO2、HSO3-、SO32-等成分, 对这些成分的反应机理进行分析、并在研究的基础上建立了相应的脱硫反应模型, 形成了脱硫效率的表达式[2], 通过回归分析了Ca/S相对湿度等主要影响因素与脱硫效率之间的关系, 进一步建立了数学模型, 从而能够对循环半干法脱硫装置的运作过程进行准确地预测。

二、增湿脱硫反应机理

氢氧化钙与二氧化硫气体通过反应后, 会生成亚硫酸钙, 这是该反应的总体描述[3-5]:在外置的混合器或反应器内, 对循环灰和Ca (OH) 2进行加水增湿预处理, 由此形成一层液膜, 这层液膜会附于脱硫剂表面, 因此能够与原烟气进行充分接触, 随着时间的进行, 原烟气中的二氧化硫气体会逐渐渗入并溶解与液膜表面, 从而与Ca (OH) 2发生后续的化学反应, 与此同时, 在热烟气条件下, 水分会逐渐蒸发。整个反应表达如下。

Ca (OH) 2+SO2=Ca SO3.1/2H2O+1/2H2O

上述化学反应的整个蒸发过程可细分为两个阶段, 一是恒速干燥反应阶段, 二是降速干燥反应阶段[6, 7]。具体而言, 在第一个反应阶段过程中, 增湿脱硫剂的自由液体表面面积较大, 从而相对容易失去内部水分, 从而使表面容易达到饱和状态。该阶段蒸发速率一方面先对较快, 另一方面也能够保持相对稳定的蒸发速度。总之, 该阶段会完成大部分的SO2吸收过程。具体反应过程可表述如下:SO2向气/液界面传递到, 并由此迅速溶解成活性较浅的离子, 并与溶解于水的Ca (OH) 2发生化学反应。碳酸钙作为反应生成物扩散出反应区, 并保持反应持续进行。烟气湿度和脱硫剂蒸发表面等因素会影响此阶段的持续进间长度, 即临界干燥时间[8]。

当反应流程进行到第二阶段, 也就是降速干燥反应阶段时, 会出现两个反映特点, 一是蒸发速度降低, 二是和脱硫剂颗粒温度升高, 干燥速度也随之持续降低, SO2吸收反应逐渐减弱, 这主要是由于脱硫剂表面含水量的下降而形成。脱硫剂含水量到反应器出口时, 蒸发与反应速度极慢, 达到平衡水分状态。

二、数学模型的建立

以下假设是推出脱硫效率与主要相关因素之间函数关系的前提, 分列如下:

(1) 烟气为绝热冷却过程, 该假设基于反应器进行了整体保温为前提;

(2) 在反应器内, 粒子与烟气的流动为柱塞流;

(3) 粒子的分布在反应器内任一截面上都呈均匀分布状态;

(4) 喷入反应器或混合器的水全部在脱硫剂粒子表面呈均匀分布状态;

(5) Ca (OH) 2与SO2在液相的反应为快速瞬时反应;

(6) 只在液相中进行脱硫剂与气体的反应, 蒸发结束后, 整个反应过程终止;

取一微元段dz于反应器, 所得方程如图2所示:

Vd PA=RTdn A (1)

T为烟气温度, V为烟气体积流量, Pa为烟气体积, J/K.mol;, K;n A为SO2物质的量, PA为SO2气体分压, R为气体常数。

设A, m2为断面截面积, S, m2/m3为单位体积烟气中液膜的表面积;则SO2气体被吸收的摩尔数n在dz微元段中可以用如下关系式表示 (式中的NA为SO2的传质通量) :

dn A=-NASAdz (2)

图2微元段内SO2浓度变化示意图

将 (1) 和 (2) 式综合之后, 可得:

Vd PA/ (RT) =-NASAdz (3)

设U为烟气流速, 由于V=U.A, 由此可得:

Ud PA/ (RT) =-NASdz (4)

设ρm=, 为烟气摩尔密度, 则RT=

对 (4) 式进行整理后, 可得:

(5)

(6)

根据双膜传质理论[11-14], 可对SO2传质通量进行计算, SO2从气相向气液界面的传质通量可表达为:

NA=kg (PA-Pi) (7)

基于此, 根据前文所述逇假设条件, 结合亨利定律:Ci=HPi, 在液相中SO2的传质通量表达式如下:

NA=Ekl Ci (9)

其中, E为化学吸收增强因数, kl为SO2液相传质系数;

联立 (7) , (8) , (9) 可得:

NA= (10)

式 (10) 中

把 (10) 式代入 (6) 并积分:

(11)

式中:Pa;tre为有效反应时间, PAin为反应器入口的分压, PAout为反应器出口处SO2分压。

(12) FW=Kw (Pw-Pgas) (13)

其中, PW为烟气湿球温度下的饱和蒸汽压, Pgas为烟气中水蒸汽分压, Kw为水的蒸发系数, FW为水的蒸发通量。

将 (13) 代入 (12) , 再通过积分运算后可得:

(14)

式中:Pa;tev为液膜蒸发时间, Pgasin为反应器入口处水蒸气的分压, Pgasout则为反应器出口处水蒸气的分压。

根据假设 (6) tre=tev, 则 (11) =-1* (14) , 基于此, 总脱硫率的计算方程为:

(15)

二.回归实例分析

很多因素都会影响脱硫效率, 一般来说, 在众多因素中, 有如下主要因素对半干法烟气脱硫装置产生显著影响, 一是决定于出口烟气的相对湿度的反应塔出口对绝热饱和温度的趋近程度, 二是是Ca/S比。

可通过烟气出口相对湿度来表示出口水蒸汽分压, 在H2O-SO2-Ca (OH) 2系统中E又是Ca/S的函数, 本文对Ca/S与脱硫效率之间的关系进行权重分析、得到如下关系式:

η=1-exp[f (RH, Ca/S) ]

并且, 在回归分析了我公司的多套脱硫装置经过大量运行后产生的数据可知, 在进口烟气温度120-160℃, 反应器入口SO2浓度1500~4000mg/Nm3的范围内波动, 反应器出口相对湿度在30%~45%范围内波动, Ca/S比处于0.8~1.8之间, 进口烟气含水量处于5-7.5% (V/V) 状态的条件下, 可得到如下结果:

1. 单元回归

1.1 Ca/S-η之间的关系

回归方程为:η=1-exp (1.309-2.666×x1)

物理脱硫篇4

燃煤火电厂的二氧化硫排放量约占全国总排放量的40%, 为遏制酸雨污染的进一步发展, 国家颁发了《火电厂大气污染物排放标准》 (GB13223-1996) , 出台了一系列促进火电厂二氧化硫控制的法律、法规和政策, 并采用多种措施加快二氧化硫治理。脱硫技术种类繁多, 国内外工业应用较为广泛的只有十几种, 对脱硫技术的全面了解是选择脱硫技术的关键所在。本文挑选6种典型的、具有代表性的烟气脱硫技术, 对其做比较深入的分析, 为业主选择适合自己条件的脱硫技提供参考。

1、常规脱硫技术

1.1 石灰石/石灰—石膏湿法

石灰石/石灰—石膏湿法是当今世界最成熟、使用最为广泛的烟气脱硫技术。

除尘后的锅炉烟气经增压风机增压, 通过气-气热交换器交换热量降温后从底部进入脱硫塔, 与石灰石浆液发生反应, 除去烟气中的SO2。净化后的烟气经除雾器除去烟气中携带的液滴, 通过气-气热交换器升温后从烟囱排出。反应生成物CaSO3进入脱硫塔底部的浆液池, 被通过增氧风机鼓入的空气强制氧化, 生成CaSO4, 继而生成石膏。为了使生成的石膏不断排出, 新鲜的石灰石/石灰浆液需连续补充, 才能得到纯度较高的石膏。

1.2 旋转喷雾干燥法

此方法也是一种应用较多的烟气脱硫方法。

经破碎后石灰在消化池中经消化后, 与再循环脱硫副产物和部分煤灰混合, 制成混合浆液, 经浆液泵升压送入旋转喷雾器, 经雾化后在塔内均匀分散。一般雾粒直径要求小于100μm。热烟气从塔顶切向进入烟气分配器, 同时与雾滴顺流而下。雾滴在蒸发干燥的同时发生化学反应吸收烟气中的SO2。净化后的烟气经除尘器除尘后从烟囱排出, 脱硫后固体产物大部分从脱硫塔底部排出。为了提高脱硫剂利用率, 脱硫塔底部排出的灰渣和除尘器收集的飞灰一部分再循环使用, 一部分抛弃。

塔内吸收剂雾滴经恒速干燥阶段和降速干燥阶段。在反应开始阶段, 吸收浆液雾滴存在较大的自由液体表面, 液滴内部分子处于自由运动状态, 水分由液滴内部很容易移到液滴表面, 补充表面失去的水分, 以保持表面饱和, 蒸发速度仅受热量传递到液体表面的速度控制, 单位面积的液滴蒸发速度大且恒定。随着蒸发继续进行, 雾滴表面的自由水分减少, 内部粒子间的距离减小。当液滴表面出现固体时, 蒸发受到水分限制, 开始降速干燥阶段。在脱硫剂液滴蒸发完成后, 液相反应停止, 气固反应继续进行, 但反应速度减慢。因此要求液滴干燥不能太快, 否则液相反应时间缩短, 降低脱硫效率;但干燥时间过长会导致液滴撞到塔壁即粘壁沉积, 降低脱硫剂的利用率。

1.3 炉内喷钙尾部增湿活化法

用空气将石灰石粉喷入锅炉炉膛850～1250℃区域, 由于反应在气固两相间进行, 速度较慢, 脱硫剂利用率低。CaSO3、CaSO4、飞灰和未反应的脱硫剂随烟气进入活化反应器, 把炉内未反应完的Ca O通过雾化水活化成在低温条件下活性很高的Ca (OH) 2, 然后与烟气中剩余的SO2反应, 净化后的烟气从塔底排出。为了防止低温腐蚀, 在活化器和除尘器之间增加烟气再热装置, 然后经过除尘器从烟囱排出。在活化器内大颗粒物料会落在底部, 由收料机收集后加到活化器前的垂直烟道中进行再循环。除尘器收集来的脱硫副产物和飞灰的混合物由气力输送装置集中送到灰库, 灰库出灰的一部分通过风机送去再循环, 以提高脱硫剂的利用率, 剩余的可做筑路或建筑材料。

1.4 烟气循环流化床脱硫技术

锅炉排出的未经除尘或经除尘后的烟气从脱硫塔底部进入, 脱硫塔下部为一文丘利管, 烟气在喉部得到加速, 在渐扩段与加入的消石灰粉和喷入的雾化水剧烈混合, Ca (OH) 2和烟气中的SO2、SO3、HCl和H F等发生化学反应, 生成C a S O3、C a S O4、Ca Cl2、Ca F2等。同时烟气中有CO2存在, 还会消耗一部分Ca (OH) 2生成CaCO3。净化后的烟气在脱硫塔出口烟尘质量浓度高达1000g/m3, 进入除尘器前先经过一个百叶窗式分离器, 该百叶窗式分离器的除尘效率为50%左右。经静电除尘后的烟气温度在70～75℃, 不必再热, 可直接从烟囱排出。从百叶窗分离器及静电除尘器下部捕集的干灰, 一部分送回循环脱硫塔的再循环灰入口, 另一部分送至灰库。

在脱硫塔底部设计喉部段是为了使气流在整个容器内达到合理分布, 气流首先在文丘利管喉部被加速, 而再循环物料、新鲜的Ca (OH) 2粉和增湿水均从渐扩段加入, 和烟气充分混合后进入脱硫塔柱形段并进行热量交换和化学反应。烟气在脱硫塔内的停留时间为3s左右, 通过固体物料的多次循环, 脱硫剂在塔内的停留时间长达30min, 极大地提高了脱硫剂的利用率和脱硫效率。

1.5 荷电干式吸收剂喷射脱硫技术

荷电干式吸收剂荷电喷射脱硫系统主要包括一个吸收剂喷射单元, 一个吸收剂给料单元及SO2监测器和计算机控制系统。主要设备有预除尘装置、吸收剂给料装置、高压电源、喷枪主体和过滤分离装置。熟石灰吸收剂以高速流过喷射单元产生的高压静电电晕充电区 (电压一般为45～70k V) , 使吸收剂得到强大的静电荷 (通常是负电荷) 。由于吸收剂带同种电荷, 因而相互排斥, 很快在烟气中扩散, 形成均匀的悬浮状态, 使每个吸收剂粒子的表面都充分暴露在烟气中, 与SO2的反应机会大大增加, 从而提高了脱硫效率。并且荷电吸收剂粒子的活性大大提高, 降低了同SO2完全反应所需的滞留时间, 一般在2s中左右即可完成化学反应。脱硫反应产物、未反应完的吸收剂及烟气中的飞灰进入电除尘器净化, 捕集后送往灰场, 净化后的烟气由引风机引出经烟囱排出。

除提高吸收剂化学反应成效外, 荷电干式吸收剂喷射系统对小颗粒 (亚微米级) 粉尘的清除效率也很有帮助, 带电的吸收剂粒子把小颗粒吸附在自己表面, 形成较大颗粒, 提高了烟气中尘粒的平均粒径, 这样就提高了相应除尘设备对亚微米级颗粒的去除效率。

1.6 电子束照射烟气脱硫技术

电子束照射烟气脱硫系统主要由电子束系统、冷却塔、副产品收集系统构成。设备主要有直流高压电源、电子加速器、窗箔冷却器、静电除尘器及袋式过滤器。影响脱硫效果的主要因素有热化学反应、反应器内烟气温度、烟气含水量、NH3的添加量及电子束辐照剂量。热化学反应对SO2总脱除率贡献较大;SOX和NOX的去除率随烟气温度升高而下降;脱硫效率随NH3添加量的增加而上升;脱硫和脱氮效率随辐照剂量的增大而增加。SO2脱除效率随烟气含水量的增大而上升, 这是因为烟气中的水分子受电子束激发产生的OH3和HO23自由基对SO2的氧化起着主要作用。此外, 烟气含水量的增大有利于增加液相反应几率, 促进气溶胶的成核、生长, 也有利于烟气中SO2的脱除。

2、生物脱硫技术

常规脱硫技术存在的最大问题是副产大量含重金属离子的废石膏, 很容易造成二次污染;而以PDS、ADA法为主的湿法脱除硫化氢的技术需要消耗较多的催化剂, 而且脱硫深度不够。而近年很多采用的生物脱硫技术, 脱除气体中的二氧化硫或硫化氢, 并制备单质硫资源, 可实现废弃物资源化/无害化/高值化。目前常用生物脱硫方法是浸出法、表面氧化法和气体生物脱硫法:

2.1 生物浸出脱硫

生物浸出法就是利用微生物的氧化作用将黄铁矿氧化分解成铁离子和硫酸, 硫酸溶于水后将其从煤炭中排除的一种脱硫方法。

该法优点是装置简单, 只需在煤堆上撒上含有微生物的水, 通过水浸透, 在煤中实现微生物脱硫, 生成的硫酸在煤堆底部收集, 从而达到脱硫的目的。为提高浸出率, 开发了用于生物浸出的反应器 (空气搅拌式、管道式、水平转筒式等) 。该法研究历史较长, 技术较成熟。由于是将煤中硫直接代谢转化, 当采用合适的微生物时, 还能同时处理煤中无机和有机硫, 理论上有很大应用价值。其缺点是处理时间较长 (数周) 。原因是所用的硫杆菌属于自养型微生物, 生长速度慢。

2.2 表面处理法

这是一种将微生物技术与选煤技术结合起来, 开发出的一种微生物浮选脱硫技术, 即微生物表面处理法。该法是把煤粉碎成微粒, 与水混合, 在其悬浮液下通入微细气泡, 使煤和黄铁矿表面均附着气泡, 在空气和浮力作用下, 煤和黄铁矿会一起浮到水面。但是, 如果将微生物加入悬浮液中, 由于微生物附在黄铁矿表面, 使黄铁矿表面由疏水性变成亲水性。与此同时微生物却难以附着在煤粒表面, 所以煤表面仍保持疏水性。这样煤粒上浮, 而黄铁矿则下沉, 从而把煤和黄铁矿分离, 达到煤炭中脱除黄铁矿的目的。

该法优点是处理时间短, 当采用对黄铁矿有很强专一性的微生物 (如氧化亚铁硫杆菌) 时, 能在数秒钟之后就起作用, 抑制黄铁矿上浮, 整个过程几分钟就完成, 脱硫率较高。该法与浸入法相比, 煤炭回收率较低。

2.3 气体生物脱硫

气体生物脱硫的基本原理主要包括三个核心步骤:首先用水溶液将烟气中的SO2生物化学吸收到溶液中, 然后利用厌氧微生物将SOx分别还原成S2-, 再利用硫选择性氧化菌将S2-氧化成单质硫。

在该工艺中, SOx厌氧生物还原为硫化氢和硫化氢生物选择性氧化成单质硫最为关键, 前者主要受微生物种类、电子供体种类、COD/S比和生物反应器内部结构等影响;后者主要受微生物种类、反应器内部结构等影响。这些方面直接决定新工艺工业化的可行性。

与传统脱硫技术相比, 生物脱硫技术具有如下优点:

(1) 生物脱硫技术在吸收过程中, 将有超过95%的二氧化硫被吸收到液相中, 而且能够同时将烟气中绝大部分粉尘、汞等重金属离子去除, 可以实现多污染一步去除;

(2) 生物脱硫技术通过生物催化反应, 直接将烟气中绝大部分二氧化硫转化成我国非常短缺的硫黄资源进行回收;

(3) 生物法脱硫, 可直接以有机废水或废渣为电子供体, 既满足生物脱硫对电子供体的需求, 又处理了有机废水或废渣, 以废治废, 因此特别适合化工和石化企业废气脱硫;

(4) 生物脱硫技术不使用石灰作为吸收物, 不仅有效避免了固体废弃物的产生, 而且没有石灰粉尘污染, 属于国际上优先选用的绿色技术。

3、结语

我国对绿色化学方面的研究工作, 远不如国外开展的广泛和深入。国际上还建立许多与绿色化学有关的网站。而国内绿色化学方面的资料不多, 特别是绿色化学在煤炭加工和资源二次回收利用方面的应用研究的论文很少。随着我国对绿色煤炭生物加工技术重视和研究工作的不断深入, 建立在绿色化学基础上的绿色选煤技术也会在煤炭加工与综合利用以及煤矿环境与生态保护等方面发挥更大的作用。

摘要：分析了多种国内火力发电厂常见的脱硫技术与新型生物脱硫技术, 从脱硫效果、使用经济性、环保性等角度进行比较, 生物脱硫技术可实现废弃物资源化、无害化、高值化, 并比常规脱硫技术进一步减少脱硫的二次污染。

物理脱硫篇5

1 焦炉煤气脱硫技术

焦炉煤气常用的脱硫方法从脱硫剂的形态上来分包括干法脱硫技术和湿法脱硫技术。

1.1 焦炉煤气干法脱硫技术

干法脱硫工艺是利用固体吸收剂脱除煤气中的硫化氢,最常用的是铁系和锌系脱硫剂,以铁系脱硫剂为例,脱硫过程发生的化学反应如下:

干法脱硫工艺多采用固定床原理,操作简单可靠,脱硫精度高,但处理量小,适用于低含硫气体的处理,一般多用于二次精脱硫。但是由于气固吸附反应速度较慢,因此该工艺运行的设备一般比较庞大,而且脱硫剂不易再生,致使运行费用增高,劳动强度大,同时不能回收成品硫,废脱硫剂、废气、废水严重污染环境,因此,在大型焦化和钢铁行业,如果焦炉煤气不进行深加工(如焦炉煤气制甲醇),一般不考虑干法脱硫,而一些中小型焦化厂主要采用干法工艺。

1.2 焦炉煤气湿法脱硫技术

湿法工艺是利用液体脱硫剂脱除煤气中的硫化氢和氰化氢。该法是焦炉煤气脱硫脱氰比较普遍使用的方法,焦炉煤气湿法脱硫技术比较多,目前用到的有氨水法、真空碳酸盐法脱硫(VASC法)、单乙醇胺法(索尔菲班法)、砷碱法、蒽醌二磺酸法(改良ADA法)、萘醌二磺酸法(TH法)、苦味酸法(FRC法)、对苯二酚法、HPF法等,这些都是比较成熟的脱硫工艺。还有较新的脱硫工艺如美国的LO-CAT法和东北师范大学化学系研究开发的PDS法等。下面就简要介绍其中几种湿法脱硫的方法和原理。

1.2.1 AS法(亦称氨水法)

该技术在我国已广泛应用,其脱硫过程是利用焦炉煤气中的氨,在脱硫塔顶喷洒氨水溶液(利用洗氨溶液)吸收煤气中H2S,富含H2S和NH3的液体经脱酸蒸氨后再循环洗氨脱硫。在脱硫塔内发生的氨水与硫化氢的反应是:H2S+2NH3·H2O→(NH4)2S+2H2O。AS循环脱硫工艺为粗脱硫,操作费用低,脱硫效率在90%以上,脱硫后煤气中的H2S在200~500mg·m-3。

1.2.2 VASC法(亦称真空碳酸盐法)

其脱硫过程是洗苯塔后的煤气进入脱硫塔,塔内填充聚丙烯填料,煤气自下而上流经各填料段与碳酸钾溶液逆流接触,再经塔顶捕雾器出塔。煤气中的大部分H2S和HCN和部分CO2被碱液吸收,碱液一般主要是Na2CO3或K2CO3溶液。其反应原理是:

吸收了酸性气体的脱硫富液与来自再生塔底的热贫液换热后,由顶部进入再生塔再生,吸收塔、再生塔及大部分设备材质为碳钢。富液与再生塔底上升的水蒸汽接触使酸性气体解吸,其反应如下:

1.2.3 改良ADA法(亦称蒽醌二磺酸钠法)

ADA法是以蒽醌二磺酸钠(ADA)为催化剂,以稀碳酸钠溶液为吸收剂的脱硫、脱氰方法。在ADA法溶液中添加适量的偏硅酸钠(NaVO3)、酒石酸钾钠(NaKC4H4O6)和FeCl3作为吸收液进行脱硫、脱氰,称改良ADA法。这种方法的反应原理比较复杂,分为几个阶段进行,在脱硫塔内稀碱液吸收硫化氢生成硫氢化物,硫氢化物被偏钒酸钠迅速氧化成硫。而偏钒酸钠被还原成焦钒酸钠,还原性的焦钒酸钠与氧化态的ADA反应,生成还原态的ADA,而焦钒酸钠则被ADA氧化,再生成偏钒酸钠盐,还原态ADA被空气中的氧氧化成氧化态的ADA,恢复了ADA的氧化性能。

1.2.4 单乙醇胺法(索尔菲班法)

此流程脱硫是使用弱碱性的单乙醇氨(简称MEA)水溶液直接吸收煤气中的H2S和HCN,属于湿式吸收法。索尔菲班法脱硫产品为含H2S和HCN的酸性气体,它可以经克劳斯炉生产元素硫,也可以用接触法生产硫酸。净化后煤气指标为H2S≤0.2g·m-3,NH3≤0.1g·m-3。

单乙醇胺法反应原理:

1.2.5 HPF法

HPF法脱硫是国内自行开发的以煤气中的氨为碱源,以HPF为复合催化剂,最终H2S转化为单体硫得以除去的脱硫工艺,HPF较其它催化剂相比具有较高的活性和较好的流动性。脱硫塔中煤气与碱溶液充分接触,其中的硫化氢、氰化氢与溶液发生化学反应,这个化学反应相当复杂,该反应的反应原理是:

再生氧化:(NH4)2SX+O2→SX+2NH3H2O

脱硫液在吸收了煤气中H2S后,在复合催化剂HPF作用下氧化再生。

1.2.6 TH法(萘醌二磺酸法)

该法以煤气中的氨作碱源,以1,4-萘醌二磺酸钠为催化剂,氧化法脱硫脱氰工艺,在吸收塔中用含氨的循环脱硫液吸收煤气中的H2S和HCN,在再生塔中用空气再生,废液在高温、高压的湿式氧化塔中处理,将废液中的(NH4)2S2O3及NH4CNS转化为硫铵和硫酸。该法的突出优点是高效处理废液,并将废液中的(NH4)2S2O3和NH4CNS转化成硫和硫酸,增加硫铵的产量,减少硫酸消耗。但此种方法设备的造价高,成为TH法脱硫脱氰工艺推广的最大难点。

1.3 脱硫工艺的选择

随着科学技术不断的进步,新的工艺和方法也在不断的涌现,除了这些焦炉煤气脱硫技术以外,现在还出现了一些新的技术和对以往的脱硫技术改进的新方法。但无论技术怎么变革,始终要围绕市场来布局生产,不断加强环境保护意识,维护经济的可持续发展。

在满足用户净化煤气指标要求的前提下,在脱硫工艺的选择上应遵循这样几方面原则。

1.3.1 从经济角度考虑脱硫工艺

在达到脱硫指标标准的同时尽量降低基建费用和运行成本,在选择脱硫工艺时,应对有关脱硫工艺的投资及运行费用进行详细的计算比较,优先选用投资低、运行费用低的脱硫工艺,这样可以尽量减少脱硫设施的成本,使企业更具有竞争能力。

例如在利用煤气中的氨作为脱硫剂来除去煤气中的H2S和HCN时,利用煤气中的氨作为碱源是最为经济的,它不需要购入碳酸钠等碱源,并且在洗氨的同时可脱除煤气中的H2S和HCN,具有工艺合理性和运行经济性。

1.3.2 从环保角度要求三废少,易于治理

随着国民环保意识的增强,国家对环保要求的不断提高,应尽量控制减少产生的污染物,产生的废气、废水、废渣也应便于治理,脱硫后烟气硫含量应符合国家排放标准的规定和环境评价要求。

1.3.3 脱硫效率高且能耗小

相比较而言AS循环洗涤法比湿式氧化法中的改良A.D.A法、TH法、FRC法等的脱除H2S和HCN效率要低些,当焦炉煤气用作城市煤气、合成气等时,则必须选择脱硫效率更高的脱硫工艺。

2 影响脱硫反应效率的因素

2.1 合适的温度、喷洒量和一定的浓度

为使整个生产正常运行,反应进行更完全,提高脱硫的效率,必须对脱硫过程进行工艺指标的控制。以氨作为碱源脱硫脱氰为例,首先必须设法让气相中的H2S和HCN转入液相,才能被氨水中和吸收。影响其吸收效率的主要因素有吸收温度,要获得高的脱硫脱氰效率,应尽量降低脱硫时的吸收温度。

不论哪种脱硫工艺,都需要控制好预冷塔后煤气的温度,温度高低直接影响脱硫效率。煤气温度过高,使脱硫液温度相应提高,液面上气相中氨的分压增大,进入预冷塔的氨气及煤气中自带氨很难被脱硫液吸收,致使脱硫液氨含量偏低,脱硫效率下降,而且会使反应中副盐的含量增加,但是温度过低易造成预冷塔结萘堵塞,影响再生效果及系统正常运行,因此在生产中应将预冷塔后煤气温度和脱硫液温度控制在一定合理的范围。

一般来说提高吸收液浓度会提高反应的吸收效率,溶液的喷洒量大能减少悬浮硫在填料、分布板等的沉积,是防止塔堵的一种有效措施,但喷洒量过大会使气体夹带液体,也增加动力消耗,所以要有合适的喷洒量,此外还要有合适p H值、气液比,对于以煤气中氨为碱源的煤气脱硫工艺来说煤气中氨含量的高低将直接影响脱硫的吸收效率,提高NH3与H2S的比值将会提高反应的吸收效率。

2.2 降低杂质的含量

除了增加反应物的浓度来提高反应速度和效率外,另外就是降低煤气中的杂质含量。煤气中的杂质会与反应液发生一定化学反应,从而影响溶液质量和脱硫的效果,如焦炉煤气中的焦油在碱性溶液中会发生皂化反应,使溶液发泡变质影响H2S吸收及脱硫液再生。所以煤气经电捕焦油器除去焦油后焦油雾含量要控制在50mg·m-3以下。

2.3 增加反应的接触面积和传质效果

煤气与反应液在脱硫塔内反应的完全程度还取决与反应物之间的接触面积即填料比表面积和气液分布情况。在一些钢厂脱硫装置中选用的轻瓷填料XA-1,具有比表面积大,持液量大等特点,取得了良好的效果。气液再分布器是脱硫塔传质的重要部件,对于大型填料塔,在保证良好的液体初始分布外,要求填料高度一般不超过6m,每段之间必须设置气液再分布器,其目的是为了保证较好的气液分布和避免填料塔的壁流效应,同时保证较小的煤气阻力。

此外脱硫催化剂的选择至关重要,好的催化剂既可保证脱硫效果,同时脱硫废液产生量也小,脱硫液中催化剂浓度高低将直接影响催化反应速度,从而影响脱硫效率。

在系统运行过程中,由于工艺条件不同,对催化剂的需求量就有所不同,保持和稳定脱硫液中的催化剂浓度,对稳定脱硫效率起着至关重要的作用。在其它工艺条件相对稳定的前提下,催化剂含量越高,脱硫效率越高。催化剂的浓度和对副反应的处理等都是影响反应效率的重要因素。

3 结语

要使煤气脱硫工艺能够长期稳定、高效运行,需要不断优化和完善整个脱硫工艺,选择更好的脱硫剂和催化剂,减少或降低副产物对脱硫系统的影响,进一步提高脱硫效率。

参考文献

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[4]江建方,肖波,杨家宽,等.焦炉煤气净化工艺研究进展[J].化工环保,2003,(1):17-21.

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