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去除煙道廢氣中二氧化硫的脫硫劑,采用最多的是廉價的石灰、石灰石和用石灰質(zhì)藥劑配制的堿性溶液。脫硫劑能吸收煙氣中大部分的二氧化硫固定在燃料渣內(nèi)�；�工廠、冶煉廠等常采用碳酸鈉、堿性硫酸鋁等溶液作為脫硫劑處理含二氧化硫的尾氣,并可解吸回收利用。

這種混合溶液脫硫劑具有表面活性,催化氧化,可以性促進SO2的直接反應,加速CaCO3的溶解,促進CaSO3迅速氧化成CaSO4,強化CaSO4的沉淀,降低液氣比,減少鈣硫比,減少水分的蒸發(fā)。當煙氣入口SO2濃度增加,高于設計值時,吸收塔反應池內(nèi)PH值降低,需要更大的Ca/S比時,在吸收塔反應池容積不需擴大的情況下,CaCO3能夠快速溶解,增加鈣離子濃度,保持漿液PH值在正常范圍,對PH值有一定的緩沖作用。延長工作段漿液的運行時間,減少配漿次數(shù),可使設備結垢明顯減少,垢層變薄,停機后用水沖洗,垢層容易脫落。對脫硫系統(tǒng)結垢起分散性和活動性,減少結垢的淤積,減少漿液中氯離子的含量,對脫硫設備中各種材質(zhì)的腐蝕、結垢速率均有不同程度的減少,其中碳鋼減少最多,腐蝕、結垢速率分別可減少74%和79%,聚氯乙烯可減少48%和55%。脫硫劑的加入,可起到阻垢防腐緩蝕的作用,減少脫硫噴嘴的堵塞、結垢、腐蝕、磨損,減少漿液循環(huán)泵及葉輪的結垢、腐蝕、磨損,減少脫硫系統(tǒng)中備品備件維修和更換。拓寬脫硫材料的選擇范圍,提高系統(tǒng)的可靠性。在不同的工況下可減少和停用漿液循環(huán)泵及氧化風機,提高脫硫效率,降低運行費用,適合煤中的含硫量變化,及適用高硫煤。在煙氣脫硫應用中,具有廣闊的市場推廣優(yōu)勢,可產(chǎn)生可觀的經(jīng)濟效益和社會效益。

H2S+R2NCH3=[R2NHCH3]+[HS]-

由于MDEA是一種叔胺,CO2只有與水生成碳酸氫鹽后才與胺進行酸堿中和反應:CO2+H2O+R2NCH3 R2NHCH3+HCO3(2) 因為CO2和水需要緩慢的中間過程.這種反應速率上的巨大差別構成選擇性吸收的基礎.即MDEA在CO2存在下對H2S吸收具有較高的選擇性。

酸性尾氣經(jīng)水洗除去其中的CH3OH和HCN后進入吸收塔底部與從頂部加入的貧胺液逆流接觸,脫硫后的凈化氣從吸收塔頂部逸出。離開吸收塔富胺溶液通過換熱器與貧胺換熱得到加熱,然后在再生塔中再生,脫除的含H2S和CO2的再生酸氣作為克勞斯裝置進料,貧胺經(jīng)冷卻泵送至吸收塔

利用硫酸鈣化學和物理的穩(wěn)定性達到脫硫目的,原料是石灰石、消石灰等,首先是使SO2溶解:SO2+H2O=H2SO3,H2SO3=HSO3-+H+,HSO3-=H++SO32-使石灰石溶解:

CaO+H2O=Ca(OH)2,Ca(OH)2=Ca2++2OH-,使兩種溶液進行化學反應吸收溶解的SO2:

Ca2++SO32-=CaSO3,CaSO3+(1/2)H2O=CaSO3·(1/2)H2O。

對液體進行氧化:

HSO3-+(1/2)O2=H++SO42-,Ca2++SO42-=CaSO4↓,CaSO4+2H2O=CaSO4·2H2O↓

最后的產(chǎn)物是CaSO4·2H2O↓(就是石膏),是一種不溶于水的穩(wěn)定物質(zhì),可用于建筑材料和水泥制作的原料。

以上這種方法就是通常所說的石灰石-石膏法煙氣脫硫(FGD)的化學機理。

鎂法脫硫

利用中國的特產(chǎn)氧化鎂進行脫硫的方法,原料是鎂礦石、氧化鎂等,也經(jīng)過了SO2溶解,MgO溶解:MgO+H2O=Mg(OH)2,MgO+2CO2+H2O=Mg(HCO3)2,

使兩種溶液進行化學反應吸收溶解的SO2:

Mg(OH)2+SO2=MgSO3+H2O,

Mg(HCO3)2+SO2=MgSO3+H2O+2CO2,

MgSO3+H2O+SO2=Mg(HSO3)2,

MgO+Mg(HSO3)2=2MgSO3+H2O 要完成此過程MgO要有5%的過量。

對液體進行氧化:

MgSO3+1/2O2=MgSO4,

MgO+SO2+1/2O2=MgSO4在經(jīng)過結晶濃縮可生產(chǎn)肥料級的MgSO4·1H2O,也可生產(chǎn)工業(yè)級MgSO4·7HO,如果不進行或抑制MgSO3氧化,可以再生脫硫劑并生產(chǎn)硫酸。

氨法脫硫

利用氨氣和氨水與二氧化硫和氮氧化物反應,起到脫硫、脫硝的作用。也是先用水溶解SO2、NO、NO2,形成HSO3、HSO4、HNO3,然后與NH3及氨水發(fā)生化學反應:

H2SO4+2NH3=(NH4)2SO4,HNO3+NH3=NH4NO3,

SO2+H2O+1/2O2=H2SO4,H2SO3+2NH3=(NH4)2SO3,

(NH4)2SO3+H2O+SO2=2NH4HSO3,NH4HSO3+NH3=(NH4)2SO3。

(NH4)2SO3在數(shù)小時內(nèi)可以被大氣氧化:(NH4)2SO3+1/2O2=(NH4)2SO4氨法的優(yōu)勢是用量少、二次污染少、副產(chǎn)品用途廣泛(可以作為氨肥)、也可以實現(xiàn)循環(huán)再生使用、脫硫、脫硝一次完成,但是氨水的價格高1200-1500元/噸,配套設備要求高,一次性投資大。

鈉法脫硫

用火堿和純堿作為吸收液進行脫硫。SO2在水中與NaOH和Na2CO3反應:

2NaOH+SO2=Na2SO3+H2O,

Na2CO3+SO2=Na2SO3+CO2↑,

Na2SO3+SO2+H2O=2NaHSO3,

NaHSO3+NaOH=Na2SO3+H2O,

2NaHSO3+Na2CO3=2Na2SO3+H2O+CO2↑

在吸收液的處理中可以利用Na2SO3與NaHSO3在水中溶解度的不同,使Na2SO3結晶作為副產(chǎn)品,或者用酸分解處理,使之再生�；饓A和純堿的價格比較高,且腐蝕性也比較高,在當前世界上使用不是很普遍,在鈉法的基礎上,在后期加入石灰石生產(chǎn)石膏可以節(jié)省部分的火堿、純堿,這就是雙堿法。

炭法脫硫

是利用炭材料的吸附性能或催化氧化性能脫除煙氣中的二氧化硫同時回收硫資源的方法。其機理是:SO2、O2和H2O被活性炭吸附,催化氧化:SO2+1/2O2=SO3之后水合成為酸:SO3+H2O=H2SO4,用水沖洗吸附材料后再生吸附劑的吸附活性,并產(chǎn)生稀硫酸:H2SO4+n H2O=H2SO4·n H2O,濃縮后成為副產(chǎn)品。炭法脫硫工藝流程短、運行維護簡單、脫硫劑消耗小、水耗小、脫硫成本低、副產(chǎn)品可綜合利用,但是脫硫容量小、能耗和炭耗大、脫硫效率低,所以現(xiàn)在不能用于大規(guī)模鍋爐,也沒有形成產(chǎn)業(yè)化。

海水/電石渣/工業(yè)廢水/鍋爐廢水法脫硫:

海水中過量的碳酸鹽(鈉、鈣)、電石渣中的碳酸鈣、工業(yè)廢水、鍋爐廢水中的堿性物質(zhì),都是可以與酸性的二氧化硫反應而起到脫硫作用。是可以綜合利用的資源,但是在實際中應用時存在著不易控制濃度、脫硫效果不穩(wěn)定、脫硫效果差等缺點,而且要因地制宜。