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解吸超重力—柠檬酸钠法吸收和解吸模拟烟气中SO_2基础

收藏本文 2024-03-15 点赞:28141 浏览:123978 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:SO_2是一种有毒气体,它和所形成的酸雨等二次污染物,不仅污染环境,破坏建筑和农田,还严重威胁着人类的身体健康。每年我国大气中SO_2总量的90%来自煤炭的燃烧,由此及时对燃煤烟气中的SO_2进行净化处理和回收利用有着保护环境和变废为宝等重大作用。柠檬酸钠法脱硫技术无二次污染,脱硫效率高,吸收剂可循环利用,价廉易得,具有广阔的运用前景。塔式脱硫工艺有着脱硫设备体积庞大、能耗高、氧化反应严重、解吸工序中局部温度过高导致柠檬酸分解变质的不足。针对上面陈述的不足,基于旋转填料床(RPB)强化气液传质传热历程、停留时间短、微观混合均匀的特点,提出将RPB作为吸收和解吸的主体设备,进行了柠檬酸钠吸收模拟烟气中SO_2和富液解吸再生实验,以期开发出一种高效率、低能耗、低成本及无“三废”排放的脱硫工艺。以空气和SO_2配制模拟烟气,柠檬酸钠溶液为吸收液,在RPB中吸收SO_2,采取正交实验考察了超重力因子、柠檬酸根浓度、pH值、液气比、进口烟气中SO_2浓度、气体流量等因素对脱硫效率的影响显著性。结果表明:各因素对脱硫效率的显著性影响以大到小依次是超重力因子﹥液气比﹥pH值﹥柠檬酸根浓度﹥进口烟气中SO_2浓度﹥气体流量;采取单因素实验分别考察了超重力因子、液气比、pH值、柠檬酸根浓度、进口烟气中SO_2浓度、温度等因素对脱硫效率的影响规律。结果表明:脱硫效率随柠檬酸根浓度、pH值的增大而升高;随进口烟气中SO_2浓度、温度的升高而降低;随液气比和超重力因子的增大先增大后趋于稳定。最适宜的工艺条件为:超重力因子102.3,液气比3L/m~3~4L/m~3,pH值4.5,柠檬酸根浓度1.0mol/L,温度40℃。在最适宜条件下,脱硫效率高达98.79%。超重力技术强化了柠檬酸钠溶液吸收SO_2的传质历程,本探讨RPB的气相总体积传质系数KGa为12.185s-1。以RPB为解吸设备采取单因素实验分别考察了温度、超重力因子、液体流量、柠檬酸根浓度、富液pH值和富液中SO_2浓度等因素对解吸效率的影响规律。结果表明:解吸效率随温度、富液中SO_2浓度的增大而升高;随富液pH值、液体流量的增大而降低;随超重力因子的增大呈先增大后趋于稳定的走势。解吸工艺适宜的操作条件为:温度97℃,超重力因子54.2,液体流量20L/h,富液pH值4.0~4.5。在此操作条件下,解吸效率为75%。通过超重力-柠檬酸钠法吸收与解吸模拟烟气中SO_2的循环实验,考察了循环历程中液相SO_2浓度、柠檬酸根浓度、SO_4~(2-)浓度的变化。结果表明: RPB可有效抑制SO32-的氧化,氧化速率为0.03g/(L·h),远小于塔吸收时SO32-的氧化速率0.2g/(L·h);与解吸塔相比,RPB可降低柠檬酸的降解速率,仅为塔解吸时的37.01%。本论文在RPB中对柠檬酸钠法吸收模拟烟气中SO_2和脱硫富液再生工艺进行了探讨,通过超重力技术强化气液传质、传热历程;利用超重力技术物料停留时间短的特性,有效抑制了SO32-的氧化,降低了解吸历程中柠檬酸的降解速率。探讨结果表明,超重力-柠檬酸钠法脱硫工艺具有设备体积小、能耗低、操作弹性大、工艺历程无二次污染等优点,具有工业化运用潜力。关键词:柠檬酸钠溶液论文烟气脱硫论文旋转填料床论文吸收论文解吸论文氧化论文

    摘要4-6

    Abstract6-13

    1 文献综述13-31

    1.1 引言13

    1.2 国内外烟气脱硫技术近况13-19

    1.2.1 干法烟气脱硫技术13-14

    1.2.2 半干法烟气脱硫技术14-15

    1.2.3 湿法烟气脱硫技术15-19

    1.3 新型可循环利用吸收剂的开发19-23

    1.3.1 有机胺法19-20

    1.3.2 离子液体法20-21

    1.3.3 柠檬酸盐法21-23

    1.4 新型吸收设备的开发23-28

    1.4.1 横向冲刷式降膜湿法脱硫反应器23-24

    1.4.2 撞击流吸收器24-25

    1.4.3 ALT 吸收反应器25-26

    1.4.4 超重力吸收反应器26-28

    1.5 课题提出28-29

    1.6 课题的作用及探讨内容29-31

    1.6.1 课题的目的和作用29

    1.6.2 课题的主要探讨内容29-31

    2 机理浅析及气液传质模型31-41

    2.1 吸收机理浅析31-37

    2.1.1 亨利定律31-32

    2.1.2 SO_(2-)水的相平衡32-33

    2.1.3 柠檬酸钠吸收 SO2的溶液组成33-35

    2.1.4 超重力技术强化吸收传质模型35-37

    2.2 解吸机理浅析37-41

    2.2.1 脱硫富液解吸机理浅析37-38

    2.2.2 超重力技术强化解吸气液传质机理38-41

    3 检测策略41-46

    3.1 吸收效果的表征策略41

    3.2 解吸效果的表征策略41

    3.3 氧化率的表征策略41

    3.4 气相中 SO_2浓度的检测策略41-42

    3.5 液相中 SO_2浓度的检测策略42-44

    3.5.1 测定策略及原理42

    3.5.2 标准溶液的配制与标定42-43

    3.5.3 液相中 SO_2浓度的测定43-44

    3.6 柠檬酸根的测定策略44

    3.7 液相中 SO_4~(2-)的测定策略44-46

    4 超重力-柠檬酸钠法吸收实验46-56

    4.1 实验案例46-48

    4.1.1 实验工艺流程46

    4.1.2 实验药品和设备46-47

    4.1.3 吸收液的配制47-48

    4.1.4 模拟烟气的配制48

    4.2 正交实验结果与讨论48-50

    4.3 单因素实验结果与讨论50-54

    4.3.1 超重力因子对脱硫效率的影响50

    4.3.2 液气比对脱硫效率的影响50-51

    4.3.3 pH 值和柠檬酸根浓度对脱硫效率的影响51-53

    4.3.4 进口烟气中 SO_2浓度对脱硫效率的影响53

    4.3.5 温度对脱硫效率的影响53-54

    4.4 与吸收塔脱硫性能比较54-55

    4.5 小结55-56

    5 超重力-柠檬酸钠法解吸实验56-65

    5.1 实验案例56-59

    5.1.1 实验工艺流程56-57

    5.1.2 实验步骤57-58

    5.1.3 实验药品和设备58-59

    5.2 结果与讨论59-64

    5.2.1 温度对解吸效率的影响59-60

    5.2.2 液体流量对解吸效率的影响60-61

    5.2.3 柠檬酸根浓度对解吸效率的影响61-62

    5.2.4 超重力因子对解吸效率的影响62-63

    5.2.5 富液 pH 值对解吸效率的影响63

    5.2.6 富液中 SO_2浓度对解吸效率的影响63-64

    5.3 小结64-65

    6 解吸塔-柠檬酸钠法解吸实验65-68

    6.1 实验案例65-66

    6.1.1 实验工艺流程65-66

    6.1.2 实验药品和设备66

    6.2 结果与讨论66

    6.3 小结66-68

    7 超重力-柠檬酸钠法吸收与解吸 SO_2循环实验68-72

    7.1 实验案例68-69

    7.2 结果与讨论69-71

    7.2.1 吸收与解吸循环实验吸收液中各离子浓度的变化69-70

    7.2.2 吸收液的循环利用70-71

    7.3 小结71-72

    8 总结72-74

    8.1 结论72

    8.2 革新点72-73

    8.3 倡议73-74

    附录74-75

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