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氧化含硫废气要如何处理?

发布日期:2019-02-18 14:12点击:

  燃烧前的脱硫原煤中硫含量约在0.5%~11%之间,无机硫主要以黄铁矿和砷黄铁矿形式存在,有机硫主要以硫醇、硫化物和杂环硫化物等形式存在于复杂的煤晶格中。目前燃烧前的脱硫研究主要有4个方向:煤的物理脱硫、化学脱硫、生物脱硫、转化去硫。催化净化法在燃烧前脱硫中的应用主要有以下几个方面:a、煤的化学脱硫法中的催化氧化法。此法是煤在水溶液中利用氧气或空气在升温和加压条件下,在催化剂如络合铁离子的草酸或草酸盐的作用下进行氧化脱硫。

  反应条件为压力约2Mpa,温度120℃,时间1h.此法可脱除全部的黄铁矿硫、94%的铁和50%的矿物质。若在浸出阶段将温度提高350℃维持1h还能脱除约35%的有机硫。总反应式:16FeS2+59O2+28H2O→4FeSO4+6Fe2O3+28H2SO4b、煤的转化去硫法中的液化法。

  1)直接液化。它是指煤在适当的温度和压力生成少量气体烃脱除煤中的氮、氧、硫等杂原子的深度转化过程。工艺过程主要包括原料煤的破碎与干燥、煤浆制备、加氢液化、固液分离、气体净化、液体产物分馏和精馏等。直接液化的产品是优质汽油、喷气燃料油、柴油和芳烃及炭素化工原料。

  2)间接液化。它是指以煤基合成气(CO+H2)为原料,在一定的温度和压力下定向地催化合成烃类燃料油和化工原料的工艺,包括煤炭气化制取合成气、气体净化与变换、催化合成烃类产品及产品分离和改质加工等工程。

  典型的工艺是F-T合成法又称CO加氢法。F-T合成法主要的合成产物是烷烃和少量的烯烃,所用的催化剂有Co剂、Ni剂和Fe剂等。因铁剂便宜选择性和操作适应性好,故在工业上多应用铁剂。

  燃烧过程中的脱硫燃烧过程中的脱硫即炉内脱硫,是指炉内喷射固硫剂在煤燃烧、放出SO2的同时利用固硫剂和SO2,反应生成硫酸盐或硫化物,将气相中的硫固定下来。一般炉内脱硫的研究都以钙基脱硫剂<(CaCO3和Ca(OH)2)>为研究对象,这是因为钙基脱硫剂的成本相对较低,容易实现产业化。

  AG22燃煤固硫剂炉内喷钙催化脱硫不同于一般的炉内喷钙技术,它通过改进吸收剂的性能来提高CaO对SO2的吸收率,从而提高脱硫效果。由于CaO对SO3的吸收率取决于CaO的活性根据,这一原理在传统固硫剂的基础上选择性地加入一定量的助剂和催化剂制成AG22固硫剂,提高CaO对SO3的吸收率。AG22固硫剂在喷钙脱硫过程中,包括三种作用:在钙基脱硫剂中加入少量助剂来提高CaO的空隙率使其变得膨松,有利于SOx扩散到CaO内部,提高CaO对SOx的吸收率;在钙基脱硫剂中加入微量催化剂起催化和氧化作用,使SO2转化为更容易被CaO吸收的SO3;在CaSO4表面覆盖一层极薄的复合盐化物延缓CaSO4重新热解,提高固硫率。根据燃煤锅炉的现场实际情况,采用一级输送二级喷射AG22燃煤固硫剂炉内喷钙催化脱硫工艺技术,结果表明,用燃煤固硫剂炉内喷钙催化脱硫技术进行脱硫处理,固硫效果明显,工艺简单,费用低。

  冉景煜等人对水处理固体废物用作燃煤锅炉炉内脱硫添加剂进行了实验研究。结果表明,水处理固体废物用作炉内燃煤脱硫添加剂时可生成一些物质,这些物质可以有效地催化脱硫反应、减缓高温下CaSO4分解速度、使燃煤脱硫过程的脱硫温度更加接近煤燃烧温度,提高燃煤脱硫效率,如Fe2O3、SiO2、Al2O3、K+、Na+等,并使得脱硫反应温度更加接近煤燃烧温度。水处理固体废物用作燃煤脱硫添加剂进行脱硫,同传统脱硫剂相比是可行的,而且以废治废,既能减少水处理固体废物排放量,减轻对水体的污染,也能有效地减少燃煤SO2的排放量,可带来显著的经济效益和环境效益。

  燃烧后的脱硫烟气脱硫的种类燃烧后的脱硫即烟气脱硫(FGD),是目前国外发达国家的主要脱硫方式。按照脱硫过程的干湿性质又可分为湿式脱硫、半干式脱硫和干式脱硫。

  湿式脱硫是目前应用广泛的技术,它是将脱硫系统安装于烟道的末端、除尘器之后,脱硫过程在气液两相中进行,特点是脱硫效率高。但是它的初期投资较大,在运行当中需要对产生的废水进行处理,解决好设备的腐蚀问题,运行费用比较高。

  半干式脱硫是指脱硫反应在气、液、固三相中进行,随着反应的进行固硫产物被干燥,变成粉末状。以喷雾干燥法为例,在实际运行当中,石灰浆作为吸收剂被雾化喷入反应器,一边与SO2发生反应,一边受热干燥,在反应器的出口成为灰渣。喷雾干燥法脱硫的特点是初期投资和运行费用都不高,而且运行可靠,脱硫效率也较高,可以脱除70%~95%的SO2。

  干式烟气脱硫是指在整个脱硫过程中不存在液相,脱硫反应只在气、固两相中进行。干式脱硫与湿式脱硫相比,装置相对简单,初投资和运行费用都相对较低。

  烟气脱硫设备的催化净化法本文分催化还原法和催化氧化法进行论述。a、催化还原法烟道气中的SO2可先用碱液吸收,再分解出高浓度的SO2,通过与还原剂(CO+H2)反应,把SO2还原为硫磺:SO2+H2+CO→S+CO2+H2O也可先把部分SO2还原成H2S,再通过Claus(Superclaus)过程消除SO2。

  Claus过程:2H2S+SO2→3S+2H2O;Superclaus过程:2H2S+SO2→3S+2H2O和2H2S+O2→S+2H2OH2S的氧化度。实际中可使用大孔径的催化剂,勿使反应产物水蒸汽冷凝而加快反应,以降低硫磺继续氧化的可能性。

  具有ABO3钙钛矿结构的复合氧化物催化剂在CO催化还原SO2脱硫中具有较高的活性。在脱硫反应达到稳定状态时,钙钛矿结构已不复存在,它转变为硫化物活性相。如Co3O4和La2O3单独使用时活性都很低,二者经机械混合后活性显著提高,钴和镧形成LaCoO3钙钛矿结构时活性高,表明对脱硫反应钴和镧之间存在着协同效应。La2O2S和CoS2是脱硫反应的活性相,它们之间存在着协同效应。单独的La2O3很难生成La2O2S,单独的Co3O4很难生成CoS2,单一氧化物的脱硫活性都很低。机械混合样品Co3O4-La2O3能活化生成一定量的La2O2S和CoS2,具有较高的脱硫活性。当钴和镧以钙钛矿结构结合时,能较容易地硫化生成La2O2S和CoS2,脱硫活性高。

  结语燃烧前脱硫、燃烧中脱硫和燃烧后脱硫中均有催化净化技术的研究和应用,但相比之下在燃烧后脱硫即烟气脱硫中研究成果更多。催化脱硫法作为一种低成本、高效率的脱硫法能弥补传统脱硫方式的不足,有广阔的应用前景。但目前很多相关的研究还只局限于实验室阶段,并没有大规模地应用于实际中,其推广应用还需要一定的时间。