二氧化硫烟气治理综述.docVIP

硕士学位论文 文献综述 PAGE  PAGE 14 第一章 文献综述 1.1前言 环境问题是关系到经济可持续发展的大问题，保持人类耐以生存的自然和生态环境已经引起世界各国的广泛关注。二氧化硫是主要大气污染物之一，严重影响环境，威胁人们的生活健康。削减二氧化硫的排放量，保护大气环境质量，是目前及未来相当长时间内我国环境保护的重要课题之一。2005年，中国二氧化硫排放总量约为2500万吨，已成为世界上二氧化硫排放量最多的国家。随着国民经济的快速增长，工业的快速发展以及人类对大自然保护要求的不断提高，为了保护我们的生存空间，节约能源、降低消耗，治理并防止二氧化硫烟气污染成为迫在眉睫的工作。 目前，国内外处理低浓度二氧化硫烟气的方法有许多，如氨法、钙法、钠法、铝法、氧化法、吸附法、催化法[1-4]及电子束法[5]等。但由于受到技术可靠性、经济合理性、试剂来源区域性及行业生产特点等限制，当前比较成熟且广泛运用的方法主要有三种，即氨法、钙法和钠法[6]。氨法是烟气脱硫方法中较传统的工艺，该法采用液氨或氨水作为吸收剂，吸收效率高、脱硫彻底，但工艺流程复杂、设备投资大、运行费用高，且氨的来源受到地域的限制[4]。钙法是采用石灰水或石灰乳洗涤含二氧化硫的烟气，形成亚硫酸钙沉淀，最后氧化为硫酸钙。该法技术成熟，生产成本低，但吸收速率慢、吸收能力小、副产品硫酸钙的实际应用价值不大、产出渣量多，导致设备及管路结垢严重，装置运行周期大大缩短[1-2]。钠法是使用碳酸钠或氢氧化钠等碱性物质吸收含二氧化硫的烟气，生成亚硫酸钠或亚硫酸氢钠溶液。该法具有吸收能力大、吸收速率快、脱硫效率高、设备简单、操作方便且不易结垢等优势，但最大的问题是原料钠碱较贵，生产成本高[1]。上述工艺普遍存在以下几个共同的问题：①脱硫设备的巨额工程投资。②如何利用脱硫过程的副产物。③高额的环保运行费用使生产企业不堪重负。 针对上述问题，本文提出了利用水合肼生产过程中的副产碱渣（Na2CO3·10 H2O）取代液氨吸收有色金属冶炼过程中排放的尾气，生产结晶亚硫酸钠产品。这样既解决了烟气排放问题，又综合回收了资源，达到以废治废的目的，获得了良好的社会效益和经济效益。 晶碱法脱硫工艺的主要原料为碱渣（Na2CO3·10 H2O），处理对象为冶炼烟气中的SO2气体，副产物为结晶亚硫酸钠。以下分别对原料及副产品的性质、制备方法、质量标准及用途作详细说明。 1.2 二氧化硫(Sulfur dioxide)简述 1.2.1 性质 二氧化硫在常温下是无色气体，具有强烈的刺激性气味，化学式：SO2，分子量：64.06。 二氧化硫的主要物理性质如下： 冷凝温度，℃ -10.02 结晶温度，℃ -75.48 标准状况下的气体密度，g/L 2.9265 标准状况下摩尔体积，L/mol 21.891 气体的平均比热容(0-100℃)，J/（g·K） 0.6615 液面上的蒸气压(20℃)，kPa 330.26 蒸发潜热(20℃)，J/g 362.54 在20℃的温度下，1体积的水可溶解40体积的二氧化硫气体并放出34.4kJ/mol的热量。随着温度的升高，二氧化硫气体在水中的溶解度降低。在硫酸溶液中，随着硫酸浓度的提高，二氧化硫的溶解度降低。 二氧化硫气体容易液化。为了使二氧化硫气体充分液化，可将干燥的SO2压缩到0.405MPa，并进行冷却。也可以使用在常压下进行低温冷冻的办法使二氧化硫气体液化。液体二氧化硫对于许多无机化合物和有机化合物都具有良好的溶解能力。 二氧化硫在化学反应中既可作氧化剂，也可以作还原剂。在催化剂存在下二氧化硫与氧反应，生成三氧化硫，此反应是接触法生产硫酸的基础[7]。 二氧化硫具有酸性氧化物的通性，很容易发生以下反应[8-9]： SO2 + H2O = H2SO3 SO2 + CaO = CaSO3 SO2 + NaOH = NaHSO3 SO2 + 2NaOH = Na2SO3 SO2 + Ca（OH）2 = CaSO3 ↓ + H2O SO2 + H2O + NH3 = NH4HSO3 SO2 + H2O + 2NH3 = （NH4）2SO3 上述反应是传统氨法、钠法及钙法二氧化硫烟气处理工艺的理论