高效填料塔中用柠檬酸／柠檬酸钠溶液进行烟气脱硫的研究.docVIP

高效填料塔中用柠檬酸／柠檬酸钠溶液进行烟气脱硫的研究 ? 46化学工程2001年第29卷第2期 高效填料塔中用柠檬酸/柠檬酸钠溶液 进行烟气脱硫的研究 袁孝竞李围潮盛在行郭卫东沙勇谢宜燕 (天津大学化学工程研究所,天津300072) 以拧檬酸/拧檬酸钠溶液为缓冲液在高效规整填料塔中进行烟气脱硫.模拟的烟气首先在吸收 塔中用柠檬酸钠溶液脱硫,然后富液在解吸塔中释放出s,再生的缓冲液返回吸收塔循环使用. 研究了影响吸收及解吸效率的各种重要参数,确定了最佳操作条件.对解决SO2污染问题提供了应 用基础. 关键词:烟气脱硫柠檬酸/柠檬酸钠缓冲溶液二氧化硫填料塔规整填料 自70年代以来,全球SO2排放量年递增5%, 这对人体,动植物,建筑物都有极大危害1.欧 洲国家把s0的排放浓度规定在135×1O以 下.我国目前将SO的排放浓度规定在500× 1O以下,我国的各种s0排放源中约有87%来 自燃煤. 烟气脱硫(FlueGasDesulfurizafion,简称 FGD)过程,一般指低浓度SO烟气的净化.通常 处理的烟气中,SO浓度仅为0.1%一0.5%,致使 烟气脱硫装置的投资和操作费用都很高,因此要求 装置必须高性能,高效率.文献[4]介绍了各种 烟气脱硫技术.目前已工业化的主要方法有石灰/ 石灰石法,氨法,Wellman—rd法和稀硫酸法等. 本文研究了规整填料塔中,柠檬酸/柠檬酸钠 烟气脱硫过程及其实验室规模的最佳操作条件,可 作为工业放大设计的参考. 1反应机理 s0的吸收和解吸可逆反应式如下: 3S02(g)+3H20+Na3Ci~3NaHS03+H3Ci(1) 上述反应在吸收时向右进行,在解吸时则向左进 行.式中a指柠檬酸. 2实验装置殛流程 吸收及解吸实验装置及流程分别列于图1和图 2. 圄1吸收装置爱流程 1一so2锕瓶;2一缓冲瓶;3一气体转子流量计;4一罗菠鼓风机;5一气体镇流器;6一皮托管压差计 7一温度计;8一压差计;9一液体分布器;10一气体取样121;11一填料吸收塔;12一液体取样121; 13一富液贮罐;】4一贫液贮罐;15一泵;16一液体转子流量计;17一液面计 鲁袁孝竞,教授.主要从事大型填料塔内气液两相流动和商欺填科塔厦新型塔内件的研究.擅长解决石油化工等行业中传质分离塔 器的增产,节能及效率等问题,现受聘于天津市新天进科技开发有限公司. 袁孝竞等高救填料塔中用柠檬酸/硫的研究?47 圈2解吸装置丑流程 1一泵;2一填料解吸塔;3一塔底贮罐;4一液体取样13;5一液体转子流量计:6一降膜蒸发器 7一压差计;8一净凝液贮罐;9一冷凝器;10一富液贮罐;11一贫液贮罐;12一预热器 吸收塔和解吸塔的内径分别为280mm和 148ram,两塔内均装填金属板波纹规整填料,型号 均为250Y型,装填高度分别为1.4m和1.7m.由 于吸收塔和解吸塔塔径不匹配,因此吸收和解吸分 别作实验.. 从图1可看出,s由钢瓶引出,经计量后导 人吸收塔的进气管,与由风机鼓人塔内的空气混 合.作为吸收剂的柠檬酸/柠檬酸钠缓冲溶液经计 量后进人塔顶液体分布器,然后在填料层中与逆流 而上的so:和空气混合气体接触并进行传质.尾气 白塔顶排放至大气中,吸收后的富液进入贮罐. 图2中的解吸流程是采用间接蒸汽加热方式. 从吸收塔来的富液经预热后,泵人解吸塔塔顶.在 解吸塔塔底部分缓冲液在降膜蒸发器中加热至泡点 并产生蒸气.这样白塔底上升的蒸气与沿塔顶下降 的富液在填料层中逆流接触,脱除富液中的so:. 富含s0的蒸气在塔顶冷凝,脱除so的贫液经冷 却后返回吸收塔循环使用. 全部液相和气相样品用碘吸收法测定. j买验结果与分聊 为评价so的吸收和解吸效率,分别用AE及 DE表示.其定义的表达式如下: AE=×-..% (2) DE=兰———×..% 对于整个吸收和解吸工艺过程,为确定最优操 作条件,对以下重要工艺参数分别进行了测试. 3.1液气比L/G和气体流率的影响 图3为液气比L/G对s0:的吸收率hE的影 响.由图可见,AE随液气比L/G的增加而增加. 当L/G为5.O时,AE超过99%.L/G继续增加, AE趋于平缓,增加很慢,但此时操作费用将显着 增高.适宜的液气比应为5～lO. (L/G)/L/m 围3液气比L/G对s02暇收率的影响 图4为气体流率对解吸率DE的影响,图中气 体流率用,因子表示,由图可见,DE随,园子的 增加而增加.这是由于化学解吸时,气相传质系数 值也随,园子的增加而增加.根据率实验,推 荐最佳的,因子范围为2.3～2.5 (m/s)(kg/m). 3.2缓冲液pH值的影响 图5是三种不同pH值缓冲液对sO吸收率的 影响.可以看出,增加pH值即增加柠檬酸钠/柠 檬酸的比值,有利于sO:吸收.但柠檬酸钠/柠