焦化廠含鈉鹽脫硫廢液并入電廠脫硫液反應(yīng)關(guān)系的探討

王軍平

[摘 要]對焦化廠富含鈉鹽的脫硫廢液和煤矸石電廠的脫硫液組分及不同比例混合后的溶液組分進行分析，探討了兩廠脫硫液混合后各組分之間的反應(yīng)關(guān)系，為焦化廠富含鈉鹽的脫硫廢液并入電廠脫硫液工業(yè)化試驗提供理論依據(jù)。

[關(guān)鍵詞]脫硫廢液 分析 試驗 理論依據(jù)

中圖分類號：G633.8 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）42-0002-02

1 引言

太原煤氣化公司焦化廠焦?fàn)t煤氣脫除H2S時采用濕法氧化法脫硫工藝，采用了栲膠+釩的復(fù)合催化劑，由純堿提供堿源，空氣氧化再生，在脫硫過程中伴隨一些副反應(yīng)發(fā)生，產(chǎn)生一定量的副鹽，副鹽主要是Na2S2O3和NaCNS，當(dāng)這些副鹽達到一定濃度后，會惡化煤氣脫硫過程，降低脫硫效率，導(dǎo)致煤氣中H2S超標(biāo)。而該公司電廠煙氣脫硫采用的是鈉鈣雙堿法（Na2CO3-Ca（OH）2），采用純堿啟動、鈉堿吸收SO2，電石渣再生的方法。脫硫的過程中需補充堿源，假想把焦化廠外排的脫硫廢液并入電廠煙氣脫硫液中，一方面可以補充電廠堿源，另一方面可把焦化廠脫硫液中的副鹽隨著電廠沉淀物一塊排出系統(tǒng)外，這樣以廢治廢、且做到廢液的無害化處理，可以一舉兩得。為了證實該假想的可行性，進行實驗室試驗，探討兩廠脫硫液混合后的反應(yīng)關(guān)系，為工業(yè)化試驗提供理論依據(jù)。

2 脫硫液組分分析

2.1 焦化廠脫硫廢液的分析

焦化廠焦?fàn)t煤氣采用濕式栲膠法脫硫工藝（以橡碗栲膠和偏釩酸鈉作催化劑），純堿提供堿源。在生產(chǎn)過程中，隨著脫硫液不斷循環(huán)使用，副鹽不斷積累，特別是當(dāng)副鹽的總濃度超過250g/L時，脫硫效率明顯降低。必須進行排液，稀釋配制新脫硫液。外排脫硫廢液組分分析結(jié)果見表1。

2.2 電廠脫硫液分析

電廠煙氣脫硫采用的是鈉鈣雙堿法（Na2CO3-Ca（OH）2），啟動時以純堿吸收SO2，吸收液用Ca（OH）2液再生。Na2CO3溶液在啟動后其中的 CO32-基本被驅(qū)除，吸收液再生后，循環(huán)使用。該法脫硫主要用亞硫酸鈣和亞硫酸鈉的懸浮液，在塔內(nèi)脫硫生成溶解度很大的亞硫酸氫鈣和亞硫酸氫鈉，再在濃漿池用氫氧化鈣與亞硫酸氫鈣、亞硫酸氫鈉反應(yīng)，再生出亞硫酸鈣、亞硫酸鈉、氫氧化鈉循環(huán)脫硫的。同時，由于電石渣還含有一些金屬氧化物，這些金屬氧化物或多或少也參與了脫硫反應(yīng)。

電廠脫硫液是用電石渣溶解配制的，電廠電石渣的組成見表2。

從表2可以看出電石渣成分復(fù)雜，不同批次的成分組成也不盡相同，其主要成分氧化鈣含量都在45%以上，因此脫硫液組分復(fù)雜。實際生產(chǎn)中，主要根據(jù)脫硫塔溢流液的PH值的大小來調(diào)節(jié)入塔脫硫液的流量，來保證煙氣中SO2不超標(biāo)，并沒有根據(jù)脫硫液中各組分的含量為指標(biāo)來控制，根據(jù)脫硫原理，對電廠脫硫液補液和溢流液中的Na2SO3、NaHSO3、Ca（OH）2、CaSO3等物質(zhì)含量進行了分析，組分的分析數(shù)據(jù)見表3、表4。

3 實驗室對焦化廠脫硫廢液的組分與電廠脫硫液組份之間反應(yīng)關(guān)系探討

從2的分析可知，焦化廠脫硫廢液的主要組分為：栲膠、NaVO3、Na2CO3、NaHCO3、NaCNS、Na2S2O3等；電廠脫硫液的主要組分為：Ca（OH）2及吸收SO2后形成的SO32—等，因此模擬兩脫硫液的組分，進行了下面的試驗，探討各組分之間的反應(yīng)關(guān)系。

實驗一：

將2%栲膠（工業(yè)用）溶液逐滴加入10% Ca（OH）2過濾液中， 有沉淀生成，且隨栲膠加入量增多，沉淀量增加。再加入0.1mol/l H2SO3時，隨著H2SO3加入量增加，沉淀逐漸溶解，直至沉淀全部溶解。這種現(xiàn)象說明栲膠能與Ca（OH）2反應(yīng)生成沉淀，該沉淀能溶于H2SO3。試驗證明栲膠加入電廠脫硫液中，最終不會產(chǎn)生沉淀，因為脫硫塔內(nèi)溶液最終顯酸性，H2SO3過量，所以理論上栲膠可以加入電廠脫硫液，而且有利于脫硫。

實驗二：

將0.25% NaVO3溶液逐滴加入10% Ca（OH）2過濾液中，有白色沉淀生成。隨NaVO3加入量增多，沉淀量增加。再加入0.1mol/l H2SO3時，白色沉淀溶解，溶液變?yōu)辄S色。由此現(xiàn)象可初步判斷發(fā)生了下列反應(yīng)：

2NaVO3+Ca（OH）2=Ca（VO3）2↓+2NaOH

Ca（VO3）2+H2SO3=CaSO3↓+2HVO3

試驗證明NaVO3加入電廠脫硫液中，最終不會產(chǎn)生沉淀，因為脫硫塔內(nèi)溶液最終顯酸性，H2SO3過量，所以NaVO3可以加入電廠脫硫液，而且有利于脫硫。

實驗三：

將25%NaCNS溶液逐滴加入10% Ca（OH）2過濾液，溶液無明顯變化。再加熱到80-90℃也無明顯變化。說明NaCNS和Ca（OH）2不發(fā)生反應(yīng)。取25%NaCNS溶液2ml，逐量加入1：1H2SO3時，溶液無現(xiàn)象發(fā)生。而且測定混合前后NaCNS濃度，也未發(fā)生變化，試驗說明NaCNS和 Ca（OH）2、H2SO3不發(fā)生反應(yīng)。

實驗四：

在10% Na2S2O3溶液中逐滴加入10% Ca（OH）2過濾液，溶液無明顯變化。再加熱到80-90℃也無明顯變化。說明Na2S2O3和Ca（OH）2不發(fā)生反應(yīng)。測定Na2S2O3濃度無變化。在10% Na2S2O3溶液中逐滴加入0.1mol/l H2SO3，加至PH=2.35ml時，未見有任何現(xiàn)象出現(xiàn)，測定Na2S2O3濃度，也未發(fā)生變化，說明Na2S2O3不和H2SO3反應(yīng)。

由上面的四個實驗可知，焦化廠脫硫廢液中的栲膠、NaVO3與Ca（OH）2發(fā)生反應(yīng)生成沉淀，但該沉淀能溶解于H2SO3溶液，而NaCNS和Na2S2O3均不與Ca（OH）2、H2SO3發(fā)生反應(yīng)。

4 焦化廠脫硫廢液與電廠脫硫液的混合液分析

將焦化廠脫硫液與電廠脫硫液補液、溢流液按照1：5、1：10、1：15、1：20四種比例混合，進行PH值、Na2CO3、NaHCO3、Na2S2O3、NaCNS、Na2SO3、SO42-等及沉淀的測定。

表5、表6為焦化廠脫硫廢液與電廠脫硫液補液混合后組分分析和沉淀分析；表7、表8為焦化廠脫硫廢液與電廠脫硫液溢流液混合后組分分析和沉淀分析。

從表5可以看出，混合液中不存在組分CO、HCO和HSO，從表6可以看出，沉淀物主要為CaSO3、NaSO4、Al2O3（鈣鹽）等。從表7可以看出，混合液中不存在組分CO；從表8可以看出，沉淀物主要為CaSO4、NaSO4、Al2O3（鈣鹽）等。

5 結(jié)論

綜合以上試驗分析，可以確定焦化廠脫硫廢液的組份部分與電廠脫硫液的Ca（OH）2發(fā)生一些化學(xué)反應(yīng)，生成物都與SO2反應(yīng)。NaCO3、NaHCO3、NaOH都是脫硫的活性劑，可以為電廠煙氣脫硫提供脫硫堿源?？傊够瘡S含鈉脫硫廢液加入電廠煙氣脫硫液中進行脫硫，從理論上和實驗室試驗都是可行的，工業(yè)上可以進行試驗，并加入補液更為合理。

參考文獻

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