蘭炭尾氣脫硫凈化工藝研究

雷聲媛 于麗麗

摘 ?????要： 針對蘭炭尾氣污染問題，如何對蘭炭尾氣進行凈化，是當前的重點工作。應用磷礦漿脫硫技術，對蘭炭尾氣進行凈化處理。探討了不同磷礦漿pH值、循環(huán)量、液氣比、氣流量、入口蘭炭尾氣量等對蘭炭脫硫的影響，并采用正交試驗的方法，對蘭炭脫硫綜合影響進行分析。結果表明，在上述的因素中，循環(huán)量對蘭炭尾氣的處理影響最大，磷礦漿pH值影響最小。

關 ?鍵 ?詞：磷礦漿;蘭炭尾氣;凈化工藝;脫硫技術

中圖分類號：TQ016 ??????文獻標識碼： A ??????文章編號： 1671-0460（2019）06-1182-04

Abstract： In view of the pollution of the tail gas of orchid charcoal， how to treat the tail gas of orchid charcoal is the focus at present. In this paper， combined with the technology of phosphorus slurry desulfurization， the tail gas of orchid-charcoal was treated， and the effect of different pH value of phosphate slurry， circulation， liquid-gas ratio， gas flow rate and SO2 concentration on the desulfurization of orchid-charcoal tail gas was discussed， and the comprehensive effect of the above factors on the desulfurization of orchid-charcoal tail gas was analyzed by orthogonal test. The results showed that among the above factors， the cycling amount had the greatest on the treatment of orchid-charcoal tail gas， and the influence of pH value of phosphate rock pulp was the smallest.

Key words： Phosphate rock pulp; Blue carbon tail gas; Purification process; Desulfurization technology

蘭炭生產過程中會產生大量含有硫化氫、萘等成分的尾氣，若不對其進行凈化處理，將會燃燒產生SO2等國家重點控制的污染物，因此必須對蘭炭尾氣進行脫硫凈化處理。磷礦漿脫硫技術是一種新型脫硫技術，具有成本低、效率高、工藝簡單、可回收等優(yōu)點[1，2]。本文針對基于磷礦漿脫硫技術的蘭炭尾氣脫硫凈化工藝展開研究，通過磷礦漿脫硫中試實驗考察影響磷礦漿脫硫的主要因素。

1 ?磷礦漿脫硫工藝原理

磷礦漿脫硫技術的原理是以磷礦漿作為脫硫劑，通過其中所含的過渡金屬離子，對亞硫酸根進行催化氧化，使其轉化為硫酸根離子。具體工藝原理為：首先，磷礦粉含量約為35%（wt）的磷礦漿進入循環(huán)槽，并由循環(huán)泵打入噴淋塔;同時，由噴淋塔下部打入蘭炭尾氣，使蘭炭尾氣與磷礦漿在噴淋塔中充分接觸混合;反應后，蘭炭尾氣的酸性氣體被磷礦漿吸收，經除沫后由尾氣煙囪進行排放。

2 ?實驗原料、設備及方法

2.1 ?實驗原料

本文選用了陜西某化工廠出產的磷礦，經過磨礦系統(tǒng)處理后，細度為80%過200目篩，其組分如表1所示。

2.3 ?檢測方法

2.3.1 ?SO2含量的檢測

本實驗采用表3中所示的3012H型煙氣分析儀，該分析儀通過電化學反應進行含量檢測，并且能夠顯示檢測結果[3]。具體過程如下：首先以加熱槍將蘭炭尾氣加熱至110 ℃，然后通過急速冷凝的方法除去水分;蘭炭尾氣處理完畢后，以3012H型煙氣分析儀對其進行組分分析;最后，顯示并保存分析結果。

2.3.2 ?脫硫率的計算

測定入口處蘭炭尾氣SO2濃度C0與出口處的蘭炭尾氣SO2濃度C1后，即可通過以下公式計算出脫硫率[4]：

3 ?結果與討論

3.1 ?磷礦漿pH對脫硫率的影響

當磷礦漿在噴淋塔中不斷吸收蘭炭尾氣中的酸性成分時，其自身的pH隨之不斷下降。為此對磷礦漿pH與脫硫率之間的影響關系進行實驗研究。

3.1.1實驗條件

實驗分為兩部分，實驗A的條件為：入口蘭炭尾氣SO2濃度C0約1 000 mg/m3，DN80噴頭開一層，氣流量5 000 m?/h，磷礦漿循環(huán)量為28 m?/h。

實驗B的條件為：入口蘭炭尾氣SO2濃度C0約1 800 mg/m?，DN50噴頭第一層與第二層同時打開，氣流量4 500 m?/h，磷礦漿循環(huán)量為38 m?/h。

3.1.2實驗結果

根據上述實驗條件，分別得到圖1、圖2所示的實驗結果。

根據圖1、圖2所示的實驗結果可以發(fā)現(xiàn)：當磷礦漿pH越低，則脫硫率也越降低。當磷礦漿pH≥4.4時，磷礦漿pH與脫硫率之間呈直線關系。分析其原因，是因為SO2為酸性氣體[5，6]，因此磷礦漿pH降低后，對SO2的吸收效果隨之降低。本文結合考慮了脫硫效率以及酸性腐蝕對設備的損耗等問題后，確定磷礦漿pH最優(yōu)值為6.0。

3.2 ?磷礦漿循環(huán)量、液氣比對脫硫率的影響

3.2.1 ?實驗條件

在磷礦漿pH 6.0，DN80噴頭開一層，入口處蘭炭尾氣SO2濃度1 000 mg/m?，氣流量5 000 m?/h的條件下，考察不同磷礦漿循環(huán)量、液氣比對脫硫率影響的差異。

實驗B的條件為：入口蘭炭尾氣SO2濃度約1 800 mg/m?，DN50噴頭第一層與第二層同時打開，氣流量4 500 m?/h，磷礦漿循環(huán)量為38 m?/h。

3.2.2 ?實驗結果

根據上述實驗條件，分別得到圖3、圖4所示的實驗結果。

從圖3、圖4所示的實驗結果可以看到：隨著磷礦漿循環(huán)量或者液氣比不斷増大，出口處的蘭炭尾氣SO2濃度逐漸下降，即脫硫率隨之增長。分析其原因，是因為磷礦漿循環(huán)量或者液氣比的增加，使得參與反應的磷礦漿增加。圖4所示結果顯示：當磷礦漿循環(huán)量為28 m?/h時，脫硫率曲線出現(xiàn)拐點。圖5所示結果顯示：當液氣比為5.6L/G時，脫硫率曲線出現(xiàn)拐點。因此，本文根據上述實驗結果，最終確定最優(yōu)磷礦漿循環(huán)量為28 m?/h，最優(yōu)液氣比為5.6L/G。

3.3 ?氣流量對脫硫率的影響

3.3.1 ?實驗條件

在磷礦漿pH=6.0，磷礦漿循環(huán)量28 m?/h，液氣比5.6L/G，DN80噴頭第一層，入口處蘭炭尾氣SO2濃度1 000 mg/m?的條件下，考察不同氣流量對脫硫率的影響。

3.3.2 ?實驗結果

根據上述實驗條件，得到的實驗結果如圖5所示。

由圖5可以看到，隨著氣流量增加，出口處蘭炭尾氣SO2濃度隨之增加，即脫硫率下降。分析其原因，是因為氣流量增加使得蘭炭尾氣與作為脫磷劑的磷礦漿接觸時間縮短，未能充分反應。

據圖5顯示：在氣流量超過4 500 m?/h后，曲線出現(xiàn)明顯變化。因此，本文確定的最優(yōu)氣流量范圍為≤4 500 m?/h。

3.4 ?入口蘭炭尾氣SO2濃度對脫硫率的影響

3.4.1 ?實驗條件

實驗分為兩部分，實驗A的條件為：入口蘭炭尾氣SO2濃度為600～1 600 mg/m?，DN80噴頭開一層，氣流量5 000 m?/h，磷礦漿pH=6.0，磷礦漿循環(huán)量為30 m?/h。

實驗B的條件為：入口蘭炭尾氣SO2濃度為400～1 800 mg/m?，DN50噴頭開一層，氣流量4 500 m?/h，磷礦漿pH=6.5，磷礦漿循環(huán)量為20 m?/h。

3.4.2 ?實驗結果

根據上述實驗條件，分別得到圖6、圖7所示的實驗結果。

根據圖6、圖7所示的實驗結果可以發(fā)現(xiàn)：當入口蘭炭尾氣SO2濃度較低時，脫硫率相對較高;當入口蘭炭尾氣SO2濃度增加時，脫硫率隨之顯著下降。分析其原因，是因為在恒定氣流量條件下，入口蘭炭尾氣SO2濃度越高，則磷礦漿的溶解率越小，因此脫硫率也就越低。因此，在磷礦漿蘭炭尾氣脫硫過程中，應當根據入口蘭炭尾氣SO2濃度情況，對噴頭層數進行相應增減，以保障出口蘭炭尾氣SO2濃度符合國家排放標準的要求。

3.5 ?多因素綜合影響分析

3.5.1 ?正交試驗設計

通過前文所述的單因素實驗結果可知，當磷礦漿pH值超過4.4后，磷礦漿pH與脫硫率呈直線關系，因此本文以5.5、6.0、6.5作為正交試驗中的磷礦漿pH三水平參數。

單因素實驗結果顯示：當磷礦漿循環(huán)量為28 m?/h時，脫硫率曲線出現(xiàn)拐點。因此，本文以23、28、32 m?/h作為正交試驗中的磷礦漿循環(huán)量三水平參數。

3.5.2 ?正交試驗結果

對正交試驗數據進行處理后，最終得到的結果如表5所示。

根據表5所示的正交試驗結果，以極差大小對各因素進行主次排序，排序結果為：B>A>C。由此可知，磷礦漿循環(huán)量因素對于脫硫率的影響程度最大，其次為氣流量因素，而磷礦漿pH因素對脫硫率的影響程度最小。

4 ?結 論

本文對磷礦漿蘭炭尾氣脫硫工藝進行研究，通過單因素實驗以及正交試驗，考察了磷礦漿pH、磷礦漿循環(huán)量、液氣比、氣流量以及入口蘭炭尾氣SO2濃度等因素對脫硫率的影響，并得出以下結論：

（1）以脫硫率最大化為指標，磷礦漿蘭炭尾氣脫硫工藝的最優(yōu)參數為磷礦漿pH=6.0，磷礦漿循環(huán)量28 m?/h，液氣比5.6L/G，氣流量為≤4 500 m?/h;

（2）在恒定氣流量條件下，入口蘭炭尾氣SO2濃度越低，則脫硫率越高。因此，需要根據蘭炭尾氣SO2濃度設置不同的噴淋層數。

（3）各因素對于脫硫率影響大小的關系為：磷礦漿循環(huán)量>氣流量>磷礦漿pH。

參考文獻：

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