堿法脫除二氧化硫的工藝

申晨

摘要：當(dāng)前可應(yīng)用于工業(yè)脫除二氧化硫的工藝技術(shù)方法有很多，而本文那種所探討的是鈉堿法用于脫除工業(yè)生產(chǎn)煙氣中的二氧化硫的具體工藝方法，并測(cè)定在不同工況背景下二氧化硫的脫硫效率效果。

關(guān)鍵詞：二氧化硫脫除;鈉堿法;工業(yè)實(shí)驗(yàn);脫硫率;結(jié)果分析

運(yùn)用鈉堿法用脫除工業(yè)煙氣中的二氧化硫，其操作條件為在pH=10～11的環(huán)境中，將堿液流量控制在140～160L/h左右，而SO2流量則控制在60～120mL/min范圍內(nèi)，此時(shí)脫硫率可高達(dá)95%以上。這說明鈉堿法擁有良好的二氧化硫脫硫效果。

一、二氧化硫脫硫情況概述

現(xiàn)如今，全球大氣污染排放物中二氧化硫排放量正在呈現(xiàn)逐年增長趨勢(shì)，它對(duì)人體、動(dòng)植物以及整個(gè)生態(tài)自然所帶來的負(fù)面影響是極大的，所以人們都在思考正確且有效的脫硫方法，以期待解決二氧化硫大氣污染問題，改善人類生存環(huán)境。

鈉硫法的應(yīng)運(yùn)而生恰好彌補(bǔ)了這一污染治理缺陷，該方法效率高、來源豐富且不易出現(xiàn)堵塞問題，目前應(yīng)用非常廣泛。為此，針對(duì)鈉硫法所展開的脫硫?qū)嶒?yàn)研究具有相當(dāng)價(jià)值。

二、鈉堿法二氧化硫脫硫的實(shí)驗(yàn)應(yīng)用分析

（一）實(shí)驗(yàn)前設(shè)備與材料準(zhǔn)備

在實(shí)驗(yàn)前要做好一切準(zhǔn)備，例如要準(zhǔn)備空氣壓縮機(jī)、緩沖罐、浮子流量計(jì)以及混合罐，根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求不同，基于不同配比空氣與二氧化硫氣體在罐中混合二氧化硫，模擬生成實(shí)際煙氣，為隨后的二氧化硫脫硫做好準(zhǔn)備。

另外要準(zhǔn)備水系統(tǒng)，其中包括了儲(chǔ)放NaOH的儲(chǔ)液罐、控制NaOH試液的高位水箱、帶有NaOH儲(chǔ)液槽的儲(chǔ)液泵。而吸收系統(tǒng)則包括了吸收塔（填料使用鮑爾環(huán)）。

最后測(cè)試系統(tǒng)中包括了智能煙氣分析儀，現(xiàn)場(chǎng)分析測(cè)定二氧化硫濃度原理，在采樣過程中由于二氧化硫被吸收液所吸收，并溶于水生成了新的H2SO3，而H2SO3會(huì)與采樣瓶中的碘液發(fā)生氧化—還原反應(yīng)，其反應(yīng)式應(yīng)該如下：

根據(jù)實(shí)驗(yàn)中采樣瓶中淀粉指示劑顏色的變化（溶液從深藍(lán)色變?yōu)闊o色透明），判斷采樣瓶對(duì)側(cè)的光信號(hào)內(nèi)容，明確指示終點(diǎn)。如果采樣瓶中的碘被消耗殆盡，則儀器則會(huì)直接自動(dòng)停止采樣，并顯示出SO2的具體濃度[1]。

（二）實(shí)驗(yàn)中流程應(yīng)用

在具體的實(shí)驗(yàn)流程過程中，空氣首先從空壓機(jī)壓縮并進(jìn)入到緩沖罐中，與二氧化硫共同混合再進(jìn)入到緩沖罐中。與此同時(shí)，堿液也會(huì)在NaOH槽中配好待用，由反應(yīng)器上部位置經(jīng)過凈化后直接被排出，此時(shí)二氧化硫濃度結(jié)果可由煙氣采樣分析獲得。

（三）實(shí)驗(yàn)后結(jié)果分析

在實(shí)驗(yàn)后對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)利用鈉堿法分析二氧化硫的脫硫率n，同時(shí)分析脫硫堿液進(jìn)塔之后的pH值，發(fā)現(xiàn)其主要伴隨時(shí)間t的變化而變化，所以結(jié)合這一點(diǎn)變化給出具體的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，看在不同實(shí)驗(yàn)反應(yīng)時(shí)間中二氧化硫的脫硫效率、pH值以及脫硫進(jìn)口、出口變化，如表1。

上述實(shí)驗(yàn)主要會(huì)根據(jù)二氧化硫濃度監(jiān)測(cè)過程采用智能化煙氣分析儀進(jìn)行自動(dòng)讀數(shù)分析，具有較高參考價(jià)值?？紤]到堿液中是含有二氧化硫煙氣的，且煙氣中同時(shí)含有大量的二氧化碳，所以必然會(huì)發(fā)生二氧化硫與NaOH發(fā)生反應(yīng)降低吸收液pH值，脫硫效率也表現(xiàn)不高。在這種情況下，pH值不斷下降到7.5甚至以下后，就會(huì)出現(xiàn)吸收二氧化硫的化學(xué)反應(yīng)，且不斷生成大量的吸收劑Na2SO3，同時(shí)SO2的脫除率也會(huì)不斷升高。當(dāng)二氧化硫吸收反應(yīng)完全停止后，pH值則會(huì)降低到4.4左右?？梢粤私獾皆趯?shí)際使用吸收液處理二氧化硫脫硫過程中，吸收液中的pH值應(yīng)該控制在一個(gè)適宜值范圍上，避免產(chǎn)生過大影響。

值得注意一點(diǎn)，吸收堿液pH值對(duì)脫硫影響也非常之大，它是影響脫硫效率的關(guān)鍵要素。在實(shí)驗(yàn)中，需要測(cè)定分析pH值與二氧化硫脫硫效率n之間的相互關(guān)系，并獲得結(jié)果，結(jié)果如圖1。

如圖1為堿液pH值與脫硫率n之間的成線性關(guān)系，它主要隨著pH值的增加而不斷變化，吸收液堿性pH值不斷增大，脫硫率也相應(yīng)增大，所以曲線坡度越來越大，這些變化都說明了pH值在實(shí)驗(yàn)中起到了至關(guān)重要的影響作用。如果從脫硫率角度看，pH值越高實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)效果越好，不過高pH值代表脫硫成本升高，所以綜合考量pH值取值在10～11為最合理水平[2]。

再一點(diǎn)，脫硫效率n也會(huì)伴隨吸收液的液氣比（L/G）不斷升高而提升。其主要原因還在于L/G增加過程中，氣液之間的接觸面積快速增大，這非常有利于增加吸收速率。而且隨著L/G的增加，脫硫液的pH也會(huì)逐漸從吸收塔頂部到底部逐漸下降，但下降幅度會(huì)逐漸減小，但是脫硫液的整體pH值會(huì)大致呈現(xiàn)一個(gè)上升趨勢(shì)，這是可能影響到脫硫率比的主要原因之一。在這里，伴隨L/G的不斷增加，整體脫硫系統(tǒng)的能耗也會(huì)相應(yīng)增加，系統(tǒng)壓降則會(huì)逐漸增大。在整個(gè)脫硫?qū)嶒?yàn)過程中，如果液氣比過大則必然會(huì)影響到實(shí)驗(yàn)結(jié)果。從實(shí)際情況看，脫硫過程中堿液流量應(yīng)該控制在140～180L/h為最適宜。再者，可考慮通過改變氣流量G來實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)氣液比（L/G）的改善。在該過程中深入觀察在pH值相同條件下（設(shè)pH值為10.2）液氣比的變化，包括對(duì)脫硫效率的實(shí)際影響，這些都要客觀反映到實(shí)驗(yàn)結(jié)果中并明確表示出來。

最后，考慮到鈉堿法工藝條件下工業(yè)煙氣會(huì)伴隨二氧化硫濃度與流量的變化而變化，它會(huì)嚴(yán)重影響到進(jìn)氣出氣二氧化硫流量的脫硫效率n，所以這一實(shí)驗(yàn)結(jié)果也表明了n會(huì)伴隨二氧化硫流量的增加而降低。即當(dāng)二氧化硫濃度逐漸變小時(shí)，強(qiáng)堿吸收二氧化硫會(huì)出現(xiàn)極快反應(yīng)，吸收過程中由于受到主要?dú)饽た刂朴绊?，所以大部分二氧化硫都?huì)被吸收走，脫硫效率大幅度增加，二氧化硫流量會(huì)快速提升到120mL/min左右，脫硫效率會(huì)伴隨二氧化硫濃度的增大而急速下降。

總結(jié)：

綜上所述，采用鈉堿法具有較好的工業(yè)煙氣二氧化硫脫硫效果，如果煙氣中的二氧化硫濃度越低時(shí)，就代表它的脫硫率越高。通過實(shí)驗(yàn)也發(fā)現(xiàn)，在實(shí)驗(yàn)操作40分鐘內(nèi)就能達(dá)到較高的脫硫效率（達(dá)到90%以上），而當(dāng)煙氣流量逐漸降低時(shí)，二氧化硫脫硫基本達(dá)到目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

[1]周繼紅，華玉芝，朱長軍， 等.鈉堿法脫除煙氣中二氧化硫的實(shí)驗(yàn)研究[J].河北建筑科技學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2004，21（1）：4-7.

[2]徐暉.煙氣鈉堿脫硫吸收富液超聲波解吸方法研究[D].天津：天津大學(xué)，2010.