高酸度条件下铁法烟气脱硫动力学及工艺研究

摘要

液相金属离子催化氧化法脱硫有较好的脱硫效率，同时能生成有价值的副产品聚合硫酸铁(PFS)，与传统的石灰法对比，不产生固体脱硫产物，无二次污染，而且可以得到附加值较高的副产品，降低了脱硫成本。 本文以此脱硫方法为分析与探讨的对象，研究了Fe(Ⅲ)催化氧化S(Ⅳ)的动力学内容，和以Fe(Ⅲ)为脱硫吸收液脱除烟气中SO2的效果。在获得了较好的脱硫效果的同时，达到了节省氧化剂用量的目的。主要内容有： 在动力学实验中，以离子强度、Fe(Ⅱ)浓度、Fe(Ⅲ)浓度、温度以及pH为考查因素，研究了Fe(Ⅲ)对S(Ⅳ)的催化氧化速率的影响。结果表明，在溶液中铁离子浓度很高时(C(Fe3+)≥0.6mol/L)，离子强度对Fe(Ⅲ)催化氧化S(Ⅳ)反应速率影响不大。Fe(Ⅱ)的存在对反应有明显的抑制作用，为了显现出更好的催化活性，铁离子应当尽量保持在高价态。在C(Fe3+)≥1.2mol/L时，Fe(Ⅲ)的反应级数为-1.5级，随着溶液中Fe(Ⅲ)浓度的增大，反应速率迅速下降。温度升高，反应速率略变大。高浓度Fe(Ⅲ)吸收催化SO2时，最适pH值为2.0。 在脱硫工艺研究实验中，采用Fe(Ⅲ)为脱硫吸收液，考查填料吸收塔脱除烟气中的SO2的影响因素和脱硫效果，并处理吸收尾液制备PFS产品。研究表明，pH值和Fe(Ⅲ)浓度是影响脱硫效果的两个关键因素，当pH<1.5时脱硫率低于80％，维持pH在2.0左右能得到理想的脱硫率。在吸收液中Fe(Ⅲ)浓度为0.2mol/L时能达到理想的脱硫效果，继续增大Fe(Ⅲ)浓度会造成NaOH用量的大大增加。对吸收液进行持续曝气，对Fe(Ⅲ)溶液催化氧化脱除烟气中SO2有很好的促进作用，提高了脱硫率，同时使脱硫效果持续时间延长。空塔气速最佳值为0.15m/s。处理的烟气SO2浓度在5700mg/m3以内时，脱硫率都在90％以上。液气比在15L/m3以上时，脱硫效果都能在95％以上。温度在20～40℃范围内时，温度对脱硫率影响不大。连续脱硫实验前500min内，脱硫率一直维持在90％以上。采用NaClO3氧化法处理脱硫吸收尾液来合成PFS，能得到合格的PFS液体产品，与原工艺相比，理论上节约了37.5％的氧化剂用量。

目录

文摘

英文文摘

声明

1 文献综述

1.1 二氧化硫的污染

1.1.1 二氧化硫的危害和排放现状

1.1.2我国对二氧化硫排放的控制

1.2二氧化硫污染控制技术分类及在国内外的发展状况

1.2.1燃烧前脱硫

1.2.2燃烧中脱硫

1.2.3燃烧后脱硫

1.3过渡金属离子催化氧化脱硫的研究进展

1.4课题的提出和研究内容

1.4.1 课题的提出

1.4.2课题的研究内容和意义

2研究的理论基础和实验方法

2.1 金属离子催化氧化反应原理

2.1.1 非自由基反应机理

2.1.2 自由基反应机理

2.2实验材料

2.2.1实验设备

2.2.2实验试剂

2.3实验装置和流程

2.3.1 动力学研究实验装置和步骤

2.3.2脱硫实验装置和步骤

2.4研究和分析方法

2.4.1HSO3-浓度测定

2.4.2速率常数的计算

2.4.3模拟烟气中SO2浓度的测定

2.4.4其他测定项目

3 Fe(Ⅲ)催化氧化S(Ⅳ)动力学研究

3.1 离子强度的影响

3.2 Fe(Ⅱ)浓度的影响

3.3 Fe(Ⅲ)浓度的影响

3.4温度的影响

3.5 pH的影响

3.6本章小结

4铁法烟气脱硫工艺研究

4.1 pH值和Fe(Ⅲ)浓度对脱硫率的影响

4.2曝气对脱硫率的影响

4.3其它因素对脱硫率的影响

4.3.1 空塔气速对脱硫率的影响

4.3.2入口烟气中SO2浓度对脱硫率的影响

4.3.3液气比对脱硫率的影响

4.3.4温度对脱硫率的影响

4.4连续运行脱硫效果

4.5吸收液尾液处理合成PFS

4.6本章小结

结 论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢