碳酸盐缓冲溶液性质及其对拷胶脱硫工艺影响的研究

摘要

栲胶脱硫工艺(TEDT)是一种脱除H2S气体的湿法脱硫工艺，是我国目前在煤化工气体净化领域使用效果最好的脱硫方法之一。从整个脱硫过程来看，脱硫液的pH值是影响整个脱硫工艺最重要的因素。栲胶脱硫工艺是采用碳酸盐缓冲液实现对H2S气体的吸收和脱硫液pH值的稳定。本论文对碳酸盐缓冲溶液的性质及其对栲胶脱硫工艺影响进行了系统的研究，得出以下结论。
　　 一、采用314A型复合硫离子选择电极研究了NaHS与NaVO3的反应，主要考察了缓冲溶液的pH值和总碱度对反应的影响，研究结果表明：
　　 (1)HS-与V(v)的反应与缓冲液的pH值有关。缓冲液的pH值越高，HS与V(V)的反应速度越慢，平衡时HS-的转化率也越低。在本实验条件下，缓冲液的pH值不应大于9．40。
　　 (2)在本实验条件下，缓冲液的总碱度对HS-与V(V)的反应影响不大。但是当缓冲液总碱度太小时，加入Na2S时，会引起HS储备液pH值的变化，表明缓冲液总碱度是影响缓冲液缓冲能力的指标。
　　 二、采用PHS-3C型精密pH计研究了Na2CO3-NaHCO3缓冲溶液中Na2CO3和NaHCO3含量对溶液pH值的影响，研究结果表明：
　　 (1)缓冲液的pH值随Na2CO3含量的增加而变大，随NaHCO3含量增加而降低。当NaHCO3的含量大于10．0g/L后，缓冲液的pH值趋于稳定。
　　 为了满足栲胶脱硫工艺脱硫液的pH值不大于9．50的要求，Na2CO3的最大含量不应超过10．0g/L。故满足栲胶脱硫工艺pH值要求的Na2CO3-NaHCO3缓冲液的浓度范围为Na2CO3含量1．0-10．0g/L，NaHCO3含量10.0-30．0g/L。
　　 (2)缓冲溶液的缓冲能力是随溶液中Na2CO3和NaHCO3的含量增加而增加的。为了使碳酸盐缓冲液的pH值稳定在9．00附近，且缓冲液具有较好的缓冲能力，缓冲液最佳浓度值可选取：Na2CO3含量为5．0g／L，NaHCO3含量为30．0g/L，Na2CO3与NaHCO3的质量比为1：6。
　　 (3)参考文献给出的缓冲溶液的pH值计算公式，并结合本研究给出的实验数据提出了一个新的Na2CO3-NaHCO3缓冲液的pH值的计算公式，该公式呈现良好的线性关系。其关系式如下：
　　 三、研究了不同pH值，不同总碱度的缓冲溶液中通入H2S气体，对缓冲溶液pH值的影响，实验发现：
　　 (1)当缓冲液中Na2CO3含量较低，一般cNaxCO<3．0g／L时，随着H2S气体通气时间的延长，溶液pH值迅速下降。此时，缓冲液的缓冲容量小，无法维持溶液pH值的稳定。
　　 (2)在一定初始pH值的缓冲溶液中，Na2CO3含量越高，随H2S气体通气时间的延长，溶液pH值下降速度越慢。当Na2CO3含量维持在4．0g/L～6．0g/L时，既可保证充分吸收H2S气体，又可维持溶液pH值稳定在工艺要求的范围内。
　　 (3)最适宜的缓冲液初始pH值在9．00～9．20之间。在此pH值范围内，既能选取最佳的初始Na2CO3含量：4．0g/L～6．0g/L，也可使溶液在吸收H2S气体后，维持一个稳定而适宜的pH值，有利于HS‘与VCv)的反应，使HS-更好的向单质硫转化。
　　 四、论文最后考察了CO2气体对缓冲溶液pH值的影响，以及副产物对仿栲胶脱硫液证pH的影响，研究结果如下：
　　 (1)CO2气体对缓冲液pH值的影响很大。实验表明，向缓冲溶液中遥入CO2气体后，pH值迅速下降。当通入CO2气体20～30min后，溶液pH值会下降到7．50以下，此时溶液已失去了缓冲能力，且pH值很低，无法满足H2S气体吸收的要求。
　　 (2)本节实验也进一步验证了上一章的实验结果，即最佳的脱硫缓冲液浓度应为：初始Na2CO3含量在4．0g/L～6．0g／L之间，此时缓冲液既可保证H2S气体的吸收，又具备较大的缓冲容量，在通入CO2气体后，溶液比低于该浓度的缓冲液具有更长的缓冲时间。
　　 (3)通过实验，向初始Na2CO3含量都为1．0g/L(或2．0g/L)，初始pH值为8．60，8．80，．9；00，9．20，9．50的缓冲溶液中通入CO2气体，考察了溶液pH值的变化。结果表明，随着缓冲溶液pH值升高，溶液吸收CO2后，缓冲溶液pH值更快地趋于平稳，缓冲溶液对抗CO2气体冲击时具有缓冲能力的时间变短。综合比较可以看出，维持缓冲液pH值在9．00到9．20也是最佳的选择。
　　 (4)本节还考察了NaSCN、Na2S2O3、Na2SO4及NaHCO3四种副产物的积累对栲胶脱硫溶液pH值所产生的影响。结果表明，四种副产物的增加均引起了栲胶脱硫溶液pH值的降低。总体上，对脱硫液pH值影响最大的是NaHCO3，NaSCN次之，Na2S2O3最小。

目录

第一章文献综述及选题意义

第二章缓冲液pH值对NaHS与NaVO3反应影响的研究

第三章Na2CO3和NaHCO3浓度对缓冲液pH值的影响

第四章H2S对缓冲液pH值的影响

第五章缓冲液pH值影响因素的研究

第六章总结论及建议

参考文献

发表论文情况

致谢

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