鼓泡反应器及喷射鼓泡反应器烟气脱硫实验及理论研究

摘要

本文分别采用柠檬酸钠及CaCO3作吸收剂，以喷射鼓泡反应器及鼓泡反应器作为研究装置，改变吸收剂的用量、SO2入口浓度、空气流量、搅拌速度等条件，对SO2的吸收效果进行分析，并运用gPROMS软件对实验结果进行了理论模拟，对两种反应器中的气液传质从理论上进行了分析。
　　 喷射鼓泡反应器中，增加吸收剂的浓度，SO2完全去除时间增加，但下降阶段的下降速度基本不变；增加SO2入口的浓度，增大了吸收推动力，增加了吸收速率，使得SO2完全去除时间缩短，下降段斜率增加，去除效果下降；空气流量的增加，气液扰动程度增大，吸收速率增加，还使气体在反应器中的停留时间迅速减小，导致吸收效果极大地降低；喷射鼓泡反应器的内部结构可以充分保证气液的充分接触，弱化了搅拌的作用，因此，搅拌速度的增加对吸收没有明显的影响。两种吸收剂相对比，尽管同样条件下，SO2能够100％去除的时间基本相差不多，但采用柠檬酸钠作吸收剂时，下降段下降的速度明显平缓得多，柠檬酸钠可以在较大的pH范围内保持较好的吸收效果，柠檬酸钠作吸收剂要优于CaCO3。
　　 在鼓泡搅拌反应器中，柠檬酸钠同样表现出了明显的缓冲作用，溶液中形成了柠檬酸盐、亚硫酸盐、柠檬酸等组成的缓冲溶液，可以在较长的时间内使SO2获得较高的吸收率。增加SO2入口的浓度，减小吸收剂用量，去除效果降低；空气流量的增加，一方面使得气液扰动程度增大，吸收速率增加，另一方面也使得气体在反应器中的停留时间迅速减小，导致吸收效果降低；搅拌对吸收的影响仍旧不明显，在吸收剂浓度较高，气相浓度较低时，液相阻力并不是主要控制因素，因此搅拌速度并没有对SO2去除率产生明显影响。
　　 将喷射鼓泡反应器和鼓泡反应器两种装置进行对比，尽管两种装置中同样条件下SO2吸收效果相差不多，但喷射鼓泡反应器中烟气通过喷射管以较高的气速喷射进入反应器，可省去再循环泵和喷淋装置，而且喷射鼓泡反应器集吸收、氧化为一体，大大简化了工艺过程，可以作为今后研究的重点。
　　 建立了鼓泡反应器及喷射鼓泡反应器中气液传质模型，利用模型对两种反应器中的气液传质进行了分析，并将理论模拟结果与实验进行了对比，理论模拟结果与实验能很好的吻合，对两种反应器设计及应用具有一定的参考意义。