脱硫剂

去除烟道废气中二氧化硫的药剂

脱硫剂是用于从原料、燃料或其他物质中去除含硫化合物的材料;在污染物的控制和处理中主要指能去除废气中硫氧化物(包括SO₂和SO₃)所用的药剂。

脱硫剂的选择与行业有关,冶金业中应用最为广泛的脱硫剂有 生石灰 和镁等, 火力发电业中使用的脱硫剂有钙基脱硫剂、 氨基 脱硫剂和钠基脱硫剂等, 石油化工业中使用的脱硫剂为胺类脱硫剂、 活性炭 脱硫剂、铁基脱硫剂、锌基脱硫剂、铜基脱硫剂和锰基脱硫剂等。

简介

脱硫剂 一般指脱除燃料、原料或其他物料中的 游离硫 或硫化合物的药剂;在污染物的控制和处理中主要指能去除废气中 硫氧化物 (包括 和 )所用的药剂。各种碱性化合物都可作为脱硫剂。

这种混合溶液脱硫剂具有表面活性, 催化 氧化,可以性促进 的直接反应,加速 的溶解,促进 迅速氧化成 ,强化 的沉淀,降低液气比,减少钙硫比,减少水分的蒸发。当烟气入口 浓度增加,高于设计值时, 吸收塔 反应池内PH值降低,需要更大的Ca/S比时,在吸收塔反应池容积不需扩大的情况下, 能够快速溶解,增加钙离子浓度,保持浆液PH值在正常范围,对PH值有一定的缓冲作用。延长工作段浆液的运行时间,减少配浆次数,可使设备结垢明显减少,垢层变薄,停机后用水冲洗,垢层容易脱落。对 脱硫 系统结垢起分散性和活动性,减少结垢的淤积,减少浆液中氯离子的含量,对 脱硫设备 中各种材质的腐蚀、结垢 速率 均有不同程度的减少,其中 碳钢 减少最多,腐蚀、结垢速率分别可减少 和 , 聚氯乙稀 可减少 和 。脱硫剂的加入,可起到阻垢防腐缓蚀的作用,减少脱硫喷嘴的堵塞、结垢、腐蚀、磨损,减少浆液循环泵及 叶轮 的结垢、腐蚀、磨损,减少脱硫系统中备品备件维修和更换。拓宽脱硫材料的选择范围,提高系统的可靠性。在不同的工况下可减少和停用浆液循环泵及氧化 风机 ,提高 脱硫 效率,降低运行费用,适合煤中的含硫量变化,及适用高硫煤。在 烟气脱硫 应用中,具有广阔的市场推广优势,可产生可观的经济效益和社会效益。

氧化铁脱硫剂

氧化铁 脱硫剂是一种固体脱硫剂,有无 氧气 存在均可脱硫。其原理是将废气中的含硫化合物 化学 吸附 到脱硫剂的小孔中,改变其化学组成从而净化气体。当脱硫剂达到饱和后,即其不再具有脱硫能力需要对其进行再生,如采用水蒸汽进行汽提再生。但是,氧化铁脱硫剂在长时间使用后,其活性会不断下降,如其中的小孔被一些杂质物所堵塞,这时脱硫剂就失活了,但当反应体系有微量氧存在时可提高其脱硫活性,延长使用寿命。废脱硫剂可以回收其中的活性成分。

液态脱硫剂

因 质子 传递, 与MDEA(N- 甲基二乙醇胺 )进行的反应几平是受气膜控制的瞬时化学反应:

由于MDEA是一种 叔胺 , 只有与水生成 碳酸氢盐 后才与胺进行酸碱 中和反应 :

因为 和水需要缓慢的中间过程,这种反应 速率 上的巨大差别构成选择性吸收的基础,即MDEA在 存在下对 吸收具有较高的选择性。

酸性尾气经水洗除去其中的 和 氢氰酸 后进入 吸收塔 底部与从顶部加入的贫胺液逆流接触, 脱硫 后的净化气从吸收塔顶部逸出。离开吸收塔富胺溶液通过 冷却器 与贫胺换热得到加热,然后在再生塔中再生,脱除的含 和 的再生 酸气 作为克劳斯装置进料,贫胺经冷却泵送至吸收塔。

选择

钙法脱硫

利用 硫酸钙 化学 和物理的稳定性达到脱硫目的,原料是 碳酸钙 、 氢氧化钙 等,首先是使 二氧化硫 溶解:

, ,

使石灰石溶解:

, ,

使两种溶液进行化学反应吸收溶解的SO2:

, 。

对液体进行氧化:

, ,

最后的产物是 (就是 石膏 ),是一种不溶于水的稳定物质,可用于 建筑材料 和水泥制作的原料。

以上这种方法就是通常所说的 碳酸钙 —石膏法 烟气脱硫 (FGD)的 化学 机理。

镁法脱硫

利用中国的特产 氧化镁 进行脱硫的方法,原料是镁矿石、氧化镁等,也经过了 溶解, MgO 溶解: , ,

使两种溶液进行化学反应吸收溶解的 :

,

,

,

要完成此过程MgO要有5%的过量。

对液体进行氧化:

,

在经过结晶浓缩可生产肥料级的 ,也可生产工业级 ,如果不进行或抑制 氧化,可以再生脱硫剂并生产 硫酸 。

氨法脱硫

利用氨气和 氨水 与 二氧化硫 和氮氧化物反应,起到脱硫、脱硝的作用。也是先用水溶解 、NO、 ,形成 、 、 ,然后与 及氨水发生化学反应:

, ,

, ,

, 。

在数小时内可以被大气氧化: 氨法的优势是用量少、二次污染少、 副产品 用途广泛(可以作为氨肥)、也可以实现循环再生使用、 脱硫 、脱硝一次完成,但是 氨水 的价格高1200—1500元/吨,配套设备要求高,一次性投资大。

钠法脱硫

用 氢氧化钠 和纯碱作为吸收液进行脱硫。 在水中与 NaOH 和 反应:

,

,

,

,

在吸收液的处理中可以利用 与 在水中 溶解度 的不同,使 结晶作为 副产品 ,或者用酸分解处理,使之再生。 氢氧化钠 和纯碱的价格比较高,且腐蚀性也比较高,在当前世界上使用不是很普遍,在钠法的基础上,在后期加入 碳酸钙 生产 石膏 可以节省部分的火碱、纯碱,这就是双碱法。

炭法脱硫

是利用炭材料的 吸附 性能或 催化 氧化性能脱除烟气中的 二氧化硫 同时回收硫资源的方法。其机理是: 、 和 被 活性炭 吸附,

催化氧化:

之后水合成为酸:

用水冲洗吸附材料后再生 吸附剂 的吸附活性,并产生 硫酸 :

浓缩后成为 副产品 。炭法脱硫工艺流程短、运行维护简单、脱硫剂消耗小、水耗小、脱硫成本低、副产品可综合利用,但是脱硫容量小、能耗和炭耗大、脱硫效率低,所以现在不能用于大规模锅炉,也没有形成产业化。

海水/电石渣/工业 废水 /锅炉废水法 脱硫 :

海水中过量的 碳酸根 (钠、钙)、电石渣中的 碳酸钙 、工业废水、锅炉废水中的碱性物质,都是可以与酸性的 二氧化硫 反应而起到脱硫作用。是可以综合利用的资源,但是在实际中应用时存在着不易控制浓度、脱硫效果不稳定、脱硫效果差等缺点,而且要因地制宜。

参考资料

  1. 2024-02-06
  2. 山东出台地方脱硫剂标准 解脱硫剂与脱硫装置不配套问题 中国新闻网 2024-02-06