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低浓度SO₂烟气有机胺脱硫及再生研究

作　者: 陈锋
导　师: 秦毅红
学　校: 中南大学
专　业: 有色金属冶金
关键词: 有机胺 N-(2-羟乙基)哌嗪解吸脱硫热稳定性盐
分类号: X701.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

近年来,大量S02排放造成严重的环境污染。2011年起,国家制定了更加严格的S02排放标准,且要求脱硫副产物可资源化。现有的脱硫技术要么脱硫率较低,要么脱硫产物抛弃处理,造成硫资源的浪费。有机胺湿法烟气脱硫技术脱硫效率高,吸收剂可循环使用,硫资源得到合理回收,不产生废水和废渣等二次污染,是未来烟气脱硫的发展方向之一。为了找到一种高效的有机胺脱硫体系,本文首先从几种代表性的有机胺中选择了适宜的吸收剂,加入添加剂构成脱硫体系后,对该体系的S02吸收解吸过程、循环使用性能以及热稳定性盐脱除的影响因素进行了研究,结果表明：(1)二乙醇胺、乙二胺、N-(2-羟乙基)乙二胺、N-(2-羟乙基)哌嗪和哌嗪五种有机胺中,N-(2-羟乙基)哌嗪(HEP)的SO2吸收容量33.32g/L,脱硫率接近100%,氧化率0.78%,首次解吸率39.11%,综合性能最好；在其溶液中添加硫酸后,仍可保持较高脱硫率,首次解吸率提高到66.59%,挥发性显著降低,循环使用性能好。(2) HEP/H2SO4脱硫体系具有优异的SO2吸收解吸性能,脱硫率可达99.97%,解吸率可达70%以上。处理SO2含量在0.05%-0.4%范围内的模拟烟气时,适宜S02吸收条件：初始pH值6-7,HEP浓度0.3mol/L,温度低于50℃,烟气流量低于600mL/min, HEP/H2SO4溶液均能高效净化S02；适宜S02解吸条件：时间90min,富液pH值4.5-5,温度90-95℃,N2流量600mL/min,搅拌速率400r/min。(3) HEP/H2SO4脱硫体系循环使用性能较好。8次实验后,平均脱硫率均在97.68%以上,最高解吸率92.78%；随着循环次数的增加,SO2吸收容量减少,SO42-浓度增加,应及时脱除吸收液中的部分热稳定性盐。(4)D201型树脂可有效脱除热稳定性盐。硫酸根吸附量不受搅拌速率影响,随着温度的升高而增大；70℃时在100mL吸收液中加入60mL湿树脂,硫酸根吸附率达87.38%；用4%NaOH溶液再生树脂时,硫酸根洗脱率可达94.90%。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-7
目录  7-10
1 综述  10-22
  1.1 SO_2的危害与排放现状  10-11
    1.1.1 SO_2的危害  10
    1.1.2 SO_2的排放现状  10-11
  1.2 SO_2排放控制技术  11-16
    1.2.1 干法烟气脱硫技术  12-13
    1.2.2 半干法烟气脱硫技术  13-14
    1.2.3 湿法烟气脱硫技术  14-16
  1.3 有机胺湿法烟气脱硫技术  16-19
  1.4 研究的意义、目的与内容  19-22
    1.4.1 研究的意义和目的  19-20
    1.4.2 研究内容  20-22
2 实验材料、装置及分析方法  22-31
  2.1 实验材料和仪器设备  22-24
    2.1.1 实验材料  22-23
    2.1.2 实验仪器设备  23-24
  2.2 烟气模拟和实验装置  24-27
    2.2.1 模拟烟气浓度的选择  24-25
    2.2.2 SO_2吸收实验的装置及步骤  25-26
    2.2.3 SO_2解吸实验的装置及步骤  26-27
    2.2.4 热稳定性盐脱除实验的装置及步骤  27
  2.3 分析计算方法  27-31
    2.3.1 分析检测方法  27-28
    2.3.2 吸收剂的评价方法  28-29
    2.3.3 硫酸根脱除的评价方法  29-31
3 吸收剂选择研究  31-43
  3.1 吸收剂的选择原则  31
  3.2 备选吸收剂简介  31-33
  3.3 胺类吸收剂的脱硫原理  33-34
  3.4 吸收剂的选择实验  34-41
    3.4.1 脱硫率比较  34-36
    3.4.2 SO_2吸收容量比较  36
    3.4.3 氧化率比较  36-37
    3.4.4 首次解吸率比较  37-39
    3.4.5 添加剂对N-(2-羟乙基)哌嗪性能的影响  39-41
  3.5 本章小结  41-43
4 N-(2-羟乙基)哌嗪/硫酸吸收解吸SO_2性能研究  43-61
  4.1 反应原理  43-44
  4.2 H_2SO_4对N-(2-羟乙基)哌嗪的滴定曲线  44
  4.3 N-(2-羟乙基)哌嗪/硫酸的吸收实验研究  44-51
    4.3.1 初始pH值的影响  45-46
    4.3.2 N-(2-羟乙基)哌嗪浓度的影响  46-47
    4.3.3 吸收温度的影响  47-49
    4.3.4 SO_2浓度的影响  49-50
    4.3.5 烟气流量的影响  50-51
  4.4 N-(2-羟乙基)哌嗪/硫酸的解吸实验研究  51-56
    4.4.1 解吸时间的影响  51-53
    4.4.2 富液pH值的影响  53-54
    4.4.3 解吸温度的影响  54-55
    4.4.4 N_2流量的影响  55-56
    4.4.5 搅拌速率的影响  56
  4.5 N-(2-羟乙基)哌嗪/硫酸的循环实验研究  56-59
    4.5.1 循环次数对吸收液性能的影响  57-58
    4.5.2 循环次数对SO_2吸收容量和硫酸根浓度的影响  58-59
  4.6 本章小结  59-61
5 热稳定性盐脱除实验研究  61-68
  5.1 树脂的简介及交换原理  62-63
    5.1.1 树脂的简介  62
    5.1.2 树脂的预处理  62-63
    5.1.3 树脂的交换原理  63
  5.2 树脂的选择实验研究  63
  5.3 D201树脂脱除硫酸根的实验研究  63-67
    5.3.1 搅拌速率的影响  64
    5.3.2 吸附温度的影响  64-65
    5.3.3 树脂量的影响  65-66
    5.3.4 洗脱实验  66-67
  5.4 本章小结  67-68
6 结论与展望  68-70
  6.1 结论  68-69
  6.2 展望  69-70
参考文献  70-76
附录A 毛细管流量计  76-78
附录B 碘量法  78-80
附录C 铬酸钡光度法  80-82
攻读学位期间主要的研究成果目录  82-83
致谢  83

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