生物烟气脱硫法是通过 4 个基本步骤将烟气中 的 SO2 转化为硫磺 4 个基本步骤为: 在喷雾吸收器 中用水雾吸收 脱除烟气中的 SO2; 在厌氧微生物反 应器中借硫酸盐还原菌的作用 将吸收液中的硫化 物还原为 H2S; 在好氧微生物反应器中 在特殊控制 的生物环境中 H2S 被选择性地氧化为硫磺; 将吸收 液 增稠~ 过滤 分离出硫磺 此法的脱硫率可达到 98% 投资费比石灰石强制的氧化法省 30%
化工环保
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HUA ON HUANBAO
2001 年第 21 卷第 1 期
二氧化硫废气的治理方法
何运昭~ 刘 林~ 罗卫玲
( 湘潭大学 环境工程系~ 湖南 湘潭 411105)
[摘要] 综述了二氧化硫废气的各种治理方法 指出选择脱硫方法需要具体情况具体 分 析~ 应 选择脱硫效率高~ 投资省~ 运转费低~ 长期运转稳定可靠~ 不产生二次污染的方法 [关键词] 二氧化硫; 废气治理; 烟气脱硫 [中图分类号] X511 [文献标识码] A [文章编号] 1006 1878( 2001) 01 0016 05
2H2O+ CO2
SO2+ MeO+
1 2
O2 -MeSO4
式中:
Me Ca 或 Mg
将吸收剂粉制成浆液~ 在吸收器内废气中的
SO2 直 接 被 浆 液 吸 收~ 这 就 是 湿 式 石 灰 石 灰 石 类
法 潍坊化工厂的简易排烟脱硫设备[1]就是采用这
种方法~ 不过是改用废电石泥代替消石灰作吸收剂
活 性 炭 吸 附 SO2 在 干 燥 无 氧 条 件 下 主 要 是 物 理吸附 在有氧和水蒸气存在条件下会发生化学吸 附 活性炭再生的方法有热再生法~ 还原气体再生 法~ 洗涤再生法 为了解决洗涤再生过程所得稀硫酸 的利用问题 我国研究出了磷铵肥法[9] 利用天然磷 矿石和氨为原料 在烟气脱硫过程中直接生产磷铵 复合肥料
钠 碱 溶 液 或 氨 水 吸 收 SO2 所 生 成 的 溶 液 再 次 与 碱 ( 石 灰 乳 或 石 灰 石 粉D 反 应~ 将 所 吸 收 的 SO2 转 换为不溶解的 CaSO4~ 并使吸收液再生~ 这就是双碱 法O 用此法的目的是利用廉价的石灰石来处理烟气~ 既经济又可避免湿式石 灰-石 灰 石 法 中 出 现 的 堵 塞 问题O 徐永生介绍了双碱法烟气脱硫技术的新进 展[5]~ 使双碱法比以前更有吸引力O 1. 1. 1. 3 海水吸收法
海水的 pH 一般为 8. O 左右~ 易与烟气中的 SO2 发生反应~ 设在海边的工厂可以直接用海水进行烟 气脱硫O 例如~ 德国 LentjeS bichoff 公司为处理印度 尼西亚 1 座 65O MW 燃煤火力发电厂排放的烟气~ 设计建造了 1 套海水脱硫装置[6]O 董学德~ 李绍箕探 讨 了 燃 煤 电 厂 海 水 脱 硫 工 艺 的 原 理[7]~ 为 选 用 海 水 吸收法提供了依据O 1. 1. 2 再生的吸收法
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何运昭, 等: 二氧化硫废气的治理方法
在再生的吸收法中~ 吸收后的吸收液经热再生 后 返 回 吸 收 过 程~ 循 环 使 用~ 再 生 出 来 的 浓 SO2 气 体可加工成液体 SO2~ 硫磺或硫酸之类的产品~ 从而 抵消此法的高投资费O 1. 1. 2. 1 亚硫酸钠法
此法以亚硫酸钠溶液为吸收液~ 气液逆流接触~ 发生化学吸收O 吸收反应及再生反应为:
分子筛吸附过程与活性炭吸附过程颇为相似 分子筛吸附剂有氢型丝光沸石~ 氢型皂沸石~ 脱铝丝 光沸石等 1. 2. 3 氧化铜法
用球形的 Y Al2O3 为载体 浸渍硫酸铜 然后用 还原性气体将硫酸铜还原为铜 当烟气通过吸附剂 时 其中的氧将铜氧化为氧化铜 形成氧化铜吸附 剂 吸附床可以是固定床~ 流化床~ 错流移动床 错流 移动床能同时脱除 99% 的 SO2 和 90% 的 N Ox 1. 2. 4 碳酸钠法
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不足之处是: 设备腐蚀严重~ 最后排出系统的废液要 经进一步处理后才能排放~ 另外~ 为了提高烟气排出
后的抬升高度~ 往往要对烟气进行二次加热升温~ 能 耗较高O
图 1 石灰-石灰石类法
氨碱法用氨水作吸收剂O HSunling bai 等人介 绍了氨水洗涤烟气过程中发生的反应[4]O 将洗涤后 的 吸 收 液 用 酸 分 解 ( 即 酸 化D ~ 得 到 SO2 和 相 应 的 铵 盐~ 这就是氨-酸法O 也可以将吸收液直接加工成亚 硫酸铵产品~ 代 替 烧 碱 用 于 造 纸 行 业~ 这 就 是 氨-亚 硫酸铵法O
综上所述 用于脱硫的吸收法很多 大型电厂主 要采用湿式石灰 石灰石法 沿海工厂可以采用海水 洗涤法 小型电厂或工业锅炉烟气的净化可以采用 其他方法 从资源综合利用的观点来看 再生的吸收 法是很有前途的 l. 2 吸附法(再生的固体吸附法D
吸 附 法 用 固 体 作 为 吸 附 剂 或 催 化 剂 吸 附 SO2 或 与 SO2 反 应 这 类 方 法 大 多 能 同 时 脱 除 SO2 和 NOx 吸附剂用还原气体或高温进行再生 同时释放 出硫类(或氮类D 物质 1. 2. 1 活性炭吸附法
对未经浓缩的( 低浓度的D SO2 烟气( 或废气D 的 处理 可采用液相生物还原法; 若采用气相催化还原 法 则需先将烟气( 或废气D 中的 SO2 进行浓缩 2. 2 氧化法 2. 2. 1 催化氧化法 2. 2. 1. 1 气相催化氧化法( 联合脱硫脱硝法D
用 湿 气 硫 酸 法 ( WSA D 可 以 将 各 种 气 体 中 的
吸收 N a2SO3 + H2O+ SO2 =再生 2N aHSO3
此法的脱硫效率可达 95% 98% O 南京化学工 业公司是用亚硫酸铵溶液脱除硫酸生产尾气中的
硫O 1. 1. 2. 2 碱式硫酸铝法
碱 式 硫 酸 铝 系 用 A12 ( SO4 D 3 和 Ca ( OH D 2 或 CaCO3制备的~ 反应过程为:
将反应后的反应液过滤~ 滤液即为吸收液O 脱硫 装置由吸收塔和再生塔组成O 1. 1. 2. 3 其他方法
Elkem Technology 研 究 出 ElSo 法~ 用 于 回 收烟气和或尾气中的 SO2O 该法用磷酸钠水溶液为 吸收剂~ 烟气或尾气经其吸收处理后~ 副产 SO2O 我 们不妨称之为磷酸钠法O
1 收集法
1. 1 吸收法 1. 1. 1 不再生的吸收法 1. 1. 1. 1 石灰 石灰石类法
如图 1 所示~ 此类方法又可以细分为许多方法 此类方法所用吸收剂为 CaO 或 CaCO3( 或者为 MgO 或 MgCO3) ~ 反应过程可表示为:
Sபைடு நூலகம்2 + MeCO3 +
1 2
O2 + 2H2O-MeSO4
[收稿日期] 2000 02 17 [作者简介] 何运昭( 1944 ) ~ 男~ 湖南省永州市人~ 湘潭大 学环境工程系副教授~ 学士~ 主要从事废气治理工艺~ 无污染 新工艺研究~ 并教授环境工程专业英语~ 环境科学文献检索 等课程
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何运昭~ 等: 二氧化硫废气的治理方法
据说 糠醛渣活性炭无需添加任何活性组分便 具 有 良 好 的 脱 硫 性 能[10]; 用 活 性 炭 纤 维 吸 附 平 衡 吸附量比一般活性炭大 5-6 倍 且吸附~ 解吸速度 快 具有物理吸附及化学吸附特征[11] 由此不难想 到 如果把这两种技术结合起来 活性炭吸附法的前 景不可估量 1. 2. 2 分子筛吸附法
采用气 液 固喷 射 鼓 泡 式 反 应 器 ( JBR ) 为 吸 收 器 的 烟 气脱硫法( AF D 法) ~ 其吸收器集预洗~ 吸收和 氧化于一体 吴忠标和谭天恩研究了喷雾干燥法中 石灰浆液特性的影响[2] 刘寅生介绍了炉内喷入石
灰 石 干 粉 和 炉 后 喷 水 活 化 的 联 合 脱 硫 法 ( FAC) 法 [3] 1. 1. 1. 2 其他碱性溶液法
亚 硫 酸 钠 法~ 碱式硫酸铝
法~ 磷 酸 钠 法~ 物理吸收法
活 性 炭 法~ 分 子 筛 法~ 氧 化 铜 法~ 碳酸钠法
常压催化还 原 法~ 高 温 高压催化还 原法
湿式生物还 原法
转化法
催化氧化法 气相催化氧 化 法~ 液 相 催化氧化法
氧化
化学氧化法 电化学氧化法
过氧化氢 法~ 黄磷法
电辐射化学 氧 化 法~ 电 解化氧化法
此法用合成气( 如粗煤气D 在选择性催化剂存在 的条件下将气体中的 SO2 还原为硫磺 采用当今最 好的催化剂 在温度为 450- 700C ~ 压 力 为 2 MPa 的条件下 经一级反应硫回收率可达 96% 如果两 个反应器串联 中间加 1 个冷凝器 则硫回收率有可 能达到 99% 以上 2. 1. 2 液相( 湿式D 生物还原法
纵 观 SO2 废 气 的 治 理 方 法~ 共 有 两 种~ 即 收 集 法和转化法~ 这两种方法又分为若干方法~ 具体分类
见表 1
表 1 SO2 废气的治理方法
收集法
吸收法
吸附法
还原
不再生的吸收法 再生的吸收法 (再生的吸附法) 催化还原法 生物还原法
石灰 石灰石类
法~ 其 他 碱 性 溶 液 法~ 海 水 吸收法
此外~ 还有柠檬酸钠法O 该法用柠檬酸和柠檬酸 钠组成的吸收液进行烟气脱硫处理~ 可以达到 9O%
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以上的脱硫率 鉴于柠檬酸和柠檬酸钠的成本~ 来源 问题 佘颖等人改用 N aH2PO4 和 N a2B4O7 组成的弱 酸 性 溶 液 作 为 吸 收 液 [8]
Al2 ( SO4 D 3 + Ca( OHD 2 - [Al( SO4 D x ( OHD y ( H2OD z ]m +