鈣基載氧體化學(xué)鏈煙氣脫硫技術(shù)實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、由于石油和煤等化石燃料的廣泛應(yīng)用，二氧化硫(SO2)已成為危害最為嚴(yán)重的大氣污染物之一。SO2的大量排放是造成酸雨的主要原因，對(duì)人類和生態(tài)環(huán)境造成日益嚴(yán)重的危害，因此控制和減少SO2的排放成為我國(guó)亟待解決的問題之一。而將煙道氣中的SO2還原為高純度的硫單質(zhì)并回收，對(duì)處理SO2污染問題具有重要意義。
　　本課題提出通過化學(xué)鏈技術(shù)，以硫化鈣(CaS)為脫硫劑，在固定床反應(yīng)器中將SO2氣體還原為硫單質(zhì)從而實(shí)現(xiàn)煙氣脫硫。硫酸鈣(CaSO4

2、)同CO、H2反應(yīng)可方便實(shí)現(xiàn)CaS脫硫劑的再生，從而形成化學(xué)鏈循環(huán)反應(yīng)系統(tǒng)，主要研究?jī)?nèi)容和研究結(jié)論如下:
　　1、基于Gibbs自由能最小原理，利用HSC軟件中反應(yīng)平衡(EquilibriumComposition)模塊，模擬Fe-SO2、FeS-SO2、NiS-SO2及CaS-SO2反應(yīng)系統(tǒng)，根據(jù)各系統(tǒng)不同溫度下的平衡組分，篩選出脫硫效率最高的脫硫劑。得出脫硫劑CaS與Fe、FeS、NiS相比具有脫硫活性好、硫單質(zhì)產(chǎn)率高、副反應(yīng)

3、少、脫硫劑可循環(huán)利用等特點(diǎn);當(dāng)各反應(yīng)物摩爾比為CaS∶SO2∶N2=2∶1∶3，反應(yīng)溫度低于600℃時(shí)脫硫率高達(dá)100％。因此選用CaS作為脫硫劑進(jìn)行進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)研究。
　　2、在固定床中考察了CaS脫除SO2過程的最佳工藝條件結(jié)果表明:在SO2濃度為0.0592％，反應(yīng)溫度為650℃，反應(yīng)空速為1600h-1時(shí)，SO2脫除率在前30分鐘可達(dá)99.5％，反應(yīng)180分鐘后降至91％。在SO2濃度為4.44％，反應(yīng)溫度為700℃，反應(yīng)空

4、速為1600h-1時(shí)，反應(yīng)前20分鐘內(nèi)SO2脫除率為90.5％，反應(yīng)時(shí)間180分鐘后脫硫率降為75％。硫單質(zhì)收率達(dá)到70％以上，反應(yīng)中主要生成S2蒸汽，冷卻后硫單質(zhì)最終形態(tài)為斜方硫(α-S8)。
　　3、具體分析了不同濃度體系下，反應(yīng)溫度、氣體空速、顆粒粒徑等因素對(duì)SO2脫除率及硫單質(zhì)收率的影響，通過多種表征方法從本質(zhì)上進(jìn)行深入分析，并將SO2平衡轉(zhuǎn)化率與實(shí)驗(yàn)SO2脫除率對(duì)比。得出，在固定床中該反應(yīng)受空速和反應(yīng)溫度影響最為明顯，由

5、于脫硫?qū)嶒?yàn)在微小反應(yīng)器中進(jìn)行，影響反應(yīng)的因素較多，如顆粒粒徑，壁效應(yīng)，氣體停留時(shí)間等都造成實(shí)際發(fā)生的反應(yīng)偏離了化學(xué)平衡狀態(tài)，并得出脫硫反應(yīng)溫度控制在600℃-700℃區(qū)間內(nèi)最佳。
　　4、對(duì)固定床中CaS脫除SO2反應(yīng)動(dòng)力學(xué)及脫硫機(jī)理進(jìn)行初步研究，得出該反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程如下:r=0.3526·CSO20.0285·Sv0.00529·exp(-11900/RT)，并基于量子化學(xué)理論，利用Gaussian03軟件采用HF(Hartre