基于噴射鼓泡塔的船用海水法脫硫特性研究.pdf

1、海水脫硫技術(shù)因運(yùn)行成本低、脫硫劑資源豐富及無(wú)固體廢棄物等優(yōu)點(diǎn)在船舶硫氧化物的處理上具有良好的應(yīng)用前景。但由于船舶可用空間和海水堿度的有限性限制了脫硫系統(tǒng)的規(guī)模和性能，導(dǎo)致海水在船舶上采用傳統(tǒng)的噴淋塔和填料塔脫硫時(shí)存在脫硫效率較低的問(wèn)題。
　　鑒于噴射鼓泡塔占用面積較小，脫硫效率較高等特點(diǎn)，本文提出以噴射鼓泡塔作為脫硫反應(yīng)器，研究海水在該反應(yīng)器中的脫硫特性。首先，基于海水脫硫的基本原理及噴射鼓泡塔氣液傳質(zhì)的特點(diǎn)，建立海水脫硫過(guò)程的傳

2、質(zhì)模型。其次，通過(guò)改變廢氣流量、海水溫度、浸液深度、海水堿度、SO2進(jìn)口濃度及O2進(jìn)口濃度等參數(shù)，在噴射鼓泡塔實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上研究海水的脫硫特性，并基于傳質(zhì)模型從反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的角度分析上述參數(shù)對(duì)海水脫硫特性的影響規(guī)律及其機(jī)理。最后，分別選取MgO、CaO、NaOH、Na2CO3、NaOH+CaO和NaOH+MgO作為海水添加劑，研究各添加劑在不同添加量下對(duì)海水的SO2吸收容量和pH值的影響規(guī)律，對(duì)比探討不同添加劑在相同添加量下對(duì)海水脫硫特性的強(qiáng)

3、化作用，從經(jīng)濟(jì)性和強(qiáng)化性能的角度分析獲取最佳的海水添加劑方案。
　　海水脫硫特性實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在噴射鼓泡塔中，海水對(duì)SO2的吸收容量為3.682mmol/L，約是去離子水的3.92倍。不同于去離子水，由于海水中HCO3-的存在使其在脫硫過(guò)程中pH值變化存在緩沖下降階段，因此海水在噴射鼓泡塔中對(duì)SO2表現(xiàn)出較高的吸收容量，這是海水作為脫硫劑可用于噴射鼓泡塔脫硫的前提條件。
　　各參數(shù)影響海水脫硫特性的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，脫硫效率隨廢

4、氣流量、海水溫度和SO2進(jìn)口濃度的升高而降低，隨浸液深度、海水堿度和O2進(jìn)口濃度的升高而升高，并與脫硫時(shí)間呈線性下降關(guān)系。液相總傳質(zhì)系數(shù)隨廢氣流量和海水溫度的增加而增加，其中廢氣流量變化對(duì)液相總傳質(zhì)系數(shù)的影響幅度較小。有氧氣氛下海水終液SO42-的濃度比無(wú)氧氣氛下增加1.06～1.75 mmol/L，相應(yīng)的SO32-濃度則呈下降趨勢(shì)，說(shuō)明廢氣中O2的存在促進(jìn)了SO32-的氧化。增加O2進(jìn)口濃度能顯著提高海水對(duì)SO2的吸收容量，O2進(jìn)口濃

5、度從0％增至12％時(shí)，海水的吸收容量從3.682 mmol/L增至7.463 mmol/L。
　　添加劑強(qiáng)化海水脫硫特性實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，海水分別加入MgO、CaO、NaOH、Na2CO3、NaOH+CaO和NaOH+MgO后，海水對(duì)SO2的吸收能力得到強(qiáng)化，其中海水對(duì)SO2的吸收容量隨著上述添加劑添加量的增加而增加，pH值的下降速率與添加劑的添加量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。當(dāng)MgO和CaO在單位體積海水中的添加量增至6mmol后，海水吸收容量的

6、增量呈下降趨勢(shì)，說(shuō)明繼續(xù)增加二者的添加量對(duì)海水脫硫特性的強(qiáng)化程度有限。海水分別加入NaOH和Na2CO3后吸收容量的增量呈上升趨勢(shì);將NaOH分別結(jié)合CaO，MgO作為添加劑可減緩海水吸收容量增量的下降程度。從經(jīng)濟(jì)性和強(qiáng)化性能上考慮，MgO為最佳的海水添加劑。當(dāng)MgO在單位體積海水中的添加量為8mmol時(shí)，海水對(duì)SO2的吸收容量是純海水吸收容量的2.169倍。MgO在單位體積海水中的添加量在0～8mmol的范圍內(nèi)時(shí)，由擬合方程得到的吸收