紙廠白泥脫硫及從低濃度SO-,2-煙氣中回收硫資源的研究.pdf

1、當(dāng)前煙氣脫硫以濕式石灰石/石灰—拋棄法為主，脫硫劑石灰石/石灰在脫硫成本中占有較大比重，而且這些脫硫劑的生產(chǎn)過程也造成一定的環(huán)境污染。造紙廠木槳廢液苛化副產(chǎn)白泥廢渣長期以來被拋棄，既造成二次污染，又占用土地或堵塞河道。本文在國內(nèi)首次研究成功用造紙廠白泥廢渣作脫硫劑脫除煙氣中SO2，不僅脫硫率高，而且很好的解決了設(shè)備結(jié)垢問題，具有理論意義和實用價值。 首先用造紙廠白泥廢渣作脫硫劑直接脫除煙氣中的SO2。造紙廠白泥廢渣的主要成分是

2、CaCO3，因含有少量NaOH，故其漿液pH值在12以上。當(dāng)分別采用一定體積的高濃度(固含量5％)白泥漿液直接循環(huán)脫硫和低濃度(固含量1％)白泥漿液一次性不循環(huán)脫硫時，第一種工藝在一定循環(huán)時間的較高pH值范圍內(nèi)，脫硫率可穩(wěn)定維持在94％以上，第二種工藝的脫硫率則始終維持在93％左右。由于體系pH值較高，脫硫塔內(nèi)主要生成溶解度極低的CaSO3·1/2H2O，極易達到過飽和結(jié)晶析出，故這兩種工藝運行10分鐘以后即可觀察到結(jié)垢現(xiàn)象，經(jīng)過數(shù)十分

3、鐘的運行，脫硫塔結(jié)垢都十分嚴重。工業(yè)上不能采用白泥漿液直接脫硫。 然后用造紙廠白泥廢渣作脫硫劑，進行了按“鈣-鈣雙堿法”原理和工藝脫除煙氣中SO2的研究。探討了液氣比(L/G)、進口SO2濃度、漿液固含量、循環(huán)漿液pH值等因素對脫硫率的影響。實驗結(jié)果表明，液氣比(L/G) 、循環(huán)漿液pH值和進口SO2濃度對脫硫影響較大。在優(yōu)化條件下，脫硫率始終保持在91％左右。由于循環(huán)池內(nèi)漿液pH值和塔內(nèi)反應(yīng)區(qū)的pH值始終分別維持在5.95-

4、6.15和5.0-5.6，塔內(nèi)主要生成溶解度很大的Ca(HSO3)2，不會達到飽和狀態(tài)并結(jié)晶析出，因而連續(xù)運行40h未觀察到塔內(nèi)有結(jié)垢現(xiàn)象。工業(yè)上必須采用此種工藝運行。 工業(yè)上一般采用8％左右的高濃度SO2氣體生產(chǎn)濃硫酸，國際上只有丹麥Topsoe公司具有從低濃度SO2煙氣中回收濃硫酸的技術(shù)。盡管本課題組在國內(nèi)首次進行過類似研究，但由于所用TL-01型催化劑的限制，結(jié)果并非十分理想。本文采用性能更加優(yōu)良的TG-01型釩催化劑，

5、進行了催化氧化法回收低濃度SO2煙氣中硫資源的研究，并分別對冷凝制酸和噴氨制鹽兩種工藝進行了探討。 首先研究了催化氧化階段空間速度、床層溫度、進口SO2濃度及O2濃度等參數(shù)對SO2氧化效率的影響。結(jié)果表明，空間速度和溫度對SO2氧化效率影響較大。在優(yōu)化條件下，SO2催化氧化效率平均達到了98.02％，排氣中SO2體積分數(shù)為23.2×10-6~176×10-6，低于國家排放標(biāo)準(zhǔn)。平均氧化率和排氣中SO2濃度均優(yōu)于本課題組曾用TL

6、-01型釩催化劑進行低濃度SO2煙氣催化氧化研究所取得的結(jié)果，反應(yīng)溫度也降低了約50℃。 然后研究了冷凝制酸階段停留時間、冷凝溫度、轉(zhuǎn)化氣SO3濃度及水蒸氣含量等參數(shù)對冷凝效率及成酸濃度的影響。結(jié)果表明，停留時間對冷凝效率及成酸濃度影響最大，冷凝器出口溫度次之。在優(yōu)化條件下，平均冷凝效率達99.5％，成酸平均濃度為97.1％，尾氣中硫酸霧濃度低于國家排放標(biāo)準(zhǔn)。 最后研究了噴氨制鹽階段nNH3/nH2SO4、反應(yīng)溫度、

7、停留時間及轉(zhuǎn)化氣SO3濃度等參數(shù)對噴氨制鹽過程的影響。結(jié)果表明，nNH3/nH2SO4對尾氣中硫酸霧及NH3濃度有較大影響，而且基本決定了反應(yīng)成鹽的成分及含量。在優(yōu)化條件下，尾氣中NH3體積分數(shù)保持在25×10-6以下，硫酸霧體積分數(shù)小于23×10-6，均低于國家排放標(biāo)準(zhǔn)；成鹽主要為硫酸銨，另外還有少量硫酸氫銨。 本課題用造紙廠白泥廢渣作脫硫劑的研究結(jié)果達到了以廢治廢的目的，填補我國在該技術(shù)方面的空白，確定了紙廠白泥脫硫的工藝