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《天津大学》 2012年
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填料塔多种高效脱硫工艺的性能对比研究

何杰  
【摘要】:目前湿法脱硫是烟气脱硫技术中最主要的工艺,为了挖掘湿式脱硫技术的潜能,研究提高脱硫效率和和脱硫的稳定性,本课题对气液并流脱硫的流体力学性能、改良的浆液脱硫工艺以及室温离子液体脱硫工艺等方面进行了深入研究,力求综合、全面的总结湿法脱硫工艺,主要研究内容如下: 本课题对气液并流向下吸收SO_2的流体力学特性进行了系统的研究,研究内容主要包括脱硫并流规整填料和散堆填料塔的流型研究、液体喷淋密度对全塔压降的影响、气相动能因子对并流压降的影响、脱硫并流散堆填料塔的持液量的研究、液气比对并流脱硫效率的影响、气相动能因子对脱硫效率的影响以及喷射流区域内气液并流吸收SO_2的传质系数。 为了改善浆液脱硫工艺的传质性能,课题重点讨论了进气流速、液气比、进气SO_2的浓度以及pH等因素对浆液脱硫效率的影响,并研究无机添加剂、有机添加剂以及复合型添加剂对石灰石的促溶作用,以及添加了脱硫添加剂后浆液的脱硫性能。研究发现,脱硫率与气速的函数关系存在着最值;进口气体中SO_2的浓度和浆液pH值与所需的最小液气比呈反比关系,且最适宜的pH值范围在5-6之间;添加剂对脱硫率的影响按下列顺序依次减弱:己二酸+NaCl的复合添加剂、己二酸有机添加剂、NaCl+己二酸的复合添加剂、无机添加剂NaCl,而且添加剂的添加量存在着最值。同时,为了深入研究浆液吸收SO_2的增强效应,本课题应用膜理论来描述SO_2吸收中液相的传递过程,研究发现溶解的钙离子浓度与SO_2的进口分压存在着正函数关系,而石灰石的初始溶度对钙离子浓度的影响相对比较微弱;SO_2的吸收速率与SO_2的进口分压基本上呈线性关系,而石灰石的初始溶度对SO_2吸收速率的影响相对比较微弱;溶解的钙离子浓度越大、石灰石的粒径越小越有助于增大增强因子;总亚硫酸盐浓度越小越有助于增大增强因子,且浓度越小增强效应越明显。 研究表明,离子溶液四甲基胍乳酸盐作为综合性能优良的脱硫剂是一种具有潜力的传统吸收剂的替代品,而且该离子液体重复利用率高,溶剂损耗小,可以连续循环进行吸收-解吸SO_2的实验。应用Flory-Huggins模型能很好的描述SO_2-[C6MIm][Tf2N]体系的气液平衡关系,此理论在一定程度上可以证明SO_2-ILs体系的溶解性归根结底是由熵效应引起的。
【学位授予单位】:天津大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:X701.3

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