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尿素添加剂湿法烟气同时脱硫脱氮研究

岑超平  
【摘要】:大气污染是二十一世纪人类社会生存和发展所面临的最严重问题之一。而最主要的大气污染物是随烟气排放的二氧化硫─SO_2(sulfur dioxide)和氮氧化物─NOX(nitrogen oxides)。烟气治理是控制SO_2 和NO_x 的有效方法,在各种烟气治理方法中,烟气同时脱硫脱氮技术有设备少、其投资小、运行费用低、效率高及小二次污染等优点逐渐成为烟气治理技术的发展方向。 实验所用吸收设备为在直径为4 厘米,乱堆?16 毫米的不锈钢金属鲍尔环的添料塔中进行,在本文实验条件下的泛点气速为2.0~1.5 米/秒。 首先从热力学理论上对尿素添加剂湿法烟气同时脱硫脱氮吸收反应的可行性和限度进行分析计算,结果表明:该吸收反应不仅是可行的,而且在通常情况下几乎可以100%地脱除SO_2和NO_x。 加入特定添加剂后可提高尿素湿法烟气同时脱硫脱氮吸收反应效率,对有机胺类、有机酸类、卤化物类、磷酸盐类及双氧水和二氧化钛等添加剂的促效作用进行研究选择,筛选出两种效果较好的添加剂―乙二胺和磷酸铵。进而探索以其作添加剂尿素湿法烟气同时脱硫脱氮吸收反应过程中添加剂的作用、吸收反应的特性、反应速率规律、反应机理以及各工艺条件对脱硫脱氮效率的影响,并用正交实验法优化出最佳工艺条件组合及对此进行验证。结果表明,添加剂在吸收反应过程中不参加吸收反应,只是通过缓冲作用和催化促效作用。SO_2和NO_x 在尿素水溶液中的吸收分别为伴有快速化学反应和伴有慢速化学反应的吸收,其吸收速率分别由气膜和气膜和液膜共同控制。无论是在单独脱硫、单独脱氮还是在同时脱硫脱氮吸收反应中,吸收剂尿素消耗速度方程均为线性,即吸收反应对吸收剂尿素均为零级反应。烟气同时脱硫脱氮吸收反应的速率常数大于烟气单独脱硫吸收反应的速率常数和烟气单独脱氮吸收反应的速率常数的和,这说明前者吸收反应过程中各反应有协同促效作用;吸收反应途径为: SO_2 吸收反应 SO_2+H_2O=H_2SO_3 H_2SO_3+(NH_2)_2CO+H_2O+0.5O_2=(NH_4)_2SO_4+CO_2 NO_x 吸收反应:


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