钢铁行业除尘灰脱除模拟烟气中的二氧化硫及制备聚合硫酸铁的研究

发布时间：2020-05-06 10:32

【摘要】：本文首先分析了各种常见的二氧化硫脱除技术,提出了以除尘灰作为脱硫剂的方法;采用了多种表征手段对除尘灰的物相以及成分进行了分析,另外又通过实验对反应后上清液合成聚合硫酸铁的可能性进行实验验证.为了考察炼铁烧结除尘灰作为脱硫剂的效果,研究了除尘灰湿法脱硫过程中固液比、氧气含量、吸收剂温度、气体流速、进口二氧化硫浓度、搅拌速率6个因素对脱除二氧化硫效率的影响效果。通过单因素实验,以脱除二氧化硫效率大于90%的时间作为指标对效果进行分析。结果表明:最佳反应温度为25℃;随着温度不断升高,二氧化硫溶解度持续降低,脱硫剂对二氧化硫脱除能力降低;气体流量增加,二氧化硫在吸收剂中停留时间变短,导致脱除率降低;固液比增加,二氧化硫与除尘灰接触率也随之增大,脱除二氧化硫脱除率也增大;进口二氧化硫质量浓度提高消耗液相中的OH~-增加使反应速率减慢,不利于对二氧化硫的去除。另外二氧化硫浓度增加则溶解分数减小,吸收率也会随之降低;搅拌速度的加快使得气泡破碎加重,增加了气液接触面积,使烧结灰均匀的悬浮在液相中,与溶液中的二氧化硫迅速反应,有利于二氧化硫的吸收。氧气含量增加,有利于氧气的溶解,增加了化学反应的推动力,有利于二氧化硫吸收反应的进行。除尘灰对含二氧化硫气体具有较好的脱硫效果,有一定的应用前景。以除尘灰脱硫上清液为基础,并以硫酸亚铁及硫酸补充硫酸根,通过过氧化氢进行氧化制备聚合硫酸铁。通过调整反应温度,反应物投加速率等因素实现对亚硫酸铁氧化为硫酸铁以及硫酸铁聚合的控制。
【图文】：

昆明理工大学硕士毕业论文71：增压风机2再热器3：吸收塔4氧化风机5搅拌器6除雾器7循环泵8石膏排除泵9石膏旋流器10：粉仓11：吸收浆液箱12：皮带机13:废水泵14废水旋流器图2.1石灰石-石膏喷淋塔工艺系统石灰石湿法脱硫的反应原理为将工业烟气通入吸收塔,烟气中的二氧化硫与石灰石反应生成亚硫酸钙,再被鼓入的空气氧化，当完成氧化后所形成的晶体达到所需的尺寸时,将浆液送入脱水系统，制成副产品石膏。石灰石/石膏法作为应用最为广泛的脱硫技术的优缺点也是比较明显的，首先是其脱硫效率较高，可达95%以上，同时其技术较为成熟，运行流畅可靠。并且作为原料的石灰石来源较为广泛廉价，其反应产物石膏也可作为建筑材料等资源化利用。其缺点为初期投资及后续运行成本过高，并且占地面积较大对土地资源浪费较为严重，反应产生工业废水也较难处理[59-62]。2.2.2双碱法双碱法是利用纯碱进行脱硫[59-62]，利用氢氧化钠溶液作为脱硫剂，将脱硫剂通入吸收塔内与烟气中二氧化硫进行反应生成亚硫酸氢盐，然后将亚硫酸氢盐经再生池还原成氢氧化钠后，重新加入吸收塔内作为吸收剂循环使用。双碱法同石灰石法反应机理大体相近，主要发生的反应为二氧化硫在吸收塔内与碱液进行反应，反应方程式如下：脱硫过程：Na2CO3+SO2→Na2SO3+CO2↑（2-6）2NaOH+SO2→Na2SO3+H2O（2-7）Na2SO3+SO2+H2O→2NaHSO3（2-8）

昆明理工大学硕士毕业论文8再生过程：Ca(OH)2+Na2SO3→2NaOH+CaSO3（2-9）Ca(OH)2+2NaHSO3→Na2SO3+CaSO3+1/2H2O+3/2H2O（2-10）氧化过程：CaSO3+1/2O2→CaSO4（2-11）CaSO3+1/2H2O+1/2O2→CaSO4+1/2H2O（2-12）图2.2双碱法脱硫工艺系统双碱法由于脱硫剂碱性强，吸收二氧化硫后反应产物亚硫酸氢盐相比硫酸盐溶解度更高，堵塞结垢等问题并不突出，同时提取的石膏纯度也较高，其缺点为反应过程中消耗的氢氧化钠或其他碱需要维持不断的进行补充，增加成本，反应产生的硫酸钠对石膏质量也会造成影响。2.2.3氨法氨法烟气脱硫，，是以氨基物质作为脱硫剂，将氨基物质通入吸收塔内与烟气中二氧化硫进行反应脱除烟气中的二氧化硫，产物为硫酸铵[63-66]。氨法烟气脱硫技术也成功完成了商业化应用。该工艺在能够高效脱硫的同时又可以净化部分氮氧化物。氨法脱硫有Walther、AMASOX、GE、NKK等工艺。氨法烟气脱硫工艺过程普遍理解为三个环节：首先为脱除二氧化硫其次处理中间产物，最后生产副产品。根据脱硫环节和副产物的区别又可分为氨肥、氨酸
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X757;TQ317

【参考文献】

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5 刘娜;周健;任越;尚宇;董丽娜;冯燕;吕婧;;浅谈二氧化硫污染控制技术[J];中国新技术新产品;2014年08期

6 王伟;徐宏建;李浩然;王书芳;;可再生型有机胺烟气脱硫技术及催化氧化研究[J];山东化工;2014年04期

7 金磊;吴韬;;可再生吸收剂的烟气脱硫技术[J];山东化工;2014年03期

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10 郑建新;王义兵;何勇;;武钢四烧氨法烟气脱硫工程自动化控制技术的应用[J];烧结球团;2013年01期

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5 陈美秀;石灰石—石膏湿法脱硫装置节能减排优化设计的研究[D];浙江大学;2012年

6 吴宇;低浓度二氧化硫烟气治理与单质硫回收的新方法研究[D];中南大学;2011年

7 何义;铁基离子液体湿法氧化硫化氢脱硫新工艺研究[D];北京化工大学;2010年

8 蒋新民;钢铁厂烧结机头电除尘灰综合利用[D];湘潭大学;2010年

9 樊兆燕;工业废弃物用于湿法脱硫的试验研究[D];山东大学;2008年

10 蒋思国;石灰石—石膏湿法烟气脱硫技术及其应用[D];西南交通大学;2007年

本文编号：2651131