硫氧化物治理方法

硫氧化物治理方法資料來源：2012-5-14應(yīng)用排煙脫硫、燃料脫硫和高煙囪排放等方法，減輕或控制工業(yè)廢氣中硫氧化物對環(huán)境的污染。硫氧化物是大氣的主要污染物之一，硫氧化物治理也是迫在眉睫，硫氧化物是無色、有刺激性臭味的氣體，它不僅危害人體健康和植物生長，而且還會腐蝕設(shè)備、建筑物和名勝古跡。它主要來自含硫燃料的燃燒、金屬冶煉、石油煉制、硫酸(H2SO4)生產(chǎn)和硅酸鹽制品焙燒等過程。廢氣中的硫氧化物主要有二氧化硫(SO2)和三氧化硫(SO3)。全世界每年向大氣排放的SO2約為1.5億噸。SO3只占硫氧化物總量中的很小部分，排至大氣的SO2可緩慢地被氧化成SO3，其數(shù)量取決于氧對SO2的氧化速度。SO3毒性10倍于so2。燃燒過程中,so3生成量，取決于燃燒的溫度、時間和燃料中含的金屬化合物的催化作用。通常燃燒形成廢氣中的SO3量約為硫氧化物總量的1.0?5.0%。SO2治理除采用無污染工業(yè)或少污染工藝技術(shù)外，還有三種方法，即排煙脫硫、燃料脫硫和高煙囪排放。這些方法通常也適用于SO3的治理。排煙脫硫從燃料燃燒或工業(yè)生產(chǎn)排放的廢氣中去除SO2的技術(shù)出現(xiàn)于19世紀(jì)80年代。1884年英國有人用石灰水在洗滌塔中吸收燃燒硫磺形成的SO2,回收硫酸鈣(CaSO4)。1897年日本本山冶煉廠用石灰乳【Ca(OH)2】脫除有色金屬冶煉煙氣中高濃度SO2(SO2濃度大于3%)，脫硫率為21?23%。1930年英國倫敦電力公司完成了用水洗法脫除煙氣中低濃度SO2(SO2濃度小于3%)的研究工作，并在泰晤士河南岸巴特西電站，建造一套用泰晤士河水調(diào)制白堊料漿洗滌煙道氣中SO2的裝置。排煙脫硫的方法有80多種，按使用的吸收劑或吸附劑的形態(tài)和處理過程，分為干法和濕法兩大類。干法用固態(tài)吸附劑或固體吸收劑去除煙氣中的SO2的方法。此法雖然出現(xiàn)較早，但進(jìn)展緩慢，如美國和日本只有少數(shù)幾套干法排煙脫硫工業(yè)裝置投產(chǎn)。中國湖北省松木坪電廠采用活性炭吸附電廠煙氣中SO2已試驗成功。干法排煙脫硫存在著效率低、固體吸收劑和副產(chǎn)物處理費事、脫硫裝置龐大、投資費用高等缺點。目前在工業(yè)上應(yīng)用的干法排煙脫硫主要有石灰粉吹入法、活性炭法和活性氧化錳法等。 石灰粉吹入法:將石灰石(CaCO3)粉末吹入燃燒室內(nèi)，在1050r高溫下,CaCO3分解成石灰(CaO)，并和燃燒氣體中的SO2反應(yīng)生成CaSO4。CaSO4和未反應(yīng)的CaO等顆粒由集塵裝置捕集。吹入的石灰石粉通常為化學(xué)計量的2倍。此法脫硫率約為40?60%。活性炭法：用多孔粒狀、比表面積大的活性炭吸附煙氣中SO2。由于催化氧化吸附作用,SO2生成的硫酸附著于活性炭孔隙內(nèi)。從活性炭孔隙脫出吸附產(chǎn)物的過程稱為脫吸(或解吸)。用水脫吸法可回收濃度為10?20%的稀硫酸；用高溫惰性氣體脫吸法可得濃度為10?40%的SO2；用水蒸汽脫吸法可得濃度為70%的SO2?；钚匝趸i法(DAP-Mn法)：用粉末狀的活性氧化錳(MnO.nH2O)在吸收塔內(nèi)吸收煙氣中的SO2,其流程如附圖。在這一過程中，有部分MnO.nH2O生成硫酸錳(MnSO4)。MnSO4同泵入氧化塔內(nèi)的NH3(氨)和空氣中的O2作用，再生成MnO.nHQ可循環(huán)使用。此法回收產(chǎn)物為硫酸銨【(NH4)2SO4】。此外，還有氧化銅法、熔融鹽法、催化氧化法和催化還原法等，但應(yīng)用不多。濕法用液態(tài)吸收劑吸收煙氣中的SO2的方法。濕法排煙脫硫裝置具有投資比較小、操作維護(hù)管理較容易、反應(yīng)速度快、脫硫效率高等優(yōu)點，所以近年來興建的大多是這種脫硫裝置。濕法排煙脫硫根據(jù)使用吸收劑的種類或副產(chǎn)物的不同可分為：氨吸收法、石灰石或石灰乳吸收法、氧化鎂(MgO)吸收法、鈉(鉀)吸收法和氧化吸收法等。氨吸收法：用氨水吸收煙中的SO2,生成亞硫酸銨【(NH4)2SO3】和亞硫酸氫銨(NH4HSO3)。此法最早用于冶煉煙氣脫硫。因氨蒸汽分壓較高，在脫硫過程中，氨有損失，當(dāng)吸收液在50GpH值大于6時，吸收液中的(NH4)2SO3和NH4HSO3易生成微粒狀白煙；當(dāng)pH值小于6時，白煙消失，NH3的損失減小，但SO2的吸收率降低。為提高吸收率,應(yīng)不斷補(bǔ)給氨水以控制吸收液的pH值在6左右。NH3法吸收生成的(NH4)2SO3和NH4HSO3經(jīng)氧化可得(nh4)2so4。對吸收SO2后的吸收液采用不同的處理方法，可回收不同副產(chǎn)物。根據(jù)回收的副產(chǎn)物不同，氨吸收法可分為：①氨-硫酸銨法：在吸收液中加入氨水可生成(NH)SO，在氧化塔中用空氣加壓氧化,可回收(NH)SO；在吸收液中加入HSO，則得到\???Afr\ '***q, IJ?II/J7―i~?- 7IJ-l/_1~--|J, 7 l/Vy1■■Ajrs a* I—1—1l/VIl/vIIJ-l/ *■■■q'■■■* j,X>-JJ7 -i42 3 42 4 2 4(NH4)2SO4,并回收濃SO2。②氨一石膏法:用氨水調(diào)整吸收液的pH值，在氧化生成(NH4)2SO4的溶液中加入Ca(OH)2生成CaSO4和氨水，氨水為吸收劑可循環(huán)使用。③蒸汽解吸法：吸收液減壓加熱使NHHSO分解，生成例電)夕0平同時回收濃SO。分離出(NH^SOq結(jié)晶后4 3 42 3 2 42 3的溶液返回作循環(huán)吸收液。④氨-硫磺回收法:加熱使吸收液濃縮，可分解出S02、nh3和水蒸汽的混合氣體，在混合氣中加入還原氣體h2s，可回收單體硫。石灰石或石灰乳吸收法：以CaCO3粉末和Ca(OH)2為吸收劑脫去煙氣中的S02,副產(chǎn)物為CaSO4?2H2O。石灰乳吸收法對S02的吸收效率取決于吸收液的pH值和吸收時液氣比。如吸收液pH值近于6,液氣比大于4,脫硫率達(dá)90%以上。石灰乳濃度通常為5?15%,石灰乳濃度增高，吸收速度降低。氧化鎂吸收法：用pH值為8?8.5的5%MgO，乳濁液為吸收劑，回收煙氣中S02。Mg(OH)2吸收液與煙氣中S02反應(yīng)生成物經(jīng)脫水、干燥后，成為晶體狀的亞硫酸鎂和硫酸鎂?？刹捎脼r青焦煅燒，回收MgO和高濃度S02。MgO用水調(diào)制成乳濁液可循環(huán)使用，高濃度S02可制H2SO4和單體硫。鈉(鉀)吸收法:以氫氧化鈉(NaOH)、氫氧化鉀(KOH)或碳酸鈉(Na2CO3)、碳酸鉀(K2CO3)等堿性溶液為吸收劑吸收煙氣中S02,生成亞硫酸鈉(Na2SO3)和亞硫酸氫鈉(NaHSO3),或亞硫酸鉀和亞硫酸氫鉀。在工業(yè)裝置上多用NaOH或Na2CO3作為吸收液。吸收液吸收S02后有多種處理方法。主要有拋棄法、直接利用法和回收法。拋棄法是將含亞硫酸鹽的吸收液經(jīng)氧化直接排入環(huán)境。直接利用法是將含Na2SO3的吸收液輸送造紙廠去蒸煮紙漿?；厥誑a2SO3和Na2SO4法是用NaOH調(diào)整吸收液的pH值，并濃縮吸收液，從中析出Na2SO3；也可用NaOH調(diào)整吸收液的pH值，經(jīng)空氣氧化，使Na2SO3氧化成Na2SO4，再濃縮析出Na2SO4?；厥諠釹02法是把含NaHSO3的溶液的pH值控制在5.8?6間,加熱分解回收高濃度S02,生成的Na2SO3結(jié)晶加水再生循環(huán)使用。回收CaSO4法是在吸收液中加入CaCO3粉末或Ca(OH)2攪拌，進(jìn)行復(fù)分解反應(yīng)生成Na2SO3和CaSO3，經(jīng)空氣氧化可回收CaSO4。氧化吸收法：在液相中用氧化劑或以鐵離子為催化劑，以空氣為氧化劑，使S02氧化成S03,再用H2SO4吸收S03。如用次氯酸鈉(NaClO)氧化劑吸收S02，生成H2SO4和NaCl，吸收液加入Ca(OH)2可回收CaSO4，回收CaSO4后吸收液電解可再生NaClO循環(huán)使用。新的排煙脫硫技術(shù)，如冷凍脫硫、海水脫硫、電子射線脫硫和膜分離技術(shù)脫硫，以及從煙氣中同時脫除硫氧化物和氮氧化物等正在探索中。燃料脫硫大氣的S02污染主要是含硫燃料燃燒造成的。為防止污染，可使用低硫燃料。一般來說凈化后的氣體燃料(如低硫天然氣、焦?fàn)t煤氣、高爐煤氣和發(fā)生爐煤氣)都是低硫燃料，直接燃燒基本上不會造成S02污染。固體燃料和液體燃料的含硫量因產(chǎn)地而異。一噸煤含5?50公斤硫；一噸原油含5?30公斤硫，重油的含硫量高于原油1.5?2倍。燃燒形成的S02為可燃硫量的2倍。因此，預(yù)先對燃料脫硫，是防止大氣硫氧化物污染的基本方法之一。高煙囪排放利用自然凈化能力控制煙氣中S02對環(huán)境污染的方法。高煙囪排放有利于煤煙中二氧化硫在大氣中的