煙氣脫硫處理技術研究進展

邵魯華，黃 沖，潘 一，楊雙春

（遼寧石油化工大學，遼寧 撫順 113001）

煙氣脫硫又稱“排煙脫硫”“煙道氣脫硫”，是工廠排放廢氣前必須要進行的一項處理工藝，它可以減少二氧化硫的排放量，以減少對大氣環境的污染。2012年我國發布的《國務院關于印發國家環境保護“十二五”規劃的通知》重點指出:燃煤機組與脫硫設施要同步建設，未按規定執行的，要加快淘汰或建設脫硫設施，煙氣脫硫設施要按照規定取消煙氣旁路；全面控制鋼鐵行業SO2排放總量，推進燒結機煙氣脫硫技術的實施，燒結機與脫硫脫硝設施應配套建設。國內外學者目前對煙氣脫硫的研究多集中在脫硫劑脫硫機理、再生性能、提高脫硫劑的利用率和脫硫率的研究上。筆者介紹了兩類脫硫劑的最佳作用條件，脫硫方法，如氧化鋅法[1]、醇胺類離子液體法、雙堿法等。并對煙氣脫硫今后的發展方向提出了建議，以期為相關研究提供參考

1 煙氣脫硫處理技術研究

1.1 堿性溶液脫硫技術

1.1.1 醇胺類離子液體法

醇胺類離子液體法就是以醇胺類離子液體為脫硫劑的一種煙氣脫硫技術。翟林智等[2]研究了一種乙醇胺乳酸鹽離子液體煙氣脫硫方法。結果表明，水浴微波法合成離子液體，離子液體的產率在90%以上。進行煙氣脫硫時，吸收溫度為25 ℃時，吸收的n(SO2)/n(離子液體乙醇胺乳酸鹽)=1.063，T解吸= 90 ℃，t解吸=60 min；作者還發現，水浴微波法可以加速SO2的解吸。韓芳[3]研究了以聚乙二醇-400(PEG-400)和聚乙二醇-水體系(PEGW)作為脫硫劑的脫硫方法。結果表明PEG對SO2有很強的吸收能力，PEG-400的吸收能力是乙二醇吸收能力的10倍左右，這可能是由于PEG中羥基氫原子與SO2氧原子形成的氫鍵締合作用。PEG 質量含量為85%左右時，體系可能形成由氫鍵締合而成的特殊結構，這種結構可能不利于SO2的吸收。呂芳[4]研究了一種乙醇胺甲酸鹽離子液體煙氣脫硫方法。結果發現，收率與反應時間呈現正相關，24 h時摩爾收率達到92.37%。整體考慮最終選擇20 h為最佳反應時間。

1.1.2 石灰石(石灰)/石膏法

石灰石(石灰)/石膏法就是以石灰石(石灰)/石膏為脫硫劑的一種煙氣脫硫技術。夏迎迎等[5]研究了一種以天然石灰石為脫硫劑，在固定床上進行高溫脫除硫化氫的方法，結果表明，石灰石（0.38～0.83 mm）可達到最佳脫硫效果；硫化氫出口速度為3.0 cm/s，最佳的操作溫度為850 ℃。劉昌齊等[6]研究了石灰石半干法燒結煙氣脫硫方法，結果表明，此方法可以達到90%以上的脫硫率，同時可以有效地除塵；生成干態石膏副產物，其中含有5%以下的H2O、80%以上的CaSO4，可有效回收利用；脫硫系統不會對燒結生產產生影響，對燒結工況有很強的適應性。禾志強等[7]利用石灰石–石膏法脫硫裝置(煙氣處理量為1.1×106m3/h)，進行了有機酸添加劑強化脫硫性能的研究。結果表明，把7 mmol/L有機酸添加劑DBA投放到吸收塔中，脫硫效率可由90.3%提高至95.7%，脫硫反應產物石膏中CaCO3含量由4.12%降至0.56%。加入DBA后，在漿液pH為4.0時，脫硫效率仍高于95%；2臺漿液循環泵運行時，液氣比為9.5 L/m3，脫硫效率高于92%。

1.1.3 雙堿法

雙堿法是利用氫氧化鈉溶液作為啟動脫硫劑，促使脫硫劑循環再生的一種脫硫技術。宋存義等[8]研究了影響雙堿法再生過程的主要操作參數，實驗結果表明: Na2SO3濃度0.3和0.4 mol/L時，最佳再生條件為溫度50 ℃、攪拌速率500 r/min、再生反應時間1 min.反應后的Ca(OH)2含量大約是34%。王永剛[9]研究了一種將雙堿法用于旋轉填充床的脫硫方法。結果表明，最佳工藝條件是:1 200～1 600 r/min的旋轉填充床的轉速、0.1 mol/L的NaOH溶液、3～4 L/m3的液氣比、0～5×10～3 mg/m3的SO2進口質量濃度。在這種條件下，SO2的脫除率可以達到99%以上，出口SO2質量濃度低于50 mg/m3。裴洪禮等[10]以電石渣漿液或電石渣（干渣）和液堿作為脫硫劑，開發脫硫新工藝，達到了以廢治廢經濟高效脫除二氧化硫的目的。結果表明，脫硫效率可達95.4%。

1.1.4 金屬氧化物法

金屬氧化物法是一種以金屬氧化物作為脫硫劑的脫硫技術。位朋等[11]研究了一種以赤泥作為脫硫劑應用于工業廢氣脫硫的方法，并分析參與的主要化學反應吉普斯函變。結果表明:最佳工藝條件為赤泥漿液pH≥7.2，SO2吸收率可達87%。赤泥法脫硫具有工藝簡單、吸收率高、操作方便等優點，能夠實現以廢治廢、經濟高效的目的。鄧仁昌等[12]研究了一種氧化鋅吸收-電解廢液分解處理二氧化硫的工藝，該工藝以冶煉廠鋅系統產生的氧化鋅煙塵為吸收劑，處理錫系統產生的低濃度二氧化硫煙氣。結果表明最佳工藝條件為液固比為6:1、pH 為5.0、二氧化硫進口濃度為13 g/m3、液氣比為4.5%、空塔氣速4.8 m/s，此時有95.1%吸收效率。麻芳[13]運用直接沉淀法和微波水浴加熱法相結合的方法制備出了納米氧化鎂粉體，此種粉體具有結晶良好、比表面積大的特點，并研究它的脫硫效率，結果表明最佳工藝條件為 O2含量為 7.5%、煙氣溫度為 150 ℃、床層高度為 5 cm、SO2濃度為 2 000 mg/m3、NO 濃度為 500 mg/m3，吸附 60 min 內檢測脫硫效率可保持在98.03%左右。

1.2 膜吸收煙氣脫硫技術

1.2.1 生物膜法

生物膜法是一種利用生物膜吸附SO2等含硫物質的脫硫技術。蔣磊等[14]以多面空心球為載體實現了氧化亞鐵硫桿菌的固定化。固定化生物膜具有孔隙率高，比表面積大的特點，有利于細菌的吸附及SO2的脫除。結果表明，最佳工藝條件為煙氣流量1.0 m3/h、SO2入口濃度1 000 mg/m3以下、循環液流量40～60 L/h。毛永楊等[15]研究了一種采用生物膜填料塔處理高溫煙氣中二氧化硫的方法，結果表明，生物膜填料塔能夠在有效地去除高溫煙氣中的二氧化硫的同時還能脫硝，最佳工藝條件為pH=1.5、65 ℃循環液流量4.0～7.0 L/h、停留時間150 s、二氧化硫進氣質量濃度2 000～3 000 mg/m3，此時，二氧化硫的脫除率可達99.9%以上。張書平等[16]對多面空心球填料生物膜滴濾塔的啟動過程進行了研究。結果表明，掛膜初期，培養液溫度和進口氣體流量對掛膜影響較大，最佳工藝條件為溫度25 ℃、流量0.1 m3/h，此時掛膜效果較好，生物膜滴濾塔連續運行19 d 后啟動成功。

1.2.2 非生物膜法

非生物膜法是一種利用非生物膜吸收 SO2的脫硫技術。崔振東[17]自制了一種聚丙烯中空纖維膜接觸器，吸收液選用海水循環冷卻系統排放的濃海水，并對脫硫率進行了研究，結果表明:當吸收液流量為10 L/h、煙氣流量為1 000 L/h 時，脫硫率與海水的濃縮倍數呈正比。呂強三等[18]研究了乳狀液膜的脫硫機理，以蘭-113B 作為表面活性劑，氫氧化鈉為內相試劑，煤油作為膜溶劑，結果表明，最佳工藝條件為，內相NaOH 溶液濃度為0.10 mol/L、表面活性劑L113B 用量為3%(V/V) 、外相液pH 為8、油內比為5∶5、攪拌速度為400 r/min、乳水比為1∶5，此時煙氣脫硫效率可達98.5%以上。肖耀等[19]研究了麻石水膜法在煙氣脫硫除塵中的應用。結果表明該脫硫技術對燃煤含硫量適應性較強，在脫硫的同時還可達到除塵的效果，除塵效率可達到98 %～99 %，可以做到脫硫除塵一體化。

2 結 論

煙氣脫硫是大氣污染防治中的一個重要課題，筆者對近年來國內外脫硫技術的研究機理和發展現狀進行了綜述。國外對煙氣脫硫工藝的研究已相當成熟，而我國在這方面的研究工作還處于起步階段，企事業還沒有充分認識到煙氣脫硫的重要性。筆者建議今后需要圍繞以下幾個方面開展工作:脫硫劑再生性能的研究，新型綠色高效脫硫劑的研發，脫硫設備的研制與革新。

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［3］ 韓芳.聚乙二醇-水體系吸收二氧化硫的氣液平衡研究[D].呼和浩特:內蒙古工業大學，2009.

［4］ 呂芳.堿性離子液體的制備和脫硫性能的研究[D].石家莊:河北科技大學，2009.

［5］ 夏迎迎，付煒，田大林,等.石灰石高溫煤氣脫硫的試驗研究[J].環境工程學報，2009，3(11):2026-2030.

［6］ 劉昌齊，廖繼勇，吳毅.石灰石半干法燒結煙氣脫硫技術中試研究[J].燒結球團，2009，34(06):11-14.

［7］ 禾志強，周鵬，張銘,等.有機酸添加劑在石灰石 石膏法脫硫中應用的試驗研究[J].中國電機工程學報，2011，31(23):34-40.

［8］ 宋存義，周向.雙堿法用于燒結煙氣脫硫中再生實驗的研究[J]. 環境工程，2012，30(03):127-130.

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［10］ 裴洪禮，宋華福. 電石渣鈉鈣雙堿法在鍋爐煙氣脫硫中的應用[J].中國氯堿，2012(02):26-28.

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［14］蔣磊，陶語若，沈超,等.燃煤煙氣微生物循環脫硫工藝研究[J].金屬礦山，2009(12):138-141.

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［16］張書平，李茹，崔心水.脫硫生物膜滴濾塔啟動實驗研究[J]. 西安工程大學學報，2010，24(05):598-601.

［17］崔振東.膜吸收法濃海水煙氣脫硫試驗研究[D].青島:中國海洋大學，2010.

［18］呂強三，胡金山，李紅霞. NaOH為介質的乳狀液膜煙氣脫硫[J].河北理工大學學報，2010，32(03):67-70.

［19］肖耀，任蕓蕓. 麻石水膜法在煙氣脫硫除塵中的應用[J].廣東化工，2012，39(04):45-46.