煙氣脫硫溶液中硫酸根的去除

2014-04-12 01:52:36邱正秋黎建明任艷麗王建山張小龍

化工環保 2014年2期

邱正秋，黎建明，任艷麗，王建山，張小龍

（攀鋼集團研究院有限公司釩鈦資源綜合利用國家重點實驗室，四川攀枝花 617000）

燒結煙氣有機胺法脫硫工藝是指采用有機胺脫硫溶液，首先在低溫條件下對燒結煙氣中的SO2進行富集，然后在高溫下解析出高純SO2，副產工業級硫酸或高純硫磺，生產過程中脫硫溶液可循環利用［1-2］。由于攀鋼集團燒結煙氣中SO3含量高，粉塵中含有鈉等金屬元素，在運行過程中，脫硫溶液中的累積速率快、累積量大，導致脫硫溶液易失效、設備腐蝕加速［3］。脫硫溶液中的去除效果直接影響燒結煙氣中SO2的脫除效果。

1 實驗部分

1.1 試劑、材料和儀器

CaO，NaOH，Na2CO3：化學純。

煙氣脫硫溶液的組成見表1。

表1 脫硫溶液的組成 ρ，g/L

PH-3C型pH計：上海精密儀器廠；SRLX-4-13型硅碳棒馬弗爐：河南鑫科分析儀器有限國內公司；HP-400型數顯控溫不銹鋼加熱板：鹽城瑞高電熱設備有限公司；BSA224S-CW型分析天平：北京賽多利斯儀器系統有限公司；SH-III型循環真空泵：上海精密儀器廠；906型愛·智能系列全自動電位滴定儀：瑞士萬通中國有限公司；670型原子吸收光譜儀：日本島津公司。

1.2 實驗方法

1）石灰乳化學沉淀法：在室溫條件下，取煙氣脫硫溶液400 mL，用25%（w）的CaO溶液調節pH，攪拌，沉降靜置分層，抽濾，對濾液進行分析。

2）低溫結晶法：向200 mL煙氣脫硫溶液中加入一定量的NaOH溶液或Na2CO3溶液，將反應溫度由室溫降至7 ℃，冷卻結晶3 h，將結晶物洗滌，抽濾，對濾液進行分析。

1.3 分析方法

2 結果與討論

2.1 石灰乳化學沉淀法的實驗結果

在室溫、CaO溶液質量分數25%的條件下，反應pH對石灰乳化學沉淀法的去除率的影響見圖1。由圖1可見：隨pH的增大，的去除率均逐漸增加，且的去除率大于的去除率，這是因為二者的溶度積（Ksp）有差別，Ksp（CaSO4）=9.1×10-6，Ksp（CaSO3）=1.3×10-7，CaSO4會在溶液中進一步生成CaSO4·2H2O，而Ksp（CaSO4·2H2O）=1.3×10-4，Ksp（CaSO4）和Ksp（CaSO4·2H2O）均大于Ksp（CaSO3），故CaSO4較CaSO3更易溶于溶液中，CaSO3沉淀優先析出，導致的去除率大于；當pH=12時，的去除率為97.46%的去除率為59.51%；當pH＞12時，繼續增大pH，的去除率變化較小，說明此時已沉淀較為充分，而的去除率略有下降。

圖1 反應pH對石灰乳化學沉淀法和的去除率的影響●

2.2 低溫結晶法的實驗結果

在結晶溫度7 ℃、結晶時間3 h、NaOH加入量32.0 g/L、Na2CO3加入量84.8 g/L的條件下，不同低溫結晶法對去除率的比較見圖2。

圖2 不同低溫結晶法對去除率的比較

在結晶溫度7 ℃、結晶時間3 h的條件下，NaOH加入量對去除率的影響見圖3。由圖3可見：隨NaOH加入量的增加，的去除率逐漸增大、濾液的ρ（Na+）先減小后增大；當NaOH加入量為34.8 g/L時，的去除率為82.04%、濾液的ρ（Na+）為3.88 g/L；繼續增加NaOH加入量，濾液的ρ（Na+）顯著增加、的去除率略有增加。濾液ρ（Na+）的增加會對煙氣脫硫溶液的吸收與解吸帶來不利的影響。因此，選擇NaOH加入量為34.8 g/L較適宜。