影響亞鈉循環法吸收過程的因素分析

吳衛濤 王雯雯 郝媛（陜西省石油化工研究設計院，陜西 西安 710054）

影響亞鈉循環法吸收過程的因素分析

吳衛濤 王雯雯 郝媛（陜西省石油化工研究設計院，陜西 西安 710054）

亞鈉循環法是煙氣脫硫技術中的一種，主要作用就是脫除煙氣中的硫元素，避免形成硫化物對環境造成污染。在采用該方法進行脫硫時，存在許多因素影響著脫硫的效果，比如吸收液的濃度及其酸堿度值，還有塔口的二氧化硫的濃度等，對這些因素進行分析，對于增加亞鈉循環法的脫硫效果具有較高的參考價值。

亞鈉循環法；脫硫；因素分析

亞鈉循環法在國際上被稱為威爾曼羅德法，以研發該方法的公司命名。亞鈉循環法的工作原理是以亞硫酸鈉作為吸收劑，當溫度低于60攝氏度時，亞硫酸鈉會與煙氣中的二氧化硫發生化學反應，最終生成亞硫酸氫鈉，當其濃度達到一定程度時，再將其送入蒸發器，對其進行加熱促使其發生分解，就可以得到比較高濃度的亞硫酸鈉和二氧化硫，從而實現亞硫酸鈉的循環利用，同時收集的二氧化硫可以用作生產硫酸的原材料[1]。總的來說，亞鈉循環法脫硫可以實現吸收劑的循環使用，效率也比較高，耗能少，最重要的是反應生成的亞硫酸鈉和亞硫酸氫鈉的溶解性都比較好，不會造成管道的堵塞，并且其中電離出來的鈉離子作為正價離子，不會致使銨根離子的揮發，造成氨霧污染環境。雖然二氧化硫銷路較少，但是可以將其用作生產硫磺的原材料，只是實際生產中成本較高。

1 亞鈉循環法脫硫方案

脫硫吸收的裝置設置時采用了兩個吸收塔，都有一定的填料，用20%的亞硫酸鈉溶液作為吸收液。對自制的煙氣進行脫硫操作，首先使用風機將煙氣吸入塔1的底部，然后煙氣由于空氣浮力的作用會向上游動與吸收液接觸，發生反應，之后從塔2的底部進入塔內，吸收過程結束之后再從塔頂排出。

2 運行各部分對吸收過程的影響

結合實踐和理論知識進行分析，實際上，采用亞鈉循環法進行脫硫時，整個吸收過程受到諸多因素的影響，其中包括吸收液的濃度及其酸堿度值，也包括塔口的二氧化硫的濃度等，筆者也將通過實驗結合實踐經驗進行具體分析。

2.1 吸收液的濃度

首先是對吸收液的初始濃度的選擇，初始濃度對于實驗的影響也非常大，主要體現在脫硫效果方面。吸收液濃度過高有可能造成管道的堵塞，濃度過小，會使脫硫效果降低的比較快。已有的文獻表明，亞鈉循環法要發揮最好的脫硫效果，需要將吸收液的初始濃度控制在5%-10%之間。實驗數據顯示，亞硫酸鈉的溶解度先是與溫度變化成正比，當溫度達到40攝氏度附近時，其溶解度也達到最大，當溫度高于40攝氏度之后，其溶解度呈下降趨勢[2]。因此，在吸收過程中對溫度的控制十分重要。吸收液的配置主要在常溫下進行，吸收過程中的溫度肯定要高。因此，常溫下配置吸收液時，要適當的提升吸收液的質量分數。

2.2 吸收液的酸堿度

利用亞鈉循環法脫硫時，隨著亞硫酸鈉溶液不斷吸收二氧化硫，會發生化學反應，亞硫酸鈉與之反應后生成亞硫酸氫鈉。所以，溶液的酸堿度是一直發生變化的，其成分也在不斷發生變化。實驗顯示，當總堿比約為0.5時，吸收液中的溶質全部是亞硫酸鈉，其酸堿度值為10.4.而當總堿比約為1時，溶質全部變成了亞硫酸氫鈉，其酸堿度值為4.2。這種轉變伴隨著溶液酸堿度值的下降，基于此，可以通過測量溶液的酸堿度值來確認吸收進行的程度。

2.3 塔出口的二氧化硫濃度

吸收過程也會造成塔出口二氧化硫濃度的變化，出現轉折之后，二氧化硫的濃度會逐漸增大。實驗顯示，在吸收過程中不適用任何吸收助劑的情況下，酸堿度值高于7.2時，吸收二氧化硫的效果最好，幾乎全部被吸收。之后，酸堿度值會呈下降的趨勢，塔出口的二氧化硫的濃度也會顯著的提升。當酸堿度值降到6.7左右時，塔口的二氧化硫濃度達到了污染物的排放極限標準。在添加有機胺之后，當酸堿度值也為6.7左右時，二氧化硫的濃度就會非常的小，接近于0，之后會有明顯的提高。因此，實驗結果表明加入吸收助劑可以有效增強吸收液的吸收能力。抑制酸堿度的降低。

2.4 入塔濃度的差異

在實驗過程中，設置了不同范圍的二氧化硫入塔濃度。結果發現，二氧化硫的入塔濃度與尾氣排放的濃度呈很強的正比關系，其函數圖像呈一次函數的形式，具有明顯的線性相關關系。二氧化硫的入塔濃度升高時，尾氣排放的濃度隨之升高，降低時亦是如此。總的來說，亞鈉循環法吸收二氧化硫時，能夠實現靈活操作，在吸收過程中如果二氧化硫的濃度發生明顯的變動，調整之后，依然可以保證煙氣的凈化程度。

3 結語

本文通過實驗結合實踐經驗，得出以下結論：首先，使用亞鈉循環法脫硫時，濃度選擇控制在20%附近，吸收效果最佳；其次，吸收液的酸堿度值的變化反映了其組成成分的變化，通過測量酸堿度值可以推測吸收的進度；再次，在吸收液中加入助劑能夠有效增強吸收液的吸收能力，并能提高其利用效率；最后，亞鈉循環法在運用中具有較好的彈性，能夠確保凈化目標的實現。

[1]郝媛,吳衛濤,王雯雯.影響亞鈉循環法吸收過程的因素分析[J].化學工程師,2016,30(8):8-10.

[2]蔣利橋,趙黛青,陳恩鑒.亞硫酸鈉循環法煙氣脫硫工藝實驗研究[J].熱能動力工程,2005,20(4):384-386.

吳衛濤(1986-)，男，漢，陜西西安，工程師，碩士，研究方向：含硫廢氣脫硫