氨法烟气脱硫产物亚硫酸盐氧化的研究进展 危海涛 1 孙钧 2 \ue0011. 扬州环境资源职业技术学院\ue003 江苏扬州 225127\ue005 2. 扬州市洁源排水有限公司\ue003 江苏扬州 225004\ue002 摘 要\ue000 在氨法烟气脱硫工艺中\ue003 将副产物亚硫酸盐氧化成硫酸盐一直是氨法脱硫工艺工业化的瓶颈\ue003 也是该领域研究 的热点问题。 介绍了亚硫酸盐的传统氧化法和高级氧化法\ue003 以及国内外亚硫酸盐氧化动力学的研究进展\ue003 并对目前研究中出现 的问题和今后发展前景进行了分析。 关键词\ue000 氨法烟气脱硫\ue005 亚硫酸盐\ue005 氧化\ue005 动力学 Abstract\ue004 For ammonia flue gas desulfurization (FGD), the by-product sulfite to sulfate oxidation is very critical for industrial applications\ue003 so it has attracted much attention in the field of desulfurization. This paper reports some traditional and new technique to the oxidation of sulfite, and the research headway about the kinetics of the oxidizing sulfite in the home and overseas; at one time, analyses the problems about the actual research and the prospect and direction in the future. Key words\ue004 ammonia FGD; sulfite; oxidation; kinetics 中图分类号\ue000 X701文献标识码\ue000 A 文章编号\ue000 1674\ue0051021 \ue0012011 \ue002 09-0049-03 氧化效果的影响。传统方法研究的亚硫酸盐浓度一 般较低。日本曾对亚硫酸盐的直接氧化过程进行工 艺开发与研究\ue003硫酸铵和亚硫酸铵总盐含量约为 1 引言 由SO2 产生的酸雨给人类带来了巨大的环境和 经济损失\ue003因此烟气脱硫是我国目前大气污染控制 的紧迫任务。氨是比较理想的脱硫剂\ue003 但成本较高\ue003 同时副产品主要是不稳定的亚硫酸铵\ue003 易分解为 SO2 而造成二次污染。 如果能将亚硫酸盐氧化为硫酸盐\ue003 可作为氮肥\ue003 使亚硫酸铵变废为宝\ue003 同时大大降低氨 法脱硫总成本。 因此\ue003 开发出高效经济的亚硫酸铵氧 化工艺是氨法脱硫工艺实现大规模工业应用的关 键。 虽然亚硫酸盐氧化已经研究了几十年\ue003但是由 于该反应涉及传质和化学动力学等综合因素\ue003至今 还没有获得对其中机制的完全解释。氧化方法可归 纳为传统氧化法和高级氧化法两类\ue003同时氧化的浓 度也是从低浓 度向高浓度发展\ue003 以便更好地工业化 应用。 2 亚硫酸盐的氧化方法 2.1 传统氧化法 传统氧化法是指用空气或氧气作氧化剂氧化亚 硫酸盐。研究的角度一般是反应温度、 催化剂、 氧气 浓度、 亚硫酸根浓度、 硫酸根的浓度、 pH 值等因素对 \ue0061\ue007 13% 。 李伟等人采用氧气氧化法\ue003 得出的结论是\ue004 在高 浓度 \ue001 \ue006SO3 \ue007 >0.5 mol/L)下\ue003 亚硫酸铵的氧化速率随 亚硫酸根浓度的增加而降低\ue003硫酸根浓度的增加也使亚硫酸铵的氧化速率下降\ue0062\ue007。 吕早生等人采用单因素实验研究了亚硫酸铵初始浓度、 反应温度、 空气流量、 催化剂硫酸钴浓度等 因素对催化氧化亚硫酸铵效率的影响。 结果表明\ue004 低浓度亚硫酸铵较易氧化\ue003 亚硫酸铵浓度越高\ue003 氧化越困难\ue005 反应的最佳温度为 50 ℃\ue003 氧化速率随着空气 流量和催化剂硫酸钴浓度的增加而加快。通过正交实验确定最佳氧化反应条件为\ue004亚硫酸铵初始浓度 1.1 mol/L\ue003 催化剂硫酸钴浓度 0.015 mol/L\ue003 反应温度 50 ℃\ue0063\ue007。 其 他 传 统 氧 化 法 还 有 Charles H. Barron 和Harold A. O'Hern 采用快速混合的方法氧化亚硫酸盐\ue0064\ue007。 在用氧气直接氧化的情况下\ue003高浓度亚硫酸盐不能被迅速完全地直接氧化成硫酸盐\ue003要在较低浓 2- 收稿日期\ue000 2011\ue00505\ue00524\ue005 修订日期\ue004 2011-09-13。 作者简介\ue000 危海涛\ue003 男,1982 年生,助教\ue003 硕士研究生,主要从事等离子体及环境工程技术研究。 度下氧化后再浓缩\ue003 该工艺过程操作费用较高。 这也 是传统方法的一大弊端。同时要达到一定的氧化效 果\ue003传统方法反应时间一般较长\ue003也不利于工业应 用。 2.2 高级氧化法 高级氧化法是指氧化剂不再局限于常规的氧气 作为氧化剂\ue003 而是采用高级氧化技术氧化亚硫酸盐。 研究角度除了常规的温度、 pH 值、亚硫酸盐初始浓 度等因素\ue003 还有高级氧化技术产生羟基自由基的量\ue003 主要是改变产生羟基自由基的实验设备运行条件来 实现。 胡小吐等人采用流光放电法氧化亚硫酸铵\ue003 实 验研究了该氧化过程与溶液浓度、 放电功率密度、 溶 液 pH 值、 温度以及传质效率因子等各种参数的关系\ue003 得出的结论是\ue004 在亚硫酸铵摩尔浓度为 3 mol/L 时\ue003 可 以获得有实用价值的反应速率\ue003 摩尔能耗减低到 50 Wh/mol 以下\ue0065 -6\ue007。 任家荣等人采用的是气体放电法\ue003在溶液中放 电极后直接放电\ue003 原料采用的是亚硫酸钠。 实验中先 研究了空气氧化亚盐的氧化效率\ue003然后研究了高压 放电电压和频率对亚硫酸盐氧化的影响。得出的结 论是\ue004采用气体放电等离子体进行高浓度亚硫酸钠 氧化\ue003 在较低功耗下取得了较好效果\ue003 使用交直流叠 加电源\ue003亚硫酸钠的转化率随着交流电压的升高而 升高\ue003 在一定的频率范围内\ue003 改变频率对亚硫酸钠的 转化率影响不大高级氧化法的优点十分明显\ue004可以氧化高浓度 亚硫酸盐\ue003而且氧化相同浓度所需氧化时间比传统 氧化法少很多。 因此\ue003 高级氧化法是亚硫酸盐氧化工 业应用的趋势。 3 反应动力学研究 对于亚硫酸盐氧化反应动力学问题\ue003国内外已 研究了几十年\ue003 但仍未形成共识\ue003 目前还没有公认的 反应机理。