堿法脫除二氧化硫的工藝

申晨

摘要：當前可應用于工業脫除二氧化硫的工藝技術方法有很多，而本文那種所探討的是鈉堿法用于脫除工業生產煙氣中的二氧化硫的具體工藝方法，并測定在不同工況背景下二氧化硫的脫硫效率效果。

關鍵詞：二氧化硫脫除;鈉堿法;工業實驗;脫硫率;結果分析

運用鈉堿法用脫除工業煙氣中的二氧化硫，其操作條件為在pH=10～11的環境中，將堿液流量控制在140～160L/h左右，而SO2流量則控制在60～120mL/min范圍內，此時脫硫率可高達95%以上。這說明鈉堿法擁有良好的二氧化硫脫硫效果。

一、二氧化硫脫硫情況概述

現如今，全球大氣污染排放物中二氧化硫排放量正在呈現逐年增長趨勢，它對人體、動植物以及整個生態自然所帶來的負面影響是極大的，所以人們都在思考正確且有效的脫硫方法，以期待解決二氧化硫大氣污染問題，改善人類生存環境。

鈉硫法的應運而生恰好彌補了這一污染治理缺陷，該方法效率高、來源豐富且不易出現堵塞問題，目前應用非常廣泛。為此，針對鈉硫法所展開的脫硫實驗研究具有相當價值。

二、鈉堿法二氧化硫脫硫的實驗應用分析

（一）實驗前設備與材料準備

在實驗前要做好一切準備，例如要準備空氣壓縮機、緩沖罐、浮子流量計以及混合罐，根據實驗要求不同，基于不同配比空氣與二氧化硫氣體在罐中混合二氧化硫，模擬生成實際煙氣，為隨后的二氧化硫脫硫做好準備。

另外要準備水系統，其中包括了儲放NaOH的儲液罐、控制NaOH試液的高位水箱、帶有NaOH儲液槽的儲液泵。而吸收系統則包括了吸收塔（填料使用鮑爾環）。

最后測試系統中包括了智能煙氣分析儀，現場分析測定二氧化硫濃度原理，在采樣過程中由于二氧化硫被吸收液所吸收，并溶于水生成了新的H2SO3，而H2SO3會與采樣瓶中的碘液發生氧化—還原反應，其反應式應該如下：

根據實驗中采樣瓶中淀粉指示劑顏色的變化（溶液從深藍色變為無色透明），判斷采樣瓶對側的光信號內容，明確指示終點。如果采樣瓶中的碘被消耗殆盡，則儀器則會直接自動停止采樣，并顯示出SO2的具體濃度[1]。

（二）實驗中流程應用

在具體的實驗流程過程中，空氣首先從空壓機壓縮并進入到緩沖罐中，與二氧化硫共同混合再進入到緩沖罐中。與此同時，堿液也會在NaOH槽中配好待用，由反應器上部位置經過凈化后直接被排出，此時二氧化硫濃度結果可由煙氣采樣分析獲得。

（三）實驗后結果分析

在實驗后對實驗結果進行分析，發現利用鈉堿法分析二氧化硫的脫硫率n，同時分析脫硫堿液進塔之后的pH值，發現其主要伴隨時間t的變化而變化，所以結合這一點變化給出具體的實驗數據，看在不同實驗反應時間中二氧化硫的脫硫效率、pH值以及脫硫進口、出口變化，如表1。

上述實驗主要會根據二氧化硫濃度監測過程采用智能化煙氣分析儀進行自動讀數分析，具有較高參考價值。考慮到堿液中是含有二氧化硫煙氣的，且煙氣中同時含有大量的二氧化碳，所以必然會發生二氧化硫與NaOH發生反應降低吸收液pH值，脫硫效率也表現不高。在這種情況下，pH值不斷下降到7.5甚至以下后，就會出現吸收二氧化硫的化學反應，且不斷生成大量的吸收劑Na2SO3，同時SO2的脫除率也會不斷升高。當二氧化硫吸收反應完全停止后，pH值則會降低到4.4左右。可以了解到在實際使用吸收液處理二氧化硫脫硫過程中，吸收液中的pH值應該控制在一個適宜值范圍上，避免產生過大影響。

值得注意一點，吸收堿液pH值對脫硫影響也非常之大，它是影響脫硫效率的關鍵要素。在實驗中，需要測定分析pH值與二氧化硫脫硫效率n之間的相互關系，并獲得結果，結果如圖1。

如圖1為堿液pH值與脫硫率n之間的成線性關系，它主要隨著pH值的增加而不斷變化，吸收液堿性pH值不斷增大，脫硫率也相應增大，所以曲線坡度越來越大，這些變化都說明了pH值在實驗中起到了至關重要的影響作用。如果從脫硫率角度看，pH值越高實驗表現效果越好，不過高pH值代表脫硫成本升高，所以綜合考量pH值取值在10～11為最合理水平[2]。

再一點，脫硫效率n也會伴隨吸收液的液氣比（L/G）不斷升高而提升。其主要原因還在于L/G增加過程中，氣液之間的接觸面積快速增大，這非常有利于增加吸收速率。而且隨著L/G的增加，脫硫液的pH也會逐漸從吸收塔頂部到底部逐漸下降，但下降幅度會逐漸減小，但是脫硫液的整體pH值會大致呈現一個上升趨勢，這是可能影響到脫硫率比的主要原因之一。在這里，伴隨L/G的不斷增加，整體脫硫系統的能耗也會相應增加，系統壓降則會逐漸增大。在整個脫硫實驗過程中，如果液氣比過大則必然會影響到實驗結果。從實際情況看，脫硫過程中堿液流量應該控制在140～180L/h為最適宜。再者，可考慮通過改變氣流量G來實現對整個氣液比（L/G）的改善。在該過程中深入觀察在pH值相同條件下（設pH值為10.2）液氣比的變化，包括對脫硫效率的實際影響，這些都要客觀反映到實驗結果中并明確表示出來。

最后，考慮到鈉堿法工藝條件下工業煙氣會伴隨二氧化硫濃度與流量的變化而變化，它會嚴重影響到進氣出氣二氧化硫流量的脫硫效率n，所以這一實驗結果也表明了n會伴隨二氧化硫流量的增加而降低。即當二氧化硫濃度逐漸變小時，強堿吸收二氧化硫會出現極快反應，吸收過程中由于受到主要氣膜控制影響，所以大部分二氧化硫都會被吸收走，脫硫效率大幅度增加，二氧化硫流量會快速提升到120mL/min左右，脫硫效率會伴隨二氧化硫濃度的增大而急速下降。

總結：

綜上所述，采用鈉堿法具有較好的工業煙氣二氧化硫脫硫效果，如果煙氣中的二氧化硫濃度越低時，就代表它的脫硫率越高。通過實驗也發現，在實驗操作40分鐘內就能達到較高的脫硫效率（達到90%以上），而當煙氣流量逐漸降低時，二氧化硫脫硫基本達到目標。

參考文獻

[1]周繼紅，華玉芝，朱長軍， 等.鈉堿法脫除煙氣中二氧化硫的實驗研究[J].河北建筑科技學院學報（自然科學版），2004，21（1）：4-7.

[2]徐暉.煙氣鈉堿脫硫吸收富液超聲波解吸方法研究[D].天津：天津大學，2010.