碱性硫酸铝微波解吸脱硫法关键问题研究

To remove and recover sulfur dioxide in flue gas as the object, using Basic Aluminum Sulfate as the absorption working substance. By the microwave desorption method, studying the mechanism and the effect about the absorption and desorption of Sulfur dioxide, the gas-liquid mass transfer process , the speciation and transformation of liquid sulfur, the interdependent relationship about the liquidus temperature, alkalinity, pH, the content of aluminum, dissolved oxygen, the gas phase sulfur dioxide concentration, temperature, pressure, oxygen consumption and desulfurization efficiency, the desorption efficiency, rate parameters and energy consumption, the study about the sulfur dioxide absorption interference level of the oxygen content of flue gas, nitrogen oxides, dust and so on and determining the optimum process conditions of the absorption and desorption by the Microwave desorption theory. Research the sulfurous acid root oxidation for sulfate radical oxidation and inhibiting oxidation mechanism in desulfurization rich solution, the influence level of sulfurous acid root oxidation rate to Sulfur dioxide desorption rate ,used calcium carbonate quantity, removal gypsum carry aluminum quantity, sulfur dioxide desorption energy consumption . Test choose efficient resistance oxygen agent and add resistance oxygen agent inhibition effect on oxidation side effects . Inspection of material balance of aluminum, researching of the mechanism of using desulfuration liquid steeping aluminum oxide in coal ash to generate aluminum sulfate and the environmental conditions of the liquid- solid phase, solving the key technology problems of aluminum loss economic supply and so on. The theory of basic aluminum sulfate desorption and desulfurization method is seen as a theoretical support for this kind of development and application of double value of desulfurization technology of sulfur dioxide pollution control and coal sulfur resource.

以脱除、回收燃煤烟气二氧化硫为对象，以碱性硫酸铝为吸收工质，运用微波解吸方法，研究二氧化硫吸收、解吸机理及效应，气液相间传质传递过程，液相硫份存在形态及转化规律，液相温度、碱度、pH、铝量、溶解氧、气相二氧化硫浓度、温度、压力、氧量及脱硫效率、解吸效率、速率、能耗等参数间相互依存制约关系；考察烟气氧量、氮氧化物、粉尘对二氧化硫吸收干扰水平；建立基于该法的微波解吸理论，选择吸收、解吸最适工艺条件；研究脱硫富液亚硫酸根氧化为硫酸根的氧化与抑制氧化机理，考察氧化副反应对二氧化硫解吸率、解吸能耗、解吸工艺影响水平；试验筛选高效阻氧剂及添加阻氧剂对氧化副反应抑制效应；考察铝量物质平衡，研究用脱硫液浸泡粉煤灰中氧化铝生成硫酸铝机理及液固相环境条件，解决铝量损失经济补给等关键科技问题。丰富碱性硫酸铝解吸脱硫法的基础理论，为该种具有二氧化硫污染治理与煤炭硫份资源化双重价值的脱硫技术开发与应用提供理论支撑。

碱性硫酸铝解吸脱硫法，是一种具有二氧化硫污染治理与煤炭硫份资源化双重价值的脱硫技术。二氧化硫吸收、解吸、氧化副反应、铝量损失补给等关键技术研究缺失是限制该法应用的主要原因。课题以脱除、回收燃煤烟气二氧化硫为对象，以碱性硫酸铝为吸收工质，运用微波、加热、空化等解吸方法，研究了二氧化硫吸收、解吸机理及效应，气液相间传质传递过程，液相硫份存在形态及转化规律，以及温度、碱度、pH、铝量、溶解氧、脱硫效率、解吸效率、解吸速率等参数间相互依存制约关系。研究了亚硫酸根被氧化与抑制氧化机理。试验了二价铁离子 、三价铁离子、二价锰离子催化氧化S(Ⅳ)机理与效应。筛选试验了阻氧剂对氧化副反应的抑制效应。进行了用二氧化硫解吸产物含亚硫酸凝结水浸泡粉煤灰处理凝结水及铝量损失补给试验。.研究结果表明，当烟气与碱性硫酸铝溶液接触，气相二氧化硫分子会扩散运动至气膜边界并穿越到达气液相界面，与水结合形成亚硫酸，液相中的游离氧化铝与水反应生成氢氧化铝，穿越液膜边界到达气液相界面，二者反应生成亚硫酸铝，并从相界面处扩散进入液相主体，以硫酸根、亚硫酸根、亚硫酸氢根及少量未探明成分的离子态存在；其中硫酸根稳定不可分解，亚硫酸根、亚硫酸氢根会与氢离子结合形成亚硫酸，在减压、加热、气提、空化条件下解吸出二氧化硫气体；微波只具有加热解吸效应；在脱硫富液底部加热并维持至55℃以上，压力降至对应液体温度饱和蒸汽压力条件下空化解吸， 3分钟内二氧化硫解吸率达90%以上；脱硫液体添加对苯二酚最佳剂量为4mmol/L， 亚硫酸根被氧化率至少降低54.5%，乙醇最佳剂量为7mmol/L， 亚硫酸根被氧化率至少降低63.6%；溶液二价铁离子＞0.06 mol/L，三价铁离子＞0.04 mol/L，二价锰离子＞0.02 mol/L时均具有将S(Ⅳ)催化氧化为S(Ⅵ)效应，浓度越高效应越显著。用解吸汽化凝结水浸泡粉煤灰生产硫酸铝，既可解决铝量损失补给问题，又可解决凝结水处理问题，同时使粉煤灰得到再利用。