CN100364646C

CN100364646C - 强化烟气脱硫工艺中石灰石浆液活性的方法及组合添加剂

Info

Publication number: CN100364646C
Application number: CNB2006102000834A
Authority: CN
Inventors: 陈志强; 田天; 马文静; 张世乾; 邵雪峰
Original assignee: Beijing Lucency Enviro Tech Co Ltd
Current assignee: Guoneng Water Environmental Protection Co.,Ltd.
Priority date: 2006-01-25
Filing date: 2006-01-25
Publication date: 2008-01-30
Anticipated expiration: 2026-01-25
Also published as: CN1820822A

Abstract

一种强化烟气脱硫工艺中石灰石浆液活性的方法及组合添加剂，是在石灰石浆液中加入以下两种物质：(1)己二酸加入量：1000±15%mg/l；(2)氯盐加入量：(1000～3000)±15%mg/l。其质量配比是：己二酸∶氯盐＝1∶1～3；上述氯盐是氯化钠NaCl、氯化镁MgCl₂或氯化钙CaCl₂。本发明有利于脱硫反应中气体的溶解和固体产物的生成，同时具有反应催化作用，使反应活性增加了50%以上，同时，湿法脱硫工艺的脱硫率提高10%以上，降低了石灰石的消耗，减少了残渣量，降低了操作费用，并提高了系统的操作弹性，可应用于火力发电厂石灰石/石灰-石膏湿法烟气脱硫工艺中。

Description

强化烟气脱硫工艺中石灰石浆液活性的方法及组合添加剂

(一)、技术领域

本发明涉及一种在湿法脱硫反应中增强石灰石浆液活性的方法及组合添加剂。

(二)、背景技术

在现有技术中，电站和工业用锅炉通常采用化石燃料，诸如煤和油。由于这些化石燃料一般含有硫的成分，因此，在燃烧过程中会产生二氧化硫等有害物质。石灰石-石膏湿法烟气脱硫装置广泛使用于大型电站锅炉中，用于除去锅炉烟气中的二氧化硫。石灰石-石膏湿法烟气脱硫装置需要石灰石浆液作为吸收剂来吸收烟气中的二氧化硫。

湿法石灰石脱硫的化学反应过程由以下五个过程组成：①二氧化硫由气相主体穿过气-液界面的扩散、溶解；②溶解的二氧化硫的水合；③碱性介质中的解离；④CaCO₃固体颗粒的溶解及其后的解离；⑤盐的形成。脱硫整个过程涉及气、液、固三相反应，机理相当复杂。在薄膜理论的基础上，前后提出了多个石灰石悬浮液吸收二氧化硫的数学模型，这些模型都以增强因子的形式来表达。

影响增强因子的因素有多个，其中有机添加剂是一个显著的因子。有机添加剂作为传质强化添加剂，既能提高脱硫效率和吸收剂利用率，还能防垢，从而提高系统运行可靠性，降低运行费用。因此添加剂的研究一直是热门课题。至今已有几十种添加剂，如氯化钠NaCl、氯化镁MgCl₂或氯化钙CaCl₂，被研究过，但效果不尽明确，结论也不尽相同。

(三)、发明内容

本发明的目的是提供一种增强石灰石浆液活性的方法及组合添加剂，解决增强石灰石浆液活性、进一步提高脱硫效率的问题；并解决提高吸收剂利用率、防止结垢的问题；还解决提高系统运行可靠性、降低运行费用的问题。

本发明的技术方案：

这种强化烟气脱硫工艺中石灰石浆液活性的方法，其特征在于：在石灰石浆液中加入以下两种物质：

(1)、己二酸，分子式为HOOC(CH₂)₄COOH，己二酸加入量：1000±15％mg/l；

(2)、氯盐，通式为X(Cl)N，氯盐加入量：(1000～3000)±15％mg/l。

上述氯盐是氯化钠NaCl、氯化镁MgCl₂或氯化钙CaCl₂。

这种强化烟气脱硫工艺中石灰石浆液活性的组合添加剂，其特征在于其组分和质量配比是：己二酸∶氯盐＝1∶1～3；

己二酸的分子式为HOOC(CH₂)₄COOH；性质稳定，无毒，不潮解，在储存运输方面无需特殊处理。

氯盐的通式为X(Cl)_N，X为钠、镁或钙，N为1或2。

上述氯盐是氯化钠NaCl、氯化镁MgCl₂或氯化钙CaCl₂。

工作原理：从化学概念上来说，湿法脱硫反应过程受下面两个pH值限制：(1)气液两相界面处是使二氧化硫溶解和吸收速率降低的低pH值；(2)固液两相界面处使CaCO₃溶解和离解的高pH值。而使用己二酸+NaCl作缓冲添加剂时，可以调节pH值，达到强化传质和扩散的效果。其原理可通过下面的化学反应式来说明：

NaCl→Na⁺+Cl^-

CaCO₃→Ca²⁺+CO₃ ^2-

CO₃ ^2-+H₂O→HCO₃ ^1-+OH^-

HOOC(CH₂)₄COOH+2OH-<->-OOC(CH₂)₄COO-+H₂O

Ca²⁺+^-OOC(CH₂)₄COO^-<->(CH₂)₄(COO)₂Ca

H₂O+SO₂→H₂SO₃

H₂SO₃<->H⁺+HSO₃ ^-<->2H⁺+SO₃ ^2-

(CH₂)₄(COO)₂Ca-SO₃ ^2-<->CaSO₃↓+^-OOC(CH₂)₄COO^-

2H⁺+^-OOC(CH₂)₄COO^-<->HOOC(CH₂)₄COOH

2CaSO₃+O₂→2CaSO₄↓

可以看出由于SO₂的溶解度和固体CaCO₃的溶解度有限，己二酸的加入则提供了碱性基团，增强了液膜传质因子，不仅可以促进CaCO₃的溶解和提高其解离速率，减少了液相阻力，同时也促进了二氧化硫的溶解，减少了气相阻力。NaCl的加入则增强了各化合物的离解。同时己二酸的存在有利于CaSO₃的沉淀生成，使石灰石浆液循环吸收SO₂的反应重复发生，己二酸起着类似催化剂的作用。

本发明与传统技术相比较具有以下有益效果：在湿法脱硫反应中，将本发明的组合添加剂加入到吸收剂-石灰石浆液中，非常有利于脱硫反应中气体的溶解和固体产物的生成，同时具有反应催化作用，使反应活性增加了50％以上。通过工业实践表明，加入这种组合添加剂后，提高了湿法脱硫工艺的脱硫率，降低了石灰石的消耗，减少了残渣量，降低了操作费用，以及提高了系统的操作弹性。

不同脱硫剂对脱硫效果影响的实验数据参见图1，可以看出，在湿法石灰石脱硫工艺上，通过在石灰石浆液中添加组合添加剂(己二酸+NaCl)，比单独加入NaCl、MgCl₂、CaCl₂，能使脱硫率提高10％以上。本发明可应用于火力发电厂石灰石/石灰-石膏湿法烟气脱硫工艺中。

(四)、附图说明

图1是本发明脱硫率效果与其它添加剂比较的曲线图。

(五)、具体实施方式

这种强化烟气脱硫工艺中石灰石浆液活性的方法，在常温、常压下，在石灰石浆液中直接加入以下两种物质：

(1)、工业己二酸的加入量可选择为：850mg/l、900mg/l、1000mg/l、1050mg/l、1100mg/l或1150mg/l。

(2)、工业氯化钠的加入量可选择为：850mg/l、900mg/l、950mg/l、1000mg/l、1100mg/l或1200mg/l、1300mg/l、1400mg/l、1500mg/l、1600mg/l、1700mg/l、1800mg/l、1900mg/l、2000mg/l、2100mg/l、2200mg/l、2500mg/l、2700mg/l、3000mg/l、3200mg/l、3400mg/l或3450mg/l。上述氯化钠NaCl可以用氯化镁MgCl₂或氯化钙CaCl₂替代。

这种强化烟气脱硫工艺中石灰石浆液活性的组合添加剂，其组分和质量配比可以选择：

己二酸∶氯盐-1∶1；己二酸∶氯盐＝1∶2；己二酸∶氯盐＝1∶3；己二酸∶氯盐＝1∶1.5；

己二酸∶氯盐＝1∶2.5。

上述氯盐是氯化钠NaCl、氯化镁MgCl₂或氯化钙CaCl₂。

Claims

1.一种强化烟气脱硫工艺中石灰石浆液活性的方法，其特征在于：在石灰石浆液中加入以下两种物质：

(2)、氯盐，通式为X(Cl)_N，X为钠、镁或钙，N为1或2，氯盐加入量：(1000～3000)±15％mg/l。

2.根据权利要求1所述的强化烟气脱硫工艺中石灰石浆液活性的方法，其特征在于：上述氯盐是氯化钠NaCl、氯化镁MgCl₂或氯化钙CaCl₂。

3.一种强化烟气脱硫工艺中石灰石浆液活性的组合添加剂，其特征在于其组分和质量配比是：己二酸∶氯盐＝1∶1～3；

己二酸的分子式为HOOC(CH₂)₄COOH；

氯盐的通式为X(Cl)_N，X为钠、镁或钙，N为1或2。

4.根据权利要求3所述的强化烟气脱硫工艺中石灰石浆液活性的组合添加剂，其特征在于：上述氯盐是氯化钠NaCl、氯化镁MgCl₂或氯化钙CaCl₂。