CN102145252B - 石灰石-石膏湿法烟气脱硫用增效剂 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种石灰石-石膏湿法烟气脱硫用增效剂，其原料重量百分比组成为：50～90％的柠檬酸、水杨酸和水杨酸的衍生物中的至少一种、5～40％的多元羧酸以及1～10％的碱金属氧化物或碱金属盐。本发明增效剂由于不存在氯离子及其它重金属，对环境不存在危害，能够有效提高FGD系统的脱硫性能，降低系统能量损耗及运行费用。

Description

石灰石-石膏湿法烟气脱硫用增效剂
技术领域
本发明涉及烟气脱硫技术领域，尤其涉及一种石灰石-石膏湿法烟气脱硫用增效剂。
背景技术
如今，燃煤发电已成为国内外取得电能的重点方式之一，煤燃烧产生的主要污染物为二氧化硫、氧化氮物和烟尘。在大量耗煤之下，有效控制二氧化硫的排放就成为了每个燃煤发电厂的主要环保责任。目前电厂脱硫方式分为燃前、燃中和燃后三类，尤以燃后处理最为关键。燃后脱硫称为烟气脱硫(Flue Gas Desulfurization，FDG)，现在比较常见的是石灰石-石膏烟气脱硫。
石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺因其技术成熟、脱硫效率高，吸收剂来源丰富，价格低廉，其产生的副产品可综合利用等特点而被广泛采用，成为目前燃煤电厂烟气脱硫应用最广泛的方法。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。
湿法烟气脱硫的化学反应过程如下：①二氧化硫由气相主体穿过气-液界面的扩散、溶解；②溶解二氧化硫及进一步氧化的水合；③碱性介质中的解离；④石灰石等溶解及解离；⑤石灰石与二氧化硫的反应及深层次氧化和盐的形成。整个脱硫过程涉及气、液、固三相，机理复杂。以薄膜理论为基础，已有数个石灰石悬浮液吸收二氧化硫的数学模型，都以增强因子的形式来表达。
由于石灰石本身的性质及工艺限制，石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺也存在着能耗高、效率低等问题。添加有机增效剂是一个影响增强因子的显著方式。在脱硫过程中，石灰石与硫的反应速度受控于CaCO3的溶解速度，CaCO3在水中的溶解度较小，克服或改善CaCO3在水中的溶解问题，将会对整个脱硫工艺有较大的改善提高。由于CaCO3在水中的溶解度较小，在吸收塔中大量的CaCO3是以微球状存在，经研究发现，在这些微球表面，存在着双膜效应，严重影响了液体中硫的传质，采用针对CaCO3表面物性的活性剂和催化剂来减弱和消除双膜效应，同时配合化学隧道形成剂来渗透进入CaCO3的微球表面遍布的微孔和裂纹，制造无数的从微球表面到内部的隧道，使得液体中硫的传质从这些微孔和裂纹顺利引入，大大加快了石灰石与二氧化硫的反应速度。
有机增效剂作为强化添加剂，能够提高FGD系统的脱硫性能，使其能适应各种含硫量的煤种，降低系统能量损耗及运行费用，带来良好的经济和社会效益。
发明内容
本发明提供了一种石灰石-石膏湿法烟气脱硫用增效剂，解决了传统增效剂含氯离子，对环境存在毒害作用的问题。
一种石灰石-石膏湿法烟气脱硫用增效剂，其原料重量百分比组成为：
柠檬酸、水杨酸和水杨酸的衍生物中的至少一种     50～90％
多元羧酸                                       5～40％
碱金属氧化物或碱金属盐                         1～10％。
所述的水杨酸的衍生物为磺基水杨酸或磺基水杨酸酯。
所述的多元羧酸的C原子数量为4～12个。
所述的多元酸酸为多元饱和脂肪酸。
所述的金属氧化物为氧化铁、氧化锌、氧化镁和氧化锰中的至少一种。
所述的碱金属盐为甲酸钠、苯甲酸钠和硫酸钠中至少一种。
该增效剂主要由酸剂和碱性助剂组成，加入石灰石浆液中，增效剂可以消除CaCO3颗粒表面的双膜效应，提高二氧化硫的传质效果，加快反应速度。同时与石灰石形成一个缓冲体系，在与含二氧化硫的烟气接触后，石灰石浆液的pH稳定在某一个范围，提高石灰石浆液吸收效率。由于柠檬酸、水杨酸以及它的衍生物流失性较强，加入多元羧酸可以补足该缺点，让酸剂的量保持一个合理范围。
本发明增效剂由于不存在氯离子，对环境不存在危害，能够有效提高FGD系统的脱硫性能，降低系统能量损耗及运行费用。
具体实施方式
实施例1
将含硫量2500-3000mg/m3的燃煤烟气和地坑中的石灰石浆液(密度1180kg/m3)通入脱硫塔内充分接触，反应后的浆液重新回到地坑中，而烟气经除雾后排放，此时脱硫效率大概在82％左右，由于石灰石浆液吸收了SO2而pH减小，补充新鲜的石灰石浆液和增效剂(重量配比为：柠檬酸75％、琥珀酸10％、戊二酸10％、硫酸钠5％)，控制增效剂在石灰石浆液中的最终浓度为600ppm，石灰石浆液的pH维持在5.0-5.8之间，同时分离部分石膏和废水，烟气脱硫效率提高至90％。
实施例2
将含硫量200-3200mg/m3的燃煤烟气和地坑中的石灰石浆液(密度1180kg/m3)通入脱硫塔内充分接触，反应后的浆液重新回到地坑中，而烟气经除雾后排放，此时脱硫效率大概在80％左右，由于石灰石浆液吸收了SO2而pH减小，补充新鲜的石灰石浆液和增效剂(重量配比为：水杨酸62％、琥珀酸5％、戊二酸9％、己二酸5％、甲酸钠10％)，控制增效剂在石灰石浆液中的最终浓度为600ppm，石灰石浆液的pH维持在5.0-5.8之间，同时分离部分石膏和废水，烟气脱硫效率提高至87％。
实施例3
将含硫量4000-7500mg/m3的燃煤烟气和地坑中的石灰石浆液(密度1180kg/m3)通入脱硫塔内充分接触，反应后的浆液重新回到地坑中，而烟气经除雾后排放，此时脱硫效率大概在76％左右，由于石灰石浆液吸收了SO2而pH减小，补充新鲜的石灰石浆液和增效剂(重量配比为：磺基水杨酸65％、戊二酸27％、氧化锌8％)，控制增效剂在石灰石浆液中的最终浓度为700ppm，石灰石浆液的pH维持在5.2-6.0之间，同时分离部分石膏和废水，烟气脱硫效率提高至88％。
实施例4
将含硫量2000-2500mg/m3的燃煤烟气和地坑中的石灰石浆液(密度1180kg/m3)通入脱硫塔内充分接触，反应后的浆液重新回到地坑中，而烟气经除雾后排放，此时脱硫效率大概在88％左右，由于石灰石浆液吸收了SO2而pH减小，补充新鲜的石灰石浆液和增效剂(重量配比为：磺基水杨酸85％、戊二酸10％、氧化锰5％)，控制增效剂在石灰石浆液中的最终浓度为600ppm，石灰石浆液的pH维持在5.0-6.0之间，同时分离部分石膏和废水，烟气脱硫效率提高至97％。
实施例5
将含硫量2000-2500mg/m3的燃煤烟气和地坑中的石灰石浆液(密度1180kg/m3)通入脱硫塔内充分接触，反应后的浆液重新回到地坑中，而烟气经除雾后排放，此时脱硫效率大概在91％左右，由于石灰石浆液吸收了SO2而pH减小，补充新鲜的石灰石浆液和增效剂(重量配比为：磺基水杨酸乙酯55％、己二酸20％、戊二酸20％、氧化镁5％)，控制增效剂在石灰石浆液中的最终浓度为600ppm，石灰石浆液的pH维持在5.0-5.8之间，同时分离部分石膏和废水，烟气脱硫效率提高至97％。

Claims (3)

1.一种石灰石-石膏湿法烟气脱硫用增效剂，其特征在于，原料重量百分比组成为：
水杨酸和水杨酸的衍生物中的至少一种       50～90%
多元羧酸                                 5～40%
金属氧化物或碱金属盐                     1～10%；
所述的多元羧酸的C原子数量为4～12个；
所述的金属氧化物为氧化铁、氧化锌、氧化镁和氧化锰中的至少一种；所述的水杨酸的衍生物为磺基水杨酸或磺基水杨酸酯。
2.根据权利要求1所述的石灰石-石膏湿法烟气脱硫用增效剂，其特征在于，所述的多元羧酸为多元饱和脂肪酸。
3.根据权利要求1所述的石灰石-石膏湿法烟气脱硫用增效剂，其特征在于，所述的碱金属盐为甲酸钠、苯甲酸钠和硫酸钠中至少一种。
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