烟气脱硫处理技术研究进展

邵鲁华，黄 冲，潘 一，杨双春

（辽宁石油化工大学，辽宁 抚顺 113001）

烟气脱硫又称“排烟脱硫”“烟道气脱硫”，是工厂排放废气前必须要进行的一项处理工艺，它可以减少二氧化硫的排放量，以减少对大气环境的污染。2012年我国发布的《国务院关于印发国家环境保护“十二五”规划的通知》重点指出:燃煤机组与脱硫设施要同步建设，未按规定执行的，要加快淘汰或建设脱硫设施，烟气脱硫设施要按照规定取消烟气旁路；全面控制钢铁行业SO2排放总量，推进烧结机烟气脱硫技术的实施，烧结机与脱硫脱硝设施应配套建设。国内外学者目前对烟气脱硫的研究多集中在脱硫剂脱硫机理、再生性能、提高脱硫剂的利用率和脱硫率的研究上。笔者介绍了两类脱硫剂的最佳作用条件，脱硫方法，如氧化锌法[1]、醇胺类离子液体法、双碱法等。并对烟气脱硫今后的发展方向提出了建议，以期为相关研究提供参考

1 烟气脱硫处理技术研究

1.1 碱性溶液脱硫技术

1.1.1 醇胺类离子液体法

醇胺类离子液体法就是以醇胺类离子液体为脱硫剂的一种烟气脱硫技术。翟林智等[2]研究了一种乙醇胺乳酸盐离子液体烟气脱硫方法。结果表明，水浴微波法合成离子液体，离子液体的产率在90%以上。进行烟气脱硫时，吸收温度为25 ℃时，吸收的n(SO2)/n(离子液体乙醇胺乳酸盐)=1.063，T解吸= 90 ℃，t解吸=60 min；作者还发现，水浴微波法可以加速SO2的解吸。韩芳[3]研究了以聚乙二醇-400(PEG-400)和聚乙二醇-水体系(PEGW)作为脱硫剂的脱硫方法。结果表明PEG对SO2有很强的吸收能力，PEG-400的吸收能力是乙二醇吸收能力的10倍左右，这可能是由于PEG中羟基氢原子与SO2氧原子形成的氢键缔合作用。PEG 质量含量为85%左右时，体系可能形成由氢键缔合而成的特殊结构，这种结构可能不利于SO2的吸收。吕芳[4]研究了一种乙醇胺甲酸盐离子液体烟气脱硫方法。结果发现，收率与反应时间呈现正相关，24 h时摩尔收率达到92.37%。整体考虑最终选择20 h为最佳反应时间。

1.1.2 石灰石(石灰)/石膏法

石灰石(石灰)/石膏法就是以石灰石(石灰)/石膏为脱硫剂的一种烟气脱硫技术。夏迎迎等[5]研究了一种以天然石灰石为脱硫剂，在固定床上进行高温脱除硫化氢的方法，结果表明，石灰石（0.38～0.83 mm）可达到最佳脱硫效果；硫化氢出口速度为3.0 cm/s，最佳的操作温度为850 ℃。刘昌齐等[6]研究了石灰石半干法烧结烟气脱硫方法，结果表明，此方法可以达到90%以上的脱硫率，同时可以有效地除尘；生成干态石膏副产物，其中含有5%以下的H2O、80%以上的CaSO4，可有效回收利用；脱硫系统不会对烧结生产产生影响，对烧结工况有很强的适应性。禾志强等[7]利用石灰石–石膏法脱硫装置(烟气处理量为1.1×106m3/h)，进行了有机酸添加剂强化脱硫性能的研究。结果表明，把7 mmol/L有机酸添加剂DBA投放到吸收塔中，脱硫效率可由90.3%提高至95.7%，脱硫反应产物石膏中CaCO3含量由4.12%降至0.56%。加入DBA后，在浆液pH为4.0时，脱硫效率仍高于95%；2台浆液循环泵运行时，液气比为9.5 L/m3，脱硫效率高于92%。

1.1.3 双碱法

双碱法是利用氢氧化钠溶液作为启动脱硫剂，促使脱硫剂循环再生的一种脱硫技术。宋存义等[8]研究了影响双碱法再生过程的主要操作参数，实验结果表明: Na2SO3浓度0.3和0.4 mol/L时，最佳再生条件为温度50 ℃、搅拌速率500 r/min、再生反应时间1 min.反应后的Ca(OH)2含量大约是34%。王永刚[9]研究了一种将双碱法用于旋转填充床的脱硫方法。结果表明，最佳工艺条件是:1 200～1 600 r/min的旋转填充床的转速、0.1 mol/L的NaOH溶液、3～4 L/m3的液气比、0～5×10～3 mg/m3的SO2进口质量浓度。在这种条件下，SO2的脱除率可以达到99%以上，出口SO2质量浓度低于50 mg/m3。裴洪礼等[10]以电石渣浆液或电石渣（干渣）和液碱作为脱硫剂，开发脱硫新工艺，达到了以废治废经济高效脱除二氧化硫的目的。结果表明，脱硫效率可达95.4%。

1.1.4 金属氧化物法

金属氧化物法是一种以金属氧化物作为脱硫剂的脱硫技术。位朋等[11]研究了一种以赤泥作为脱硫剂应用于工业废气脱硫的方法，并分析参与的主要化学反应吉普斯函变。结果表明:最佳工艺条件为赤泥浆液pH≥7.2，SO2吸收率可达87%。赤泥法脱硫具有工艺简单、吸收率高、操作方便等优点，能够实现以废治废、经济高效的目的。邓仁昌等[12]研究了一种氧化锌吸收-电解废液分解处理二氧化硫的工艺，该工艺以冶炼厂锌系统产生的氧化锌烟尘为吸收剂，处理锡系统产生的低浓度二氧化硫烟气。结果表明最佳工艺条件为液固比为6:1、pH 为5.0、二氧化硫进口浓度为13 g/m3、液气比为4.5%、空塔气速4.8 m/s，此时有95.1%吸收效率。麻芳[13]运用直接沉淀法和微波水浴加热法相结合的方法制备出了纳米氧化镁粉体，此种粉体具有结晶良好、比表面积大的特点，并研究它的脱硫效率，结果表明最佳工艺条件为 O2含量为 7.5%、烟气温度为 150 ℃、床层高度为 5 cm、SO2浓度为 2 000 mg/m3、NO 浓度为 500 mg/m3，吸附 60 min 内检测脱硫效率可保持在98.03%左右。

1.2 膜吸收烟气脱硫技术

1.2.1 生物膜法

生物膜法是一种利用生物膜吸附SO2等含硫物质的脱硫技术。蒋磊等[14]以多面空心球为载体实现了氧化亚铁硫杆菌的固定化。固定化生物膜具有孔隙率高，比表面积大的特点，有利于细菌的吸附及SO2的脱除。结果表明，最佳工艺条件为烟气流量1.0 m3/h、SO2入口浓度1 000 mg/m3以下、循环液流量40～60 L/h。毛永杨等[15]研究了一种采用生物膜填料塔处理高温烟气中二氧化硫的方法，结果表明，生物膜填料塔能够在有效地去除高温烟气中的二氧化硫的同时还能脱硝，最佳工艺条件为pH=1.5、65 ℃循环液流量4.0～7.0 L/h、停留时间150 s、二氧化硫进气质量浓度2 000～3 000 mg/m3，此时，二氧化硫的脱除率可达99.9%以上。张书平等[16]对多面空心球填料生物膜滴滤塔的启动过程进行了研究。结果表明，挂膜初期，培养液温度和进口气体流量对挂膜影响较大，最佳工艺条件为温度25 ℃、流量0.1 m3/h，此时挂膜效果较好，生物膜滴滤塔连续运行19 d 后启动成功。

1.2.2 非生物膜法

非生物膜法是一种利用非生物膜吸收 SO2的脱硫技术。崔振东[17]自制了一种聚丙烯中空纤维膜接触器，吸收液选用海水循环冷却系统排放的浓海水，并对脱硫率进行了研究，结果表明:当吸收液流量为10 L/h、烟气流量为1 000 L/h 时，脱硫率与海水的浓缩倍数呈正比。吕强三等[18]研究了乳状液膜的脱硫机理，以兰-113B 作为表面活性剂，氢氧化钠为内相试剂，煤油作为膜溶剂，结果表明，最佳工艺条件为，内相NaOH 溶液浓度为0.10 mol/L、表面活性剂L113B 用量为3%(V/V) 、外相液pH 为8、油内比为5∶5、搅拌速度为400 r/min、乳水比为1∶5，此时烟气脱硫效率可达98.5%以上。肖耀等[19]研究了麻石水膜法在烟气脱硫除尘中的应用。结果表明该脱硫技术对燃煤含硫量适应性较强，在脱硫的同时还可达到除尘的效果，除尘效率可达到98 %～99 %，可以做到脱硫除尘一体化。

2 结 论

烟气脱硫是大气污染防治中的一个重要课题，笔者对近年来国内外脱硫技术的研究机理和发展现状进行了综述。国外对烟气脱硫工艺的研究已相当成熟，而我国在这方面的研究工作还处于起步阶段，企事业还没有充分认识到烟气脱硫的重要性。笔者建议今后需要围绕以下几个方面开展工作:脱硫剂再生性能的研究，新型绿色高效脱硫剂的研发，脱硫设备的研制与革新。

［1］Tae Jin Lee，In Hak Cho，No-Kuk Park. Desulfurization using ZnO nanostructure prepared by matrix assisted method [J].2009 ，26(2):582-586.

［2］ 翟林智，钟秦，杜红彩,等.醇胺类离子液体合成及其烟气脱硫特性[J].化工学报，2009，60(2):450-454.

［3］ 韩芳.聚乙二醇-水体系吸收二氧化硫的气液平衡研究[D].呼和浩特:内蒙古工业大学，2009.

［4］ 吕芳.碱性离子液体的制备和脱硫性能的研究[D].石家庄:河北科技大学，2009.

［5］ 夏迎迎，付炜，田大林,等.石灰石高温煤气脱硫的试验研究[J].环境工程学报，2009，3(11):2026-2030.

［6］ 刘昌齐，廖继勇，吴毅.石灰石半干法烧结烟气脱硫技术中试研究[J].烧结球团，2009，34(06):11-14.

［7］ 禾志强，周鹏，张铭,等.有机酸添加剂在石灰石 石膏法脱硫中应用的试验研究[J].中国电机工程学报，2011，31(23):34-40.

［8］ 宋存义，周向.双碱法用于烧结烟气脱硫中再生实验的研究[J]. 环境工程，2012，30(03):127-130.

［9］ 王永刚.双碱法用于旋转填充床脱除气体中二氧化硫的研究[D].北京:北京化工，2011.

［10］ 裴洪礼，宋华福. 电石渣钠钙双碱法在锅炉烟气脱硫中的应用[J].中国氯碱，2012(02):26-28.

［11］位朋，李惠萍，靳苏静,等. 氧化铝赤泥用于工业烟气脱硫的研究[J].化工进展，2011，30(S1):344-347.

［12］邓仁昌，卢世柱，狄瑜,等.氧化锌吸收-电解废液分解工艺治理低浓度二氧化硫试验[J].热带农业科学，2011，31(04):43-47.

［13］麻芳.纳米氧化镁吸附剂的制备及烟气同时脱硫脱稍研究[D].沈阳:东北大学，2009.

［14］蒋磊，陶语若，沈超,等.燃煤烟气微生物循环脱硫工艺研究[J].金属矿山，2009(12):138-141.

［15］毛永杨，王海玉，孙珮石,等.生物法同时脱除高温烟气中SO2和NOx的实验研究[J].云南大学学报， 2012，34(2):227-231.

［16］张书平，李茹，崔心水.脱硫生物膜滴滤塔启动实验研究[J]. 西安工程大学学报，2010，24(05):598-601.

［17］崔振东.膜吸收法浓海水烟气脱硫试验研究[D].青岛:中国海洋大学，2010.

［18］吕强三，胡金山，李红霞. NaOH为介质的乳状液膜烟气脱硫[J].河北理工大学学报，2010，32(03):67-70.

［19］肖耀，任芸芸. 麻石水膜法在烟气脱硫除尘中的应用[J].广东化工，2012，39(04):45-46.