碱法脱除二氧化硫的工艺

申晨

摘要：当前可应用于工业脱除二氧化硫的工艺技术方法有很多，而本文那种所探讨的是钠碱法用于脱除工业生产烟气中的二氧化硫的具体工艺方法，并测定在不同工况背景下二氧化硫的脱硫效率效果。

关键词：二氧化硫脱除;钠碱法;工业实验;脱硫率;结果分析

运用钠碱法用脱除工业烟气中的二氧化硫，其操作条件为在pH=10～11的环境中，将碱液流量控制在140～160L/h左右，而SO2流量则控制在60～120mL/min范围内，此时脱硫率可高达95%以上。这说明钠碱法拥有良好的二氧化硫脱硫效果。

一、二氧化硫脱硫情况概述

现如今，全球大气污染排放物中二氧化硫排放量正在呈现逐年增长趋势，它对人体、动植物以及整个生态自然所带来的负面影响是极大的，所以人们都在思考正确且有效的脱硫方法，以期待解决二氧化硫大气污染问题，改善人类生存环境。

钠硫法的应运而生恰好弥补了这一污染治理缺陷，该方法效率高、来源丰富且不易出现堵塞问题，目前应用非常广泛。为此，针对钠硫法所展开的脱硫实验研究具有相当价值。

二、钠碱法二氧化硫脱硫的实验应用分析

（一）实验前设备与材料准备

在实验前要做好一切准备，例如要准备空气压缩机、缓冲罐、浮子流量计以及混合罐，根据实验要求不同，基于不同配比空气与二氧化硫气体在罐中混合二氧化硫，模拟生成实际烟气，为随后的二氧化硫脱硫做好准备。

另外要准备水系统，其中包括了储放NaOH的储液罐、控制NaOH试液的高位水箱、带有NaOH储液槽的储液泵。而吸收系统则包括了吸收塔（填料使用鲍尔环）。

最后测试系统中包括了智能烟气分析仪，现场分析测定二氧化硫浓度原理，在采样过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会与采样瓶中的碘液发生氧化—还原反应，其反应式应该如下：

根据实验中采样瓶中淀粉指示剂颜色的变化（溶液从深蓝色变为无色透明），判断采样瓶对侧的光信号内容，明确指示终点。如果采样瓶中的碘被消耗殆尽，则仪器则会直接自动停止采样，并显示出SO2的具体浓度[1]。

（二）实验中流程应用

在具体的实验流程过程中，空气首先从空压机压缩并进入到缓冲罐中，与二氧化硫共同混合再进入到缓冲罐中。与此同时，碱液也会在NaOH槽中配好待用，由反应器上部位置经过净化后直接被排出，此时二氧化硫浓度结果可由烟气采样分析获得。

（三）实验后结果分析

在实验后对实验结果进行分析，发现利用钠碱法分析二氧化硫的脱硫率n，同时分析脱硫碱液进塔之后的pH值，发现其主要伴随时间t的变化而变化，所以结合这一点变化给出具体的实验数据，看在不同实验反应时间中二氧化硫的脱硫效率、pH值以及脱硫进口、出口变化，如表1。

上述实验主要会根据二氧化硫浓度监测过程采用智能化烟气分析仪进行自动读数分析，具有较高参考价值。考虑到碱液中是含有二氧化硫烟气的，且烟气中同时含有大量的二氧化碳，所以必然会发生二氧化硫与NaOH发生反应降低吸收液pH值，脱硫效率也表现不高。在这种情况下，pH值不断下降到7.5甚至以下后，就会出现吸收二氧化硫的化学反应，且不断生成大量的吸收剂Na2SO3，同时SO2的脱除率也会不断升高。当二氧化硫吸收反应完全停止后，pH值则会降低到4.4左右。可以了解到在实际使用吸收液处理二氧化硫脱硫过程中，吸收液中的pH值应该控制在一个适宜值范围上，避免产生过大影响。

值得注意一点，吸收碱液pH值对脱硫影响也非常之大，它是影响脱硫效率的关键要素。在实验中，需要测定分析pH值与二氧化硫脱硫效率n之间的相互关系，并获得结果，结果如图1。

如图1为碱液pH值与脱硫率n之间的成线性关系，它主要随着pH值的增加而不断变化，吸收液碱性pH值不断增大，脱硫率也相应增大，所以曲线坡度越来越大，这些变化都说明了pH值在实验中起到了至关重要的影响作用。如果从脱硫率角度看，pH值越高实验表现效果越好，不过高pH值代表脱硫成本升高，所以综合考量pH值取值在10～11为最合理水平[2]。

再一点，脱硫效率n也会伴随吸收液的液气比（L/G）不断升高而提升。其主要原因还在于L/G增加过程中，气液之间的接触面积快速增大，这非常有利于增加吸收速率。而且随着L/G的增加，脱硫液的pH也会逐渐从吸收塔顶部到底部逐渐下降，但下降幅度会逐渐减小，但是脱硫液的整体pH值会大致呈现一个上升趋势，这是可能影响到脱硫率比的主要原因之一。在这里，伴随L/G的不断增加，整体脱硫系统的能耗也会相应增加，系统压降则会逐渐增大。在整个脱硫实验过程中，如果液气比过大则必然会影响到实验结果。从实际情况看，脱硫过程中碱液流量应该控制在140～180L/h为最适宜。再者，可考虑通过改变气流量G来实现对整个气液比（L/G）的改善。在该过程中深入观察在pH值相同条件下（设pH值为10.2）液气比的变化，包括对脱硫效率的实际影响，这些都要客观反映到实验结果中并明确表示出来。

最后，考虑到钠碱法工艺条件下工业烟气会伴随二氧化硫浓度与流量的变化而变化，它会严重影响到进气出气二氧化硫流量的脱硫效率n，所以这一实验结果也表明了n会伴随二氧化硫流量的增加而降低。即当二氧化硫浓度逐渐变小时，强碱吸收二氧化硫会出现极快反应，吸收过程中由于受到主要气膜控制影响，所以大部分二氧化硫都会被吸收走，脱硫效率大幅度增加，二氧化硫流量会快速提升到120mL/min左右，脱硫效率会伴随二氧化硫浓度的增大而急速下降。

总结：

综上所述，采用钠碱法具有较好的工业烟气二氧化硫脱硫效果，如果烟气中的二氧化硫浓度越低时，就代表它的脱硫率越高。通过实验也发现，在实验操作40分钟内就能达到较高的脱硫效率（达到90%以上），而當烟气流量逐渐降低时，二氧化硫脱硫基本达到目标。

参考文献

[1]周继红，华玉芝，朱长军， 等.钠碱法脱除烟气中二氧化硫的实验研究[J].河北建筑科技学院学报（自然科学版），2004，21（1）：4-7.

[2]徐晖.烟气钠碱脱硫吸收富液超声波解吸方法研究[D].天津：天津大学，2010.