烟气脱硫产物亚硫酸铵氧化动力学研究

作     者：陈枝 

作者单位：重庆大学 

学位级别：硕士

导师姓名：周志明

授予年度：2007年

学科分类：081704[工学-应用化学] 07[理学] 070304[理学-物理化学(含∶化学物理)] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 0703[理学-化学] 

主      题：烟气脱硫 亚硫酸铵 动力学 催化氧化 

摘      要：我国电力生产以燃煤发电为主,由于中国煤炭资源的特点是高灰分、高硫,因此,近年来,燃煤电厂SO2的污染问题日益受到关注。烟气脱硫是控制燃煤电厂SO2排放的有效方法,湿式氨法烟气脱硫工艺是当今燃煤电厂常用的烟气脱硫技术之一。 湿式氨法脱硫具有适用煤种含硫量范围广、脱硫效率高、无加工污染等优点。目前我国的湿式氨法脱硫技术均从国外引进,氨法脱硫技术在国内的应用还很不成熟,产物亚硫酸铵性能不稳定,因此深入研究脱硫过程中亚硫酸铵的氧化机制和影响亚硫酸铵氧化的主要因素,对提高氧化速度、完善湿式氨法脱硫技术的理论基础、优化烟气脱硫工艺过程具有重要的价值。 利用鼓泡反应装置,通过改变初始亚硫酸铵溶液的浓度、pH值、空气流量、过氧化氢浓度及反应温度,研究了亚硫酸铵氧化的宏观反应动力学。研究表明:①空气流量低于380L/h时,反应速率随流量的增大而增加;pH值为5.5左右时,氧化速度最快;高浓度(≥3mol/L)的亚硫酸铵不能在短时间内氧化成硫酸铵。②亚硫酸铵的空气氧化按照自由基反应机理进行,链式反应引发剂(?SO3-)能有效地催化亚硫酸铵和氧的反应,自由基吸收剂(?SO5-)能终止反应;本征反应速率对亚硫酸铵和溶解氧分别为1.5响应和零级反应。③通过假设建立了工况条件的总反应过程的数学模型,包括本征化学反应氧的扩散传质两个过程,总反应速率受氧传质扩散控制。④提出了将二氧化锰-过氧化氢作为氧化剂,应用于湿法烟气脱硫工艺中的亚硫酸铵氧化系统来有效促进亚硫酸铵的氧化。 亚硫酸铵的氧化可以用一个无量纲数Hatta作为判据,通过系统中物料的成分,从理论上预示亚硫酸铵氧化反应所处的阶段,从实验的基础数据,得出了各反应阶段相应的动力学参数,可为进行氨法脱硫的科技工作者提供一些有益的参考。