脫硫劑

脫硫劑

去除煙道廢氣中二氧化硫的脫硫劑，採用最多的是廉價的石灰、石灰石和用石灰質藥劑配製的鹼性溶液。脫硫劑能吸收煙氣中大部分的二氧化硫固定在燃料渣內。化工廠、冶煉廠等常採用碳酸鈉、鹼性硫酸鋁等溶液作為脫硫劑處理含二氧化硫的尾氣，並可解吸回收利用。

基本介紹

  • 中文名：脫硫劑
  • 外文名：desulfurizer
  • 用途：去除煙道廢氣中二氧化硫
  • 類別：鹼性溶液
  • 成分：石灰、石灰石和用石灰質
  • 學科：化學
簡介,氧化鐵脫硫劑,液態脫硫劑,脫硫劑的選擇,鈣法脫硫,鎂法脫硫,氨法脫硫,鈉法脫硫,炭法脫硫,

簡介

脫硫劑一般指脫除燃料、原料或其他物料中的游離硫或硫化合物的藥劑；在污染物的控制和處理中主要指能去除廢氣中硫氧化物（包括SO2和SO3）所用的藥劑。各種鹼性化合物都可作為脫硫劑。
脫硫劑
這種混合溶液脫硫劑具有表面活性，催化氧化，可以性促進SO2的直接反應，加速CaCO3的溶解，促進CaSO3迅速氧化成CaSO4，強化CaSO4的沉澱，降低液氣比，減少鈣硫比，減少水分的蒸發。當煙氣入口SO2濃度增加，高於設計值時，吸收塔反應池內PH值降低，需要更大的Ca/S比時，在吸收塔反應池容積不需擴大的情況下，CaCO3能夠快速溶解，增加鈣離子濃度，保持漿液PH值在正常範圍，對PH值有一定的緩衝作用。延長工作段漿液的運行時間，減少配漿次數，可使設備結垢明顯減少，垢層變薄，停機後用水沖洗，垢層容易脫落。對脫硫系統結垢起分散性和活動性，減少結垢的淤積，減少漿液中氯離子的含量，對脫硫設備中各種材質的腐蝕、結垢速率均有不同程度的減少，其中碳鋼減少最多，腐蝕、結垢速率分別可減少74%和79%，聚氯乙烯可減少48%和55%。脫硫劑的加入，可起到阻垢防腐緩蝕的作用，減少脫硫噴嘴的堵塞、結垢、腐蝕、磨損，減少漿液循環泵及葉輪的結垢、腐蝕、磨損，減少脫硫系統中備品備件維修和更換。拓寬脫硫材料的選擇範圍，提高系統的可靠性。在不同的工況下可減少和停用漿液循環泵及氧化風機，提高脫硫效率，降低運行費用，適合煤中的含硫量變化，及適用高硫煤。在煙氣脫硫套用中，具有廣闊的市場推廣優勢，可產生可觀的經濟效益和社會效益。

氧化鐵脫硫劑

氧化鐵脫硫劑是一種固體脫硫劑，有無氧氣存在均可脫硫。其原理是將廢氣中的含硫化合物化學吸附到脫硫劑的小孔中，改變其化學組成從而淨化氣體。當脫硫劑達到飽和後，即其不再具有脫硫能力需要對其進行再生，如採用水蒸汽進行汽提再生。但是，氧化鐵脫硫劑在長時間使用後，其活性會不斷下降，如其中的小孔被一些雜質物所堵塞，這時脫硫劑就失活了，但當反應體系有微量氧存在時可提高其脫硫活性，延長使用壽命。廢脫硫劑可以回收其中的活性成分。

液態脫硫劑

因質子傳遞，H2S與MDEA（N-甲基二乙醇胺）進行的反應幾平是受氣膜控制的瞬時化學反應：
H2S+R2NCH3=[R2NHCH3]+[HS]-
由於MDEA是一種叔胺，CO2只有與水生成碳酸氫鹽後才與胺進行酸鹼中和反應：
CO2+H2O+R2NCH3 R2NHCH3+HCO3
因為CO2和水需要緩慢的中間過程，這種反應速率上的巨大差別構成選擇性吸收的基礎，即MDEA在CO2存在下對H2S吸收具有較高的選擇性。
酸性尾氣經水洗除去其中的CH3OH和HCN後進入吸收塔底部與從頂部加入的貧胺液逆流接觸，脫硫後的淨化氣從吸收塔頂部逸出。離開吸收塔富胺溶液通過換熱器與貧胺換熱得到加熱，然後在再生塔中再生，脫除的含H2S和CO2的再生酸氣作為克勞斯裝置進料，貧胺經冷卻泵送至吸收塔。
名　稱
N-甲基二乙醇胺
類　別
焦點產品/甲基醇胺系列
簡　稱
MDEA
外　觀（25℃）
常溫下為無色至微黃色透明液體。
含　量（%）
(GC)≥98.0%
全胺值
450-480mgKOH/g
色　澤（G）
(Hazen)≤120
水　分（%）
≤1.0%
溶　程
能與水、醇混溶，微溶於醚。
套用領域
廣泛套用於油田氣和煤氣的脫硫淨化乳化劑和酸性氣體吸收劑、酸鹼控制劑、聚氨酯泡沫催化劑。可在活化劑參與下脫除合成氨中的二氧化碳。另外，MDEA還可以作為殺蟲劑、乳化劑、織物助劑的半成品、抗腫瘤藥物鹽酸氮芥的中間體、胺基甲酸酯塗料的催化劑、纖維助劑等，同時，也是油漆的一種促乾劑。
CAS NO.
105-59-9

脫硫劑的選擇

鈣法脫硫

利用硫酸鈣化學和物理的穩定性達到脫硫目的，原料是石灰石、消石灰等，首先是使SO2溶解：
SO2+H2O=H2SO3，H2SO3=HSO3-+H+，HSO3-=H++SO32-
使石灰石溶解：
CaO+H2O=Ca(OH)2，Ca(OH)2=Ca2++2OH-，
使兩種溶液進行化學反應吸收溶解的SO2：
Ca2++SO32-=CaSO3，CaSO3+(1/2)H2O=CaSO3·(1/2)H2O。
對液體進行氧化：
HSO3-+(1/2)O2=H++SO42-，Ca2++SO42-=CaSO4↓，CaSO4+2H2O=CaSO4·2H2O↓
最後的產物是CaSO4·2H2O↓（就是石膏），是一種不溶於水的穩定物質，可用於建築材料和水泥製作的原料。
以上這種方法就是通常所說的石灰石—石膏法煙氣脫硫（FGD）的化學機理。

鎂法脫硫

利用中國的特產氧化鎂進行脫硫的方法，原料是鎂礦石、氧化鎂等，也經過了SO2溶解，MgO溶解：MgO+H2O=Mg(OH)2，MgO+2CO2+H2O=Mg(HCO3)2，
使兩種溶液進行化學反應吸收溶解的SO2：
Mg(OH)2+SO2=MgSO3+H2O，
Mg(HCO3)2+SO2=MgSO3+H2O+2CO2，
MgSO3+H2O+SO2=Mg(HCO3)2，
MgO+Mg(HSO3)2=2MgSO3+H2O
要完成此過程MgO要有5%的過量。
對液體進行氧化：
MgSO3+1/2O2=MgSO4，
MgO+SO2+1/2O2=MgSO4在經過結晶濃縮可生產肥料級的MgSO4·1H2O，也可生產工業級MgSO4·7HO，如果不進行或抑制MgSO3氧化，可以再生脫硫劑並生產硫酸。

氨法脫硫

利用氨氣和氨水與二氧化硫和氮氧化物反應，起到脫硫、脫硝的作用。也是先用水溶解SO2、NO、NO2，形成HSO3、HSO4、HNO3，然後與NH3及氨水發生化學反應：
H2SO4+2NH3=(NH4)2SO4，HNO3+NH3=NH4NO3，
SO2+H2O+1/2O2=H2SO4，H2SO3+2NH3=(NH4)2SO3，
(NH4)2SO3+H2O+SO2=2NH4HSO3，NH4HSO3+NH3=(NH4)2SO3。
(NH4)2SO3在數小時內可以被大氣氧化：(NH4)2SO3+1/2O2=(NH4)2SO4氨法的優勢是用量少、二次污染少、副產品用途廣泛（可以作為氨肥）、也可以實現循環再生使用、脫硫、脫硝一次完成，但是氨水的價格高1200—1500元/噸，配套設備要求高，一次性投資大。

鈉法脫硫

用火鹼和純鹼作為吸收液進行脫硫。SO2在水中與NaOH和Na2CO3反應：
2NaOH+SO2=Na2SO3+H2O，
Na2CO3+SO2=Na2SO3+CO2↑，
Na2SO3+SO2+H2O=2NaHSO3，
NaHSO3+NaOH=Na2SO3+H2O，
2NaHSO3+Na2CO3=2Na2SO3+H2O+CO2↑
在吸收液的處理中可以利用Na2SO3與NaHSO3在水中溶解度的不同，使Na2SO3結晶作為副產品，或者用酸分解處理，使之再生。火鹼和純鹼的價格比較高，且腐蝕性也比較高，在當前世界上使用不是很普遍，在鈉法的基礎上，在後期加入石灰石生產石膏可以節省部分的火鹼、純鹼，這就是雙鹼法。

炭法脫硫

是利用炭材料的吸附性能或催化氧化性能脫除煙氣中的二氧化硫同時回收硫資源的方法。其機理是：SO2、O2和H2O被活性炭吸附，
催化氧化：
SO2+1/2O2=SO3
之後水合成為酸：
SO3+H2O=H2SO4
用水沖洗吸附材料後再生吸附劑的吸附活性，並產生稀硫酸：
H2SO4+n H2O=H2SO4·n H2O
濃縮後成為副產品。炭法脫硫工藝流程短、運行維護簡單、脫硫劑消耗小、水耗小、脫硫成本低、副產品可綜合利用，但是脫硫容量小、能耗和炭耗大、脫硫效率低，所以現在不能用於大規模鍋爐，也沒有形成產業化。
海水/電石渣/工業廢水/鍋爐廢水法脫硫：
海水中過量的碳酸鹽（鈉、鈣）、電石渣中的碳酸鈣、工業廢水、鍋爐廢水中的鹼性物質，都是可以與酸性的二氧化硫反應而起到脫硫作用。是可以綜合利用的資源，但是在實際中套用時存在著不易控制濃度、脫硫效果不穩定、脫硫效果差等缺點，而且要因地制宜。

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