二氧化硫防治.docx

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二氧化硫防治

郑州大学化工与能源学院

《化工环保概论论文》

学院：

化工与能源学院

专业：

化学工程与工艺

班级：

三班

姓名：

李正

学号：

20100380306

指导老师：

万亚珍

日期：

2013年4月5日

国内外SO2污染及其治理技术

1，概述

我国的能源生产和消费结构长期以煤炭为主，煤炭占能源生产和消费总量的75%左右。

由于化石燃料燃烧，尤其是原煤的大量直接燃烧，加上脱硫脱氮等排气净化装置未能配套，使二氧化硫（SO2）、氮氧化物（NOx）等酸性气体排放量不断增加。

随着经济和能源消耗快速增长，我国SO2排放在20世纪末期呈逐步上升趋势。

进入21世纪，人们开始关注可持续发展和环保意识的不断增强，我国SO2逐年下降。

然而由于社会经济结构、发展水平及能源资源分布不平衡，不同地区SO2排放存在较大差异。

2，来源

主要是人为来源：

以煤和石油为燃料的火力发电厂、工业锅炉、垃圾焚烧、生活取暖、柴油发动机、金属冶炼厂、造纸厂等。

火山爆发时会喷出该气体，在许多工业过程中也会产生二氧化硫。

火力发电排出的烟气中SO2含量约在0.1%左右。

有色金属矿的含硫量远比煤和石油高，冶炼过程中排出的烟气里SO2的含量可高达7-13％，一般为2.5-5％，最低也在1％左右。

在大气对流层中，SO2的平均浓度约为0.2ppb，而受污染的城市年平均浓度已高达100-150ppb。

3，危害

氧化硫是无色气体,具有刺激性气味,是大气主要污染物之一,其危害有:

（1）二氧化硫的刺激作用,影响植物生长,引起人的咳嗽,眼睛难受,肺组织受损呼吸困难等。

（2）二氧化硫有促癌作用。

（3）二氧化硫是酸雨形成的主要原因。

长期接触二氧化硫的人一方面刺激上呼吸道引起支气管平滑肌反射性收缩，呼吸阻力增加，呼吸功能衰落；另一方面刺激和损失粘膜，使粘膜分泌增多变稠，纤毛运动受阻，免疫功能减弱，导致呼吸道抵抗力下降，诱发不同程度的炎症，如慢性鼻咽炎、慢性支气管炎，支气管哮喘和肺气肿等。

此外长期接触二氧化硫对大脑皮质机能产生不良影响，使大脑劳动能力下降，不利于儿童智力发育。

二氧化硫是形成酸雨的主要原因，目前为止,70%的酸雨是由二氧化硫引起的,全球已形成三大酸雨区。

研究表明,酸雨对土壤、水体、森林、建筑、名胜古迹等人文景观均带来严重危害,不仅造成重大经济损失,更危及人类生存和发展。

酸雨使土壤酸化,肥力降低,有毒物质更毒害作物根系,杀死根毛,导致发育不良或死亡。

酸雨还杀死水中的浮游生物,减少鱼类食物来源,破坏水生生态系统;酸雨污染河流、湖泊和地下水,直接或间接危害人体健康;酸雨对森林的危害更不容忽视,酸雨淋洗植物表面,直接伤害或通过土壤间接伤害植物。

促使森林衰亡。

酸雨对金属、石料、水泥、木材等建筑材料均有很强的腐蚀作用,因而对电线、铁轨、桥梁、房屋等均会造成严重损害。

4，二氧化硫的治理技术

二氧化硫治理的实质：

利用某种介质与气相中SO2经过物理或化学作用，将SO2转入液相或固相中，然后再处理或直接利用。

按其处理方法的原理可分为吸收法、吸附法、还原法、氧化法等。

4.1吸收法。

（1）石灰-石灰石类法

此类方法又可以细分为许多方法。

此类方法所用吸收剂CaO或CaCO3（或者为MgO或MgCO3）,反应过程可表示为:

式中:

Me——Ca或Mg

将吸收剂粉制成浆液,在吸收器内废气中的SO2直接被浆液吸收,这就是湿式石灰-石灰石类法。

潍坊化工厂的简易排烟脱硫设备就是采用这种方法,不过是改用废电石泥代替消石灰作吸收剂。

采用气-液-固喷射鼓泡式反应器（JBR）为吸收器的烟气脱硫法（AFGD法）,其吸收器集预洗、吸收和氧化于一体。

（2）其他碱性溶液法

其他碱性溶液法有钠碱法、氨碱法（包括氨-酸法、氨-亚硫酸铵法）、双碱法等。

钠碱法用钠碱溶液（如NaOH、Na2CO3或NaHCO3溶液）作吸收剂,既能脱除SO2,又能脱除NOx。

此法脱硫脱硝效率高,可以处理高硫煤燃烧烟气,所处理烟气量可多可少,技术成熟可靠。

此法的不足之处是:

设备腐蚀严重,最后排出系统的废液要经进一步处理后才能排放,另外,为了提高烟气排出后的抬升高度,往往要对烟气进行二次加热升温,能耗较高。

氨碱法用氨水作吸收剂。

HsunlingBai等人介绍了氨水洗涤烟气过程中发生的反应，将洗涤后的吸收液用酸分解（即酸化）,得到SO2和相应的铵盐,这就是氨-酸法。

也可以将吸收液直接加工成亚硫酸铵产品,代替烧碱用于造纸行业,这就是氨-亚硫酸铵法。

钠碱溶液或氨水吸收SO2所生成的溶液再次与碱（石灰乳或石灰石粉）反应,将所吸收的SO2转换为不溶解的CaSO4,并使吸收液再生,这就是双碱法。

用此法的目的是利用廉价的石灰石来处理烟气,既经济又可避免湿式石灰-石灰石法中出现的堵塞问题。

徐永生介绍了双碱法烟气脱硫技术的新进展,使双碱法比以前更有吸引力。

（3）再生的吸收法

在再生的吸收法中,吸收后的吸收液经热再生后返回吸收过程,循环使用,再生出来的浓SO2气体可加工成液体SO2、硫磺或硫酸之类的产品,从而抵消此法的高投资费。

主要有亚硫酸钠法、碱式硫酸铝法等。

ElkemTechnology研究出Elsorb法,用于回收烟气和或尾气中的SO2。

该法用磷酸钠水溶液为吸收剂,烟气或尾气经其吸收处理后,副产SO2。

我们不妨称之为磷酸钠法。

LindeAG研究出Clintox法,用于回收气体中低浓度的SO2。

该法是用一种特殊的溶剂来吸收SO2,所以我们就叫它物理吸收法。

吸收SO2后的溶剂用加热法进行再生。

此外,还有柠檬酸钠法。

该法用柠檬酸和柠檬酸钠组成的吸收液进行烟气脱硫处理,可以达到90%以上的脱硫率。

鉴于柠檬酸和柠檬酸钠的成本、来源问题,佘颖等人改用NaH2PO4和Na2B4O7组成的弱酸性溶液作为吸收液。

4.2吸附法

吸附法用固体作为吸附剂或催化剂,吸附SO2或与SO2反应。

这类方法大多能同时脱除SO2和NOx。

吸附剂用还原气体或高温进行再生,同时释放出硫类（或氮类）物质。

（1）活性炭吸附法

活性炭吸附SO2在干燥无氧条件下主要是物理吸附,在有氧和水蒸气存在条件下会发生化学吸附。

活性炭再生的方法有热再生法、还原气体再生法、洗涤再生法。

为了解决洗涤再生过程所得稀硫酸的利用问题,我国研究出了磷铵肥法,利用天然磷矿石和氨为原料，在烟气脱硫过程中直接生产磷铵复合肥料。

（2）分子筛吸附法

分子筛吸附过程与活性炭吸附过程颇为相似。

分子筛吸附剂有氢型丝光沸石、氢型皂沸石、脱铝丝光沸石等。

（3）氧化铜法

用球形的γ-Al2O3为载体,浸渍硫酸铜,然后用还原性气体将硫酸铜还原为铜,当烟气通过吸附剂时,其中的氧将铜氧化为氧化铜,形成氧化铜吸附剂。

吸附床可以是固定床、流化床、错流移动床,错流移动床能同时脱除99%的SO2和90%的NOx。

4.3还原法

（1）常压催化还原法

此法所用还原剂为H2、CO、甲烷之类的还原性气体,催化剂是以铁为主的金属氧化物,其载体为γ-Al2O3,反应温度随还原剂不同而变化（420-550℃）,反应几乎在常压下进行,生成硫磺、水和CO2。

反应为不可逆反应,经一级反应脱硫率可达96.5%以上。

（2）高温高压催化还原法

此法用合成气（如粗煤气）在选择性催化剂存在的条件下将气体中的SO2还原为硫磺。

采用当今最好的催化剂,在温度为450-700℃、压力为2MPa的条件下,经一级反应硫回收率可达96%。

如果两个反应器串联,中间加1个冷凝器,则硫回收率有可能达到99%以上。

（3）液相（湿式）生物还原法

生物烟气脱硫法是通过4个基本步骤将烟气中的SO2转化为硫磺。

4个基本步骤为:

在喷雾吸收器中用水雾吸收,脱除烟气中的SO2；在厌氧微生物反应器中借硫酸盐还原菌的作用,将吸收液中的硫化物还原为H2S;在好氧微生物反应器中,在特殊控制的生物环境中,H2S被选择性地氧化为硫磺；将吸收液增稠、过滤,分离出硫磺。

此法的脱硫率可达到98%,投资费比石灰石强制的氧化法省30%。

对未经浓缩的（低浓度的）SO2烟气（或废气）的处理,可采用液相生物还原法；若采用气相催化还原法,则需先将烟气（或废气）中的SO2进行浓缩。

4.4氧化法

（1）气相催化氧化法（联合脱硫脱硝法）

用湿气硫酸法（WSA）可以将各种气体中的SO2转化为硫酸,用脱硝法（Denox）可脱除NOx,这两种方法联合起来就是联合脱硫脱硝法。

此法是在第一反应器中用氨将NOx催化转化为氮和水蒸气,在第二反应器中将SO2催化氧化成SO3,然后可回收得到浓硫酸。

此法在美国叫SNOX法,在德国叫Desonox法。

（2）液相催化氧化法

为了净化硫酸尾气,孙佩石、宁平进行了锰基催化剂吸收液净化硫酸尾气的试验研究。

研究结果表明,在0.5%MnSO4吸收液中添加0.5%FeSO4,吸收液的净化效果最好,单板平均净化效率可达73%以上。

尔后,沈迪新、童志权等人又进行了液相氧化脱除烟气中SO2的研究。

童志权等人由试验得出,吸收液最佳的pH为5-6,Mn2+浓度为0.06-0.13mol/L,采用石灰石中和生成的H2SO4,可维持较高的吸收率,并副产石膏。

5，结语

SO2的处理方法很多，这说明了人们对二氧化硫污染的关注及对其治理的支持。

我们完全可以治理二氧化硫的污染。

但在选用方法时，应注意因地制宜，尽量选用投资省、脱硫效率高、运转费低、长期运转稳定可靠、不产生二次污染的治理方法。

另外，一些方法仍待提高，有些方法还处于实验阶段，应加强研究。

我们相信，不久的未来，二氧化硫污染将大大减少，甚至消失！

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