活性炭在脱硫中的应用——气体中二氧化硫的脱除

发布时间:2016/10/18 16:58:27 浏览次数:1573
文章来源:www.590.com网络部 作者:www.590.com小编


活性炭在脱硫中的应用
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气体中二氧化硫的脱除

 

二氧化硫是工业企业大量排入大气的气体中的一种有毒有害组分。仅在美国,排入大气的二氧化硫的总量超过3000t/年,在德国排入大气的二氧化硫总量超过700t/年。热电站、黑色和有色冶金业和石油加工工业是产生二氧化硫的主要污染源,当燃料和矿石燃烧或加工时,燃料和矿石中所含的硫即变成二氧化硫。采用燃料和矿石预先脱硫的方法,不能完全解决向空气中排放二氧化硫的问题在化学工业上,硫酸生产是二氧化硫污染大气的主要根源。

 

吸附剂是回收和消除二氧化硫危害的有效材料,而且在这方面吸附的潜在可能性还远远没有显现出来。为了回收二氧化硫,基本上采用多孔性含炭物质。

 

如果从不含氧的气流中回收二氧化硫,则按照物理吸附定律进行二氧化硫的吸附,在解吸时吸附剂的活性完全恢复。图3-1按照Ahypob数据绘出了活性炭对二氧化硫的吸附等温线。以下吸附剂对二氧化硫的吸附热平均为(单位Kj/mol):硅胶23,石墨30,活性炭44,活性半焦炭42

 

可是,在绝大多数情况下真实的工艺气体和通风气体都是含氧的。

活性炭和其他炭吸附剂是被吸附的二氧化硫转化成三氧化硫的催化剂:

 

2SO2 + (1/2)O2  SO3 

 

在存在水的情况下,三氧化硫也会形成硫酸:

 

SO3 + H2O H2SO4

 

在过量水中硫酸被稀释:

 

H2SO4 + H2O  H2SO4(稀的)

 

形成硫酸的浓度与过程进行的条件和被净化气体的湿度有关。在100下空气中水蒸气的浓度为10%时,吸附相内的硫酸浓度达70%

 

在表3-2内在含有各种杂质(2%SO26%O210%H2O13%CO2)的氮介质中椰壳制微孔活性炭的增重数据。对氮、二氧化碳、水蒸气的物理吸附是很 小的。活性炭从氮介质中吸收二氧化硫的吸附能力为2g/100g,而且经过30min即已建立吸附平衡。在存在水分和氧的情况下进行的化学吸着过程,能保证提高炭的吸附容量,因为在真实的烟道气的情况下,接触时间为120min时,炭的增重达到7g/100g

 

3-2 100下椰壳炭对二氧化硫的吸附动力学(以g/100g计)

 

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与二氧化硫的原始浓度元关,吸附相含有大约50%(质量)二氧化硫组分,其余部分转化成它的氧化和水解产物。

 

因此,吸附质含有三种物质:在吸附温度下,例如100下,通过抽真空或吹入气体从固相中可以脱除物理吸附的二氧化硫,在190以下温度范围内也分离不出来,但用水冲洗可以脱除的不可逆吸附的硫酸以及与炭牢固结合的硫化合物(100g吸附剂上约有0.5g,它们用水是冲洗不去的,用过氧化氢才能提取出来。可逆与不可逆吸附的二氧化硫之间的比例与吸附温度有关。图3-1阐明它们的依赖关系。

 

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在高温下,二氧化硫转化成硫酸的速度提高了,因此,吸附质分子与吸附剂结合的特性主要是化学的,即不可逆的。在低温下,可逆与不可逆的吸收杂质量接近相等。

 

硫酸的提取速度取决于活性炭的结构。炭的微孔结构过度发达,就需延长提取时间,增加冲洗水的耗量。所以,有时将提取二氧化硫用的炭在700的温度下进行补充活化,以减小它的微孔孔隙度。

 

如果长时间(2000h以上)向不大的活性炭层通气体,则形成和吸收的酸量可以达700g/100g而且在迎面部分可以看到液滴。

 

对于在固定床内吸附提取二氧化硫的工业装置,应该建议使用流体阻力不大的机械强度好的活性炭,即大颗粒活性炭。

 

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