工業(yè)廢氣脫硫技術(shù)的選擇與應(yīng)用

工業(yè)廢氣脫硫技術(shù)的選擇與應(yīng)用

0無機硫和有機硫氣體的排放源硫是地殼中的一個豐富元素。它對經(jīng)濟發(fā)展起著重要作用。它涉及生物、工業(yè)、農(nóng)業(yè)和其他行業(yè)，甚至對污染做出了重要貢獻。工業(yè)中所排放的含硫氣體大體可分為無機硫和有機硫,無機硫主要是指硫化氫(H1濕法硫濕法脫硫主要用于脫無機硫(H1.1ada法ADA法即液相催化法,其主要原理是H1.2煙氣旁路脫硫目前石灰石-石膏法已經(jīng)簡易化,與傳統(tǒng)工藝相比,其將預(yù)洗、吸收以及氧化設(shè)備合并,并簡化了煙氣交換系統(tǒng),改進了煙氣部分旁路。該法脫硫效率接近70%~80%,有效地降低初投資成本。但該法也存在一些待解決的問題:脫除SO目前濕法脫硫技術(shù)使用比例占總脫硫技術(shù)比例的50%以上,僅石灰石-石膏法就占使用比例的40%左右,由此可見該法在脫硫技術(shù)中的地位不可撼動。其工藝也不斷完善中,孔華等2固體吸附劑脫硫干法脫硫主要用于脫除無機硫,是將氣體通過固體吸附床層進行脫硫。常用的固體吸附劑有活性炭、鐵氧化物和氧化鋁等。一般脫硫效率只有70%左右。2.1吸附法吸附法脫硫是利用活性固體吸附劑來吸收煙氣中的SO2.2氧化法的氧化催化氧化法是利用催化劑將SO3加氫脫硫技術(shù)加氫脫硫主要是指硫化物在催化劑的作用下,在氫氣氣氛下將含硫化合物中的硫轉(zhuǎn)化為硫化氫,進而通過汽液分離、分餾或汽提的方法將硫化氫從反應(yīng)流出物中去除加氫脫硫需要高氫的環(huán)境,這樣做對于煤化工、煉油廠等產(chǎn)業(yè)是不經(jīng)濟的。因此,加氫脫硫技術(shù)不斷被改進。比如,SCANFining技術(shù)4非引水脫有機硫非加氫脫硫在設(shè)備投資和操作的費用上都比加氫脫硫小,而且脫硫精度也相對比較高。4.1脫硫廢水的特征吸附脫硫是將硫化物固定在吸附床上,與吸附劑進行流動的接觸,從而將硫吸附,常以活性炭、FeSO物理吸附是指利用吸附劑對硫化物進行溶解性脫硫,即相似相溶,但其在脫硫的過程中沒有化學(xué)反應(yīng)發(fā)生,具有處理量大、再生容易以及操作簡單等優(yōu)點。其中美國Blaek&VeatnPritchardIndustry公司與美國AlcoalIndustrialChemicals公司聯(lián)合研發(fā)的IRVAD技術(shù)最為典型化學(xué)吸附法以美國Phillips石油公司開發(fā)的S-Zorb脫硫工藝另外還有一些技術(shù),包括SARS技術(shù)和LADS技術(shù),其中LDAS工藝中的LDA-A吸附劑和LDA-D再生劑是由中國洛陽石化工程公司自主研發(fā)的4.2烷基化硫烷基化脫硫工藝是指利用噻吩等硫化物的選擇性來完成烷基化反應(yīng),使硫化物的沸點提高,最后經(jīng)蒸餾進行分離。其中H5icts8脫硫生物脫硫(BDS)是利用微生物自身新陳代謝所需要的硫元素,通過酶的作用,將硫化物經(jīng)生物代謝后除去,是一種新興的脫硫技術(shù)。BDS技術(shù)有兩條途徑,一條稱之為Kodama路線,是在兩相(油/水)生物反應(yīng)器中通過酶選擇性地氧化硫化合物,使生成的含硫化合物副產(chǎn)品為水溶性的,但這對含硫化合物的基體并無影響。由于是整個含硫化合物都轉(zhuǎn)入水相,所以油品的收率有所下降。另一條稱為ICTS8路線,它只脫除油中含硫物的硫原子,即菌種只選擇性對C-S鍵作用,將硫原子氧化成硫酸鹽或亞硫酸鹽后,轉(zhuǎn)入水相,其它的骨架部分仍留在油相中BDS最大的優(yōu)點就是利于環(huán)保,同時具有反應(yīng)條件溫和、成本費用低、不需要氫氣氣氛等優(yōu)點,對傳統(tǒng)的脫硫方式是一種很好的補充,用來進行含硫燃料的精加工,以減少燃料含硫氣體的排放,從而減少含硫氣體對大氣的污染,是一種很有應(yīng)用前景的脫硫技術(shù)。雖然生物脫硫理論的研究已有30多年,但以下2個問題需要克服:(1)得到能將石油中不易脫除的硫轉(zhuǎn)變?yōu)橐子诿摮牧虻奈⑸?(2)開發(fā)在經(jīng)濟上有競爭力的大規(guī)模生物脫硫過程。6碳基金屬的脫硫機理過渡金屬羰基金屬配合物是指由過渡金屬和CO所形成的一類配合物,其根據(jù)18電子規(guī)則所形成穩(wěn)定的具有不同核數(shù)的一類簇核物。這類含羰基的金屬簇核物,是迄今數(shù)量最為龐大、催化作用研究得最深、最有應(yīng)用前途的簇核物。其脫硫機理可從羰基金屬的電子效應(yīng)和羰基金屬脫硫結(jié)構(gòu)效應(yīng)說明,如圖1、圖2所示從電子效應(yīng)來看,碳基金屬的結(jié)構(gòu)滿足以下3個條件:(1)M金屬軌道雜化;(2)d孤電子對填充到d軌道;(3)d軌道反饋電子到S的2π*軌道,從而削弱C-S鍵。從結(jié)構(gòu)效應(yīng)考慮,滿足以下2個條件:(1)必須暴露出三疊層空位和橋位;(2)部分金屬原子必須是邊緣原子。因此,羰基金屬和CO的成鍵有端基配位和側(cè)基配位兩種,無論哪種配位,為了不使中心金屬原子上過多負電荷累積,CO分子能夠接受中心金屬原子反饋送來的d電子的軌道只能是最低未占據(jù)的2π反鍵軌道。正是由于這種反饋π鍵的結(jié)構(gòu),可采用羰基金屬對硫進行脫除研究綜上所述,以上脫硫工藝的優(yōu)缺點比較如表2所示。7以過渡金屬基化合物為催化劑有機硫與無機硫在現(xiàn)在的脫除技術(shù)中一般進行分別脫除,但在有機硫的脫除中所轉(zhuǎn)化成的無機硫會同時脫除。以類水滑石為前驅(qū)物,焙燒得到的類水滑石衍生復(fù)合氧化物在脫除有機硫時能將生成的無機硫同時脫除且效率高,這種催化劑在目前是比較受關(guān)注的。而以過渡金屬羰基化合物為催化劑對含硫物質(zhì)進行的脫除,脫除效率高,并且屬于新興的綠色催化劑,沒有副產(chǎn)物的產(chǎn)生。由于目前在理論方面的研究越來越前沿,為實驗的研究提供了一個方向,不受其一些物理化學(xué)性質(zhì)的局限,因此以過渡金屬羰基化合物為催化劑越來越受關(guān)注。目前脫硫技術(shù)在工業(yè)上的應(yīng)用極其廣泛。在眾多脫硫