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中国科学E辑:技术科学2009年第39卷第3期:431~437
《中国科学》杂志社
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液相同时脱硫脱硝实验及反应特性

赵毅*,刘凤,郭天祥,赵音

华北电力大学环境科学与工程学院,保定071003
*E-mail:[e-mail]

收稿日期:2008-01-18;接受日期:2008-08-18
国家高技术研究发展计划(“863”计划)(批准号:2007AA061803)资助项目

摘要以NaClO2溶液为吸收剂,在自行设计小型鼓泡反应器中,进行了烟气同时脱硫脱关键词
硝实验研究,确定了最佳条件,获得了理想的同时脱硫脱硝效果.通过产物分析,提出了基亚氯酸钠
同时脱硫脱硝
于酸性NaClO2溶液的同时脱硫脱硝反应历程.利用热力学原理对NaClO2溶液同时脱硫脱
反应动力学实验
硝的可能性和限度进行了计算.同时脱硫脱硝反应动力学实验研究表明,SO2和NO的氧化
吸收过程都分为区间,即快速反应区和慢速反应区.位于慢速反应区时,两者皆为0级反应.
−1−0.4−1
而位于快速反应区时,SO2的反应分级数为1.4级,反应速率常数为1.22(mol·L)·s,
反应活化能为66.25kJ·mol−1;NO的反应分级数为2级,反应速率常数为3.15×103
(mol·L−1)−1·s−1,反应活化能为42.50kJ·mol−1.

NOX和SO2为火电厂排放的主要大气污染物,国值得注意的是,前人的研究大多在低温(20~30℃)下进
内外一般采用分别加装脱硫设备和脱硝设备的方式行,而大型燃煤锅炉烟气经除尘后,烟温大约为
进行控制,这种方式不但占地面积大,而且投资和运120~150℃,如果应用该项技术进行脱硫脱硝,需耗
行费用也高.因此研究烟气同时脱硫脱硝新技术、新用大量动力降低烟气温度.另外,脱硫脱硝后的净化
理论已引起广泛关注,对此,国内外已有较多相关研烟气的低温排放会导致引风机和烟囱的严重腐蚀,
究[1~5].不得不利用大量能量进行烟气再热.根据湿式石灰

由于烟气中的NO占NOX的90%左右,而NO是石-石膏法烟气脱硫工艺条件,其脱硫塔内反应温度

一种几乎不被水或碱液吸收的惰性气体,使得现有一般为50℃左右,我们认为,具有实用意义的NaClO2
的湿法脱硫工艺难以同时脱硝.为了实现同时脱硫溶液同时脱硫脱硝工艺应满足这一温度条件.因此,
脱硝,近年来,在溶液中添加化学试剂的方法已被国前人的研究成果尚缺乏实用价值.另外很多学者基

内外学者广泛尝试.于NaCl2在酸性条件下易分解的特点,研究中采用了
[6~8]
20世纪70年代,国外开始了NaClO2溶液吸氧化性相对较弱的碱性溶液,但已有研究表明pH值
[14]
收烟气中污染物的研究.通常的做法是在NaClO2溶大于4的NaClO2溶液仍较稳定.

液中添加酸或者碱共同去除烟气中的NOX.从90年与传统的逆向喷淋吸收方式相反,鼓泡反应装
代开始,人们认为液面物质传递系数对吸收速率有置使吸收剂成为连续相而吸收质成为分散相,大大
很显著影响.为了气液混合,研究者[9~14]采用多种反降低传质阻力,消除了临界传质和临界化学反应速
应器(填充柱、搅拌釜、喷淋塔和鼓泡柱)进行了率的局限性,从而促进反应速率加快,处理能力增大.

NaClO2溶液脱硫脱硝研究,均取得了较好的效果.同时,鼓泡反应装置可在一个吸收塔内完成SO2/NOX

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赵毅等:液相同时脱硫脱硝实验及反应特性

的吸收、氧化、中和、结晶.鉴于鼓泡反应装置的上1.2试剂
述工艺优势,本文在自行设计的小型鼓泡反应器系
实验所用亚氯酸钠为工业纯(NaClO2含量≥
统上经对溶液、反应温度、吸收溶液
,NaClO2pH90%),盐酸和氢氧化钠为分析纯.
值、烟气流量和烟气含氧量等实验条件的优化,在
适宜条件下,脱硫脱硝效率分别达到100%和95.2%.1.3实验方法

通过产物分析,推断出同时脱硫脱硝反应历程,利用将由SO2,NO和N2按一定比例组成的模拟烟

热力学原理对NaClO2溶液同时脱硫脱硝的可能性气通入预先装有一定浓度的NaClO2溶液的反应器

和限度进行了计算和分析,通过实验研究了反应动中,SO2和NO在反应器中被NaClO2溶液氧化吸收.
力学过程,为工业化研究及应用提供了理论依据和模拟烟气进入反应器前,经阀门调节使其旁路进入

基础数据.烟气分析仪(MRU95/3CD,德国,SO2和NO测量范
围均为0~4000ppm,NO测量范围为0~1000ppm)
1实验2
测定反应前烟气浓度.实验时,关闭烟气旁路,反

1.1实验装置应后的烟气直接进入烟气分析仪.