钙基吸收剂结构特性对脱除SO_2的影响.pdf

第3卷第1期热科学与技术Vol.3No.1
2004年3月JournalofThermalScienceandTechnologyMar.2004

文章编号:167128097(2004)0120091204

钙基吸收剂结构特性对脱除SO2的影响

贾力,刘立平

(1.北京交通大学机电学院,北京100044;
2.北京建筑工程学院,北京100044)

摘要:介绍了钙基吸收剂结构特性对脱除SO2的影响。认为在适宜的孔径范围内,具有高比表面积、高孔隙
率且孔形类似盘状的小粒径吸收剂有较好的脱硫效果;同时,颗粒内孔隙之间的连接方式对脱硫效率也有一
定影响;添加一定的辅助剂以及烧结对吸收剂的结构特性有很大影响,使脱硫效率发生改变。

关键词:孔隙结构特性;脱硫;比表面积;孔隙率
中图分类号:TK124文献标识码:A

Borgwardt[1]通过实验得出了以下的反应速率方
0引言
程:
2n
能源使用过程中的2污染排放问题已成为
SOkd=2.65(S)(pSO2)exp(-EöRT)
国民经济发展过程中必须解决的重大问题,多种
式中:S为CaO的BET表面积;pSO2为SO2的分
脱硫方法与方式也应运而生。干法脱硫技术具有压;n为反应级数;E为反应活化能。
系统简单、投资省、运行费用低等优点,因而逐步可以看出,化学反应速率与CaO的比表面积
引起人们的重视。的平方成正比。显然,CaO的比表面积将对脱硫效
钙基吸收剂脱硫是一个十分复杂的物理化学率产生重要的影响。
过程。首先钙基吸收剂煅烧后生成高比表面积及
孔隙率越高,可供与SO2反应的孔空间就越
高孔隙率的氧化钙颗粒;其次,CaO与SO2反应生多,有利于脱硫反应的进行。王国金[2]通过研究
成CaSO4,实现对烟气的脱硫。
石灰石与SO2的反应,认为有效扩散系数与孔隙
具有孔隙的CaO与SO2的气固反应中,CaO
率成正比;随着化学反应进行,产物CaSO4不断填
的孔隙分布特性将直接影响着硫化反应速率、脱充孔隙,发生孔堵塞现象,使孔隙率下降,转化率
硫效果及钙利用率。由于CaSO4的摩尔体积远大降低。Ranade等[3]则认为有效扩散系数与孔隙率
于CaO的摩尔体积,产生的CaSO4会不断填充的平方成正比。
CaO的孔隙,造成孔堵塞,在内部形成不可进入Simons等[4]通过研究认为,比表面积和孔隙
孔;CaO的孔隙分布特性,如比表面积、孔隙率及
率是决定SO2吸收和钙转化率的关键因素。对较
孔径分布的特性,是判断CaO脱硫效果的一个重小颗粒来说,当反应时间较短,生成物的摩尔体积
要依据。本文将对CaO结构及孔隙特性对脱硫效还较小时,内部比表面积是脱硫反应的控制因素;
率的影响进行讨论。对于较大颗粒来说,当反应时间较长,生成物的摩
1CaO表面积和孔隙率的影响尔体积较大时,孔隙率是脱硫反应的控制因素。

CaO与SO2的气固反应实际是SO2气体进入2孔分布的影响
CaO的孔隙并在CaO晶粒表面发生化学反应。因虽然高比表面积可以促进脱硫反应的进行,
此,CaO表面积越大,可与SO2气体接触的反应面但是仅仅通过提高CaO的比表面积来提高脱硫
越大,反应活性也就越高,越有利于反应的进行。
收稿日期:2003209229;修回日期:2003212226.
基金项目:国家自然科学基金重点资助项目(5016002);北京市自然科学基金资助项目(3012006).
作者简介:贾力(19632),男,教授,博士,主要从事传热传质和脱硫研究.
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29热科学与技术第3卷

效率却不能达到目的。Mahuli等[5]通过实验发
现,单纯通过增大CaO的比表面积不但不能提高
脱硫效率,反而由于发生孔闭塞而使脱硫反应不
能继续进行。
颜岩[6]认为孔隙率决定脱硫反应的最终转
化率,孔隙分布则控制着反应的过程特性,比表面
积对过程和最终转化率的影响处于较为次要的地
位.图1比表面积对有效孔容积的影响(母体
[7]
Stouffer等认为一定大小的CaO颗粒的利为CaCO3,煅烧温度为800℃)
用率与其孔隙率成正比。但由于孔堵塞增加孔扩Fig11Effectofspecificsurfaceoneffectivepore
散阻力并且减少CaO的比表面积,脱硫反应速率volume(MothermaterialCaCO3,calcing
下降;当脱硫反应速率远远大于反应气体向孔内temperature800℃)
[5]
的扩散速率,将发生严重的孔堵塞。对于小孔来说另外,Mahuli通过优化脱硫剂孔结构分布
更容易发生孔堵塞,因为反应气体扩散速率更慢,特性的方法,减少硫化反应过程中形