燃煤烟气脱硫氧化镁活性研究

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李

娟等

燃煤烟气脱硫氧化镁活性研究

燃煤烟气脱硫氧化镁活性研究李娟钱枫李建宇(北京工商大学化学与环境工程学院，北京 1 0 3 ) 0 0 7

摘要为更好地提高镁法湿法烟气脱硫的脱硫效率，从脱硫剂氧化镁的活性出发，过 x射线衍射分析研究 50 0通 5￣8 0℃高温煅烧制备的氧化镁，出氧化镁活性与氧化镁制备温度及晶体结构之间的关系，通过鼓泡床脱硫实验得出活性大的氧化镁脱硫得并

效率较高，对实际生产和运行具有一定的指导意义。

关键词烟气脱硫氧化镁活性 x射线衍射一

我国二氧化硫排放形势非常严峻，大气造成对了极大的危害。大量燃煤、气工业锅炉、电厂、燃火 工业窑炉都面临脱硫问题，硫任务十分艰巨。氧脱化镁湿法烟气脱硫技术，以氧化镁为脱硫剂吸收是二氧化硫的一种工艺脱硫技术，技术可在治理燃该煤锅炉、业窑炉 S大气污染中实现资源化和产工 O

1 2实验步骤 .

根据碱式碳酸镁在温度 5 0℃左右完全分解生 5

成氧化镁， 0 8 0℃以上氧化镁晶体结构变化已q s ll￣,的情况，实验煅烧温度控制在 5 0~8 0℃, 5 0升温时间采用 4h,温时问 1 5h2。实验室煅烧分析纯 保 . l]试剂碱式碳酸镁得到实验用氧化镁；烧后采用煅 X -射分析煅烧后不同氧化镁的结构；将煅烧 RD衍并

业化。近些年来在国外，尤其是在日本、国已得到美了极为广泛的应用，并有逐步取代钙基脱硫的趋势。在氧化镁湿法烟气脱硫工艺中，气进气量、烟烟气浓

后不同氧化镁制备成 1的氧化镁浆液，用鼓泡 应床反应装置进行氧化镁湿法脱硫反应实验。计算不同煅烧来源下氧化镁的脱硫效率，绘制煅烧温度并与脱硫效率的关系曲线。2结果与讨论 2 1氧化镁晶体结构与活性的关系 .

度、液气比、浆液组成以及脱硫剂氧化镁的活性等因素都会影响到氧化镁的除硫效率，且不同装置的而工艺参数的选择不同，会影响其除硫效率。如何也

更有效地降低氧化镁脱硫的投资成本，高脱硫效提率，直是

脱硫技术研究的热点问题 l。一】]在研究氧化镁的活性影响因素中，化镁的晶氧

氧化镁的活性是指氧化镁参与化学或物理化学

体结构对氧化镁的活性有着重要的影响。氧化镁的活性在很大程度上取决于其结晶性能，性的差异活主要受其雏晶大小及结构不完整等因素的影响。因此，文从脱硫剂氧化镁的烧制过程出发，据菱镁本根

过程的能力，活性的实质是雏晶表面价健的不饱和性，晶格的畸变和缺陷加剧了这种键的不饱和性。 因此氧化镁的活性是氧化镁的一种本能属性，活而性的差异主要来源于氧化镁雏晶的大小及结构的不

矿在不同温度下煅烧后生成氧化镁晶体结构上的差异，控制煅烧温度，通过 x一衍射分析氧化镁的晶体结构的变化，度与氧化镁晶粒形成之间的关系，温研究氧化镁的活性变化对烟气脱硫效率的影响。 1实验部分 1 1实验仪器 .

完整等因素。若结构松弛，晶格畸变，陷较多，缺则表面吸附一定数量带有不同极性的基团。它是一种

不饱和价键，易于进行物理化学反应，表现为氧化镁的活性高。反之，化镁晶粒较大，构紧密，格氧结晶完整，活性就较低。氧化镁的活性在很大程度上其决定于其结晶性能。。。 ]2 2氧化镁晶体结构与煅烧温度的关系 .

鼓泡床反应器；弗炉；射线衍射仪，试条马 X测件如下：压 40 k、流 35 mA;描速度：电 V电 扫 2 0。mi;描范围：. 0~ 9 . 0;样点间隔： . 0/ n扫 5 0。 O 0。采0 0。DS S 1、 . 2、/ S:。RS: . 5mm。 0 1 第一作者：李

不同温度煅烧后生成的氧化镁结构相同，一唯

的区别是衍射峰的半高宽不同，即组成晶粒的嵌镶块尺寸不同。组成晶粒嵌镶块尺寸与衍射峰的半高宽之间的关系由谢乐方程表示，:即

娟，,96年生，女 17在读硕士研究生，主要研究方向为大气污染控制。

2 01

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环境污染与防治

第2 7卷第 3期

20 0 5年 6月

Dh l K/ 2 o O k= B 1 c s/

() 1

处取 B为半高宽 B

为衍射峰的 Bag,。; r角 ( K为 g )

由式() 1看出，衍射峰的半高宽与组成晶粒嵌镶块尺寸成反比。式中， k为嵌镶块的尺寸系垂直于 h l Dhl k

常数( B的定义有关 )此处取 K一09与， .。 本d\验通过 X D衍射得到 5 0 0实 R 5~8 0℃不同 ∽ 3世暇温度下煅烧碱式碳酸镁生成氧化镁结构衍射图谱，5 O 5

晶面方向的嵌镶块尺寸，单位为 A;为实验所用 X射入 _5 O 5 5 O 5

∽ 3世曙 d\

∽ 3世曙 d\

线波长， B为嵌镶块细化引起的衍射峰的宽化， A;此o o

图谱见图 1。

o

1 0

2 0

3 0

4 0

5 0

6 0

7 8 0 0

1 0

2 0

3 0

4 0

5 0

6 0

7 0

8 0

2 (。 8 )

2 (。 8 )

1 0

2 0

3 0

4 0

5 6 0 0

7 0

8 0

1 0

2 0

3 0

4 0

5 6 0 0

7 8 0 0

2 8(。 )

2 (。) 8

∽ 3骧 d\5 O 5 5

∽ 3曙 d\O 5 5

∽ 3骧 d\O 5

o

o

o

l 20 O

3 0

4 0

5 0

5 0

, 8 0 0

1 0

2 0

3 0

4 0

5 0

6 0

7 0

8 0

2 (。 0 )

2 (。 0 )

图 1不同温度下氧化镁的衍射图谱

实验中，当检测峰与最强峰之间的强度比均为 10时， 0温度从 5 0℃升到 8 0℃, X D衍射半 5 0其 R高宽数据依次减小为 0 7 42。0 6 18。0 5 3 . 8 0、 . 0 0、。 690、 41 。0 6 40。 0、. .

排烟中的二氧化硫与水接触，生成吸收酸性液，酸性液再与循环液中亚硫酸镁反应，生成重亚硫酸镁，重亚硫酸镁再与氢氧化镁反应生成亚硫酸镁。生成的亚硫酸镁一部分作为吸收液循环使用。 S H O+ o— H S O。 () 2

3 28。0 3 22。说明组成晶粒 9 0、. 3 0,

嵌镶块尺寸逐渐增大，晶体的结晶程度越来越大。

从图 1也可看出，5 5 0℃试样氧化镁基线较高， 峰形较宽，而且在低衍射角 2时的衍射峰形很不规 0整，明其结晶程度不高； 0 6 0o 7 0℃、说

6 0o 5 C、 C、 07 0℃、0 5 8 0℃试样的图谱中，线逐渐变得低而平基稳，形尖而细，明试样的结晶程度越来越好，峰表图 1a和图 1f结晶程度差别非常明显。 -一的 原因是碱式碳酸镁完全分解时约有 5的 C 2 2 O

2 O+2 S。 2 ( O ) H S。 Mg O一 Mg HS。

() 3( ) 4

Mg HS。2 ( O )+Mg OH)- 2 S。 H O ( - Mg O+2 -￣本实验中运用鼓泡床反应装置进行镁法脱硫实验，到不同温度煅烧下活性不同的氧化镁的脱硫得效率曲线图，图 2所示。如95

从中逸出，因此分解反应结束后的氧化镁是高度疏松的固体；分解反应结束后，果生成的氧化镁仍处于如高温下煅烧，一方面，晶态的氧化镁会转变为晶则非态的氧化镁，粒尺寸变大，性降低；一方面，晶活另氧化镁中的晶体会继续长大，积缩小，现烧结，体出比表

是锵耧 9 3龌婆9 0l U ZU U U 50 60 70

时间/ i mn

面积变小，活性也降低。因此， X D衍射图上表现在 R为随着温度的升高，化镁的峰形越来越尖锐，明氧表烧结越来越严重，活性也就越来越低 L。其 5] 2 3氧化镁活性与脱硫效率的关系。 氧化镁湿法烟气脱硫反应机理可描述为：先， …… 此处隐藏：3826字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……