三种硫化氢吸收剂吸收效率对比及碘酸钾体系吸收条件优化研究

硫化氢具有腐蚀性与毒性,采用吸收剂吸收硫化氢气体是重要的脱硫处理方式。不同的吸收剂在吸收效率上存在较大差别。首先对比了三氯化铁体系、碘酸钾体系和碱性铁氰化钾体系三种不同硫化氢吸收剂的吸收效率。在此基础上重点优化了碘酸钾体系吸收条件参数,讨论了包含浓度、温度、pH、气体流量及时间等因素对硫化氢吸收效率的影响。并建立了四因素三水平正交试验研究较优吸收条件,得到正交试验优化吸收条件为：温度55℃,pH 6.01,硫化氢流量0.3 L·min^-1,吸收时间1 min,该条件下8%（质量）碘酸钾体系的三级吸收效率为51.56%。研究结果对硫化氢吸收处理提供了理论参考,也为间接电解法循环处理研究提供了支持。     

陶瓷膜接触器化学吸收氮氧化物的传质过程与阻力分析

针对选择性催化还原技术(SCR)存在装置大、运行费用高、催化剂中毒失活等问题,将平均孔径为100 nm的Al₂O₃陶瓷膜进行疏水改性并组装成膜接触器,以NaClO₂水溶液为吸收液,开展陶瓷膜接触器在烟气脱硝领域的应用研究。考察了陶瓷膜接触器在化学吸收脱硝中的稳定性,以及气体流量、吸收液浓度、吸收液流量、吸收液pH等因素对NO脱除率和传质通量的影响,基于阻力串联模型,建立总传质系数方程。研究表明,陶瓷膜接触器在连续600 min运行过程中,NO的脱除效率及传质通量分别稳定在99%和0.038 mol·m^-2·h^-1左右。进气流量的增加会促进NO的吸收,吸收液pH=3时具有最高的氧化吸收性能,同时提高吸收液的浓度会增强NO的脱除效果。NO的传质过程同时受气、液、膜三相阻力控制,传质阻力分析结果表明,可以通过增加气体流速减小气相阻力,增加吸收液浓度同时降低pH减小液相阻力。本研究在烟气脱硝领域具有良好的应用前景。     

PVDF中空纤维膜接触器分离烟气CO2

以水（H2O）、氢氧化钠（NaOH）、氨基乙酸钾（GLY）、氨基乙酸钾-哌嗪（GLY-PZ）水溶液为吸收剂,研究了疏水性聚偏氟乙烯（PVDF）中空纤维膜接触器分离CO2/N2模拟烟气中CO2的技术,具体考察了流动方式、气液流率、吸收液浓度和温度、原料气CO2浓度、填充密度等对膜接触器吸收效率的影响。结果表明,气液逆流的腔流程模式具有较高的分离效率。不同吸收剂的分离性能为：NaOH > GLY-PZ > GLY > H2O。温度对各种吸收剂的影响随其种类不同而有所差异。膜接触器对烟气CO2的分离效率随填充密度、吸收液浓度和流率的提高而增大,随气体流率及其中CO2浓度的增大而减小。     

二元复合溶液脱除烟气中CO2的过程模拟与评价

为探究吸收容量大、再生能力较强的吸收剂复合吸收燃烧烟气中CO₂的性能,采用N-甲基二乙醇胺-哌嗪（MDEA-PZ）、碳酸钾-哌嗪（K₂CO₃-PZ）以及氨水-哌嗪（NH₃-PZ）3种二元复合溶液,基于Rate-based模型对其进行脱碳性能过程模拟。以吸收剂的摩尔流量、温度以及摩尔分数配比（X∶PZ）3个因素进行单因素研究,并在此基础上采用正交试验的方法得出最佳工艺方案。结果表明,随着吸收剂的摩尔流量上升、温度下降以及吸收剂中PZ摩尔分数上升,CO₂吸收效率呈上升趋势。在最佳工艺方案中,K₂CO₃-PZ二元复合溶液最佳吸收温度为40℃,MDEA-PZ和NH₃-PZ两种二元复合溶液最佳吸收温度为30℃;3种二元复合溶液最佳摩尔流量为3.5×10⁵kmol/h,最佳摩尔分数配比为60%∶40%。在各自最佳工艺以及其他条件相同的情况下,吸收CO₂性能的优劣依次为MDEA-PZ、NH₃-PZ以及K₂CO₃-PZ。     

旋流气液两相强化吸收CO2的传质性能

为强化二氧化碳的吸收过程,采用一类旋流逆向气液多级接触的方式,以NaOH溶液为吸收剂,研究其与大跨度浓度CO₂(2.5%～15%)接触反应的传质性能。分别探讨了吸收剂浓度、吸收剂流量、烟气CO₂浓度、烟气流量及反应温度对气相总体积传质系数(K_ga)的定量影响。结果表明,在实验条件下,其K_ga可达(4.53×10^-5)～(9.22×10^-5)kmol·m^-3·s^-1·kPa^-1。与双级直流喷雾和单级旋流喷雾相比,旋流逆向气液多级接触能够有效强化大跨度浓度CO₂的吸收过程。K_ga随吸收剂浓度、流量和反应温度的增加而增加,随CO₂浓度增加呈现先增加后减小(CO₂浓度大于5%)的非线性关系,随气体流量增加先增加后趋于稳定。     

Simultaneous desulfurization and denitrification of flue gas by pre-ozonation combined with ammonia absorption

A process of simultaneous desulfurization and denitrification of flue gas was conducted in this study. The flue gas containing 200 mg·m^-3 NO, 1000-4000 mg·m^-3 SO₂, 3%-9% O₂, and 10%-20% CO₂ was first oxidized by O₃ and then absorbed by ammonia in a bubbling reactor. Increasing the ammonia concentration or the SO₂ content in flue gas can promote the absorption of NO_X and extend the effective absorption time. On the contrary, both increasing the absorbent temperature or the O₂ content shorten the effective absorption time of NO_X. The change of solution pH had substantial influence on NO_X absorption. In the presence of CO₂, the NO_X removal efficiency reached 89.2% when the absorbent temperature was raised to 60 °C, and the effective absorption time can be maintained for 8 h, which attribute to the buffering effect in the absorbent. Besides, both the addition of Na₂S₂O₃ and urea can promote the NO_X removal efficiency when the absorbent temperature is 25 °C, and the addition of Na₂S₂O₃ had achieved better results. The advantage of adding Na₂S₂O₃ became less evident at higher absorbent temperature and coexistence of CO₂. In all experiments, SO₂ removal efficiency was always above 99%, and it was basically not affected by the above factors.     

氯化氢尾气两段法间歇吸收工艺

采用两段法水吸收对间歇排放的HCl尾气进行处理,在尾气达到环保排放标准的同时,获得有利用价值的盐酸产品。在两段法吸收塔的下段利用大流量稀酸循环吸收,上段用小流量清水吸收。研究表明,下段吸收液温度小于40℃为宜。在小试实验中,下段吸收液盐酸质量分数为1%～15%的条件下,吸收率可达到99.5%以上。在工业装置实验中,HCl的平均吸收率达到97.6%,吸收液循环可得到10%～15%（质量分数）的副产盐酸。     

填料塔中哌嗪二胺吸收低浓度SO_2的传质性能

为满足有机胺法脱硫设计开发的需要,采用动态吸收法测定了填料塔中哌嗪二胺(PA-A)水溶液吸收低浓度SO2的体积总传质系数KGa,考察了吸收工艺参数如吸收液中的PA-A浓度和初始pH值、液相流率、吸收温度、进气SO2浓度及流速等对KGa的影响。结果表明:KGa随着吸收液中的PA-A浓度和初始pH值、液相喷淋密度的增加而增大;随着吸收温度、气相流率及进气SO2浓度的增加而减小。通过实验结果分析得到体积总传质系数KGa与气液相流率比(qG/qL)之间符合指数关系式,该经验关系可用于工程设计计算。     

强化结晶氨法脱碳实验研究

针对目前氨法二氧化碳捕集技术中存在的氨逃逸、再生能耗高、反应后期吸收率低等问题提出了强化结晶氨法捕碳工艺,采用氨水乙醇组成的混合吸收液,利用半连续鼓泡反应系统研究了实验过程中吸收液组成、吸收温度、烟气流量及烟气中CO₂体积分数对吸收及结晶规律的影响。实验结果表明,混合吸收液中选用高比例乙醇、较低的吸收温度、较高的烟气流量以及较大的CO₂体积分数有利于吸收液中晶体出现时间提前,有利于强化结晶过程,晶体含氨量占初始氨总量的分数可达38.75%,并且混合吸收液的CO₂吸收能力较纯氨水工况明显提高。创新之处在于:提出了一种强化结晶氨法捕碳工艺,对氨水乙醇混合吸收液的吸收及结晶规律进行研究,给出了能够改善吸收效果并利于结晶过程的有利工况。为接下来新工艺的进一步研究提供基础数据和参考。     

中空纤维膜接触器中N,N-二甲基乙醇胺吸收CO2的特性

N,N-二甲基乙醇胺（DMEA）是一种很有前途的吸收剂,具有较快的反应速率和较高的CO₂捕集能力。在本研究中,DMEA作为一种新型吸收剂被应用于中空纤维膜接触器,用于从CO₂/CH₄气体混合物中分离CO₂。通过建立二维稳态数学模型,模拟了MEA、DEA、MDEA和DMEA四种吸收剂在不同操作条件下对CO₂吸收性能的影响。结果表明,脱碳性能大小为MEA>DMEA>DEA>MDEA;气相参数对脱碳率的影响比液相参数更显著;提高气体流速和CO₂浓度,脱碳率均会下降;提高液速和吸收剂浓度,脱碳率均增大,适当提高吸收剂流速和吸收剂浓度可以提高CO₂去除效率。此外,CO₂吸收通量将随着气体速度的增加而增加,随着液相中CO₂负荷的增加而减少。最后,通过两种影响因素共同作用确定了膜接触器分离酸性气体的最佳操作条件。因此,膜吸收法在天然气脱碳方面有良好的潜力。     

Fe2(SO4)3溶液吸收H2S废气工艺研究

报道了一种新型的硫化氢废气处理工艺,包括化学吸收和空气氧化两步。硫化氢被转化为单质硫。通过探讨废气流量、入口H2S浓度、吸收液初始[Fe^3 ]、[F3^2 ]、pH值、吸收液体积、温度等因素对脱硫率的影响,确定了硫酸铁体系适宜的反应条件。在实验室有限条件下脱硫率达92％以上。工业上进一步强化气液传质,脱硫率可望达98％以上。采用常压空气氧化法再生Fe^3 ,建立了“吸收-再生-吸收”循环体系。     

氨基湿法脱硫脱硝吸收液电解制备过硫酸铵

燃煤烟气污染物资源循环利用是烟气污染治理的发展方向,为探究直接电解氨基湿法脱硫脱硝吸收液制备过硫酸铵进行资源化回收的可行性,在板框式隔膜流动电解槽中考察了硫酸铵浓度、硫氰酸铵浓度、硫酸浓度、温度、电流密度、流速、电解时间以及吸收液中杂质成分等工艺参数对电解制备过硫酸铵的影响特性。结果表明,吸收液中的尿素和氨水对电流效率有抑制作用,而SO₃^2-和NO₃^-对电流效率几乎没有影响,模拟吸收液的电流效率仅为69.88%,远低于单一电解硫酸铵溶液86.98%的电流效率。对吸收液采取去除尿素、亚硫酸根氧化和吸收液pH调节（pH=2.2）预处理后,其电流效率达到85.12%。氨基湿法脱硫脱硝吸收液电解工艺不仅可高效制备过硫酸铵,阴极还可副产氢气,电解结晶后余液进一步与氨基湿法脱硫脱硝循环吸收液耦合,还可较大提升烟气脱硝效率,是一种新型的绿色高效的烟气净化技术路线,具有极大的发展前景。     

氧化吸收硫化氢的新工艺研究

研究了二氧化锰氧化法吸收硫化氢的新工艺，考查了酸度、时间、温度等条件对吸收硫化氢工艺的影响，确定了适合的工艺参数。较合适的条件为：一段，溶液体积0．3L、硫酸浓度0．4mol／L、温度为室温、二氧化锰用量10g；二段，溶液体积0．5L、硫酸浓度0．4mol／L、温度为室温、二氧化锰用量10g。氧化剂二氧化锰被还原为硫酸锰可用氧化水解的方法再生，循环使用。研究结果表明，采用氧化吸收新工艺可以使硫化氢气体的吸收率大于97％，而且二氧化锰可以通过氧化水解的方式再生，实现了氧化剂的再生和循环利用。     

Preparation of activated carbon-supported ferrite for absorbent of hydrogen sulfide at a low temperature

An efficient absorbent of hydrogen sulfide for hot gas cleaning was developed. In order to increase the efficiency of the absorbent, activated carbon-supported ferrite was prepared and the absorption behavior of the absorbent was examined using a fixed-bed reactor and a thermogravimetric balance.Activated carbon-supported ferrites could be prepared at a much lower calcination temperature (400 °C) than the typical preparation temperature of ca. 1000 °C for a dry process. These ferrites have high surface areas up to 663 m²/g. Breakthrough behavior was obtained with a fixed-bed flow reactor, with almost complete absorption of hydrogen sulfide from 5000 ppm to nearly zero level being achieved at an absorption temperature of 400 °C. The results obtained with a thermogravimetric balance indicated that the initial hydrogen sulfide absorption rate of the activated carbon-supported ferrite was about ten times higher than that of the ferrite prepared by the dry process.     

pH法监测MEA溶液吸收CO2反应进程

乙醇胺(MEA)溶液对CO₂等酸性气体具有良好的吸收效果,在气体分离与净化等领域有较好的应用前景。通过酸度计对MEA水溶液吸收CO₂过程中pH的变化进行实时监测,综合考虑了溶液浓度、原料气流量、温度对反应速率的影响,引入描述吸收性能的比催化活性概念。实验结果表明:随着溶液浓度增加,pH下降速率不断降低,饱和时间逐渐延长,饱和状态的pH不断提高;随着CO₂进气流量的增加,溶液pH下降速率逐渐提高并最终保持不变,溶液饱和时间逐渐缩短,饱和状态的pH随着流量的增加先降低后升高,在70 ml·min^-1进气流量下pH达到最低;随着溶液温度升高,pH下降速率先增加最终趋于稳定,饱和时间逐渐缩短最终趋于一致。该法操作简单,监测准确,并可以为CO₂吸收液的研发提供参考。     

沼气提纯过程中醇胺溶液吸收CO2传质性能

醇胺溶液吸收CO₂是沼气提纯领域重要的研究课题。在实验填料吸收塔中,以乙醇胺(MEA)、二乙醇胺(DEA)为吸收剂,研究了吸收剂浓度、进气流量、CO₂浓度、进液温度对吸收过程转化率η、吸收速率N以及气相总体积传质系数K_Ga_e的影响。结果表明,吸收剂浓度增加可有效提高η、N及K_Ga_e;进气流率增加,η逐渐降低,N先增加后降低,K_Ga_e先增加后降低最终趋于稳定;随着CO₂浓度增加,η和K_Ga_e不断降低,N逐渐增加;随着进液温度升高,η和K_Ga_e均先升高后降低;MEA、DEA的最佳进液温度在40～60℃之间,并随CO₂负载量增大而逐渐降低。研究结果对于醇胺溶液吸收法沼气提纯技术的研究开发和实际应用有参考作用。     

Optimization of the Sodium Hydroxide–Assisted Hydrogen Sulfide Selective Removal from Natural Gas

Scrubbing of hydrocarbon-based gases such as natural gas or biogas is essential prior to its use. These gas mixtures when contaminated with hydrogen sulfide cause safety, environmental, and corrosion problems in pipelines. There are several methods of reducing the content of hydrogen sulfide in sour gases, but few of these are selective as well. Selectivity is important to avoid unnecessary chemical usage. Chemisorption in sodium hydroxide solution by applying a special spray technique appears to be an efficient and selective method for hydrogen sulfide removal. This study aims to determine the characteristic of system and thereby facilitating the design of gas-cleaning parameters. The studied parameters include the contact time, concentration of sodium hydroxide, absorbent volumetric flow rate, and gas composition. Model gas mixtures of hydrogen sulfide, carbon dioxide, and nitrogen were used for experiments. To define the optimal experiment setup, the Box–Behnken design (BBD) method was applied. Based on the method, the number and the condition of necessary absorption experiments were constructed. To rank the operating parameters of the absorption process from the point of view of which effect is more significant on the scrubbing performance, statistical analysis of variance (ANOVA) was done. The analysis shows contact time and concentration of sodium hydroxide as the two most influential factors in the absorption process. Carbon dioxide content of sour gas as influencing factor was examined for efficiency and order of priority parameters of process. An extended model has been created to support the optimization of operating conditions in the investigated removal system.     

Gas cyclone-liquid jet absorption separator used for treatment of tail gas containing HCl in titanium dioxide industry

In the titanium dioxide industry, there is a lack of a low-cost and high-efficiency treatment method for chloride containing tail gas. In this paper, the removal of HCl from the titanium dioxide industry by gas cyclone-liquid jet separator was studied, while Ca(OH)₂, Na₂CO₃, NaOH solution, and water were used as absorbents. This paper investigated the influence of gas cyclone-liquid jet separator’s various process parameters on the removal rate of hydrogen chloride gas. The mechanism of mass transfer in the process of removing hydrogen chloride was discussed, and the effect and feasibility of HCl gas removal in the gas cyclone-liquid jet absorption separator were studied. The results showd that the removal efficiency of hydrogen chloride maintained above 95%, up to 99.9%, and the total mass transfer coefficient reached 0.28 mol·m^-3·s^-1·kPa^-1. Under the same conditions, the absorption effect and total mass transfer coefficient of weak basic absorption liquid can be greatly improved by increasing the flow rate of absorption liquid, but the absorption effect and total mass transfer coefficient of strong alkaline absorption liquid can’t be improved obviously. The larger the inlet gas volume, the higher the gas concentration, the lower the absorption efficiency and the lower the total volumetric mass transfer coefficient.     

CO2化学吸收系统污染物排放与控制研究进展

CO₂化学吸收技术因其捕集效率高、技术相对成熟和适应性好,是目前最具工业应用潜力的CO₂捕集技术,然而,CO₂化学吸收系统在使用吸收剂捕集烟气中CO₂的同时,部分吸收剂及其降解产物随烟气排出,不仅增加吸收剂损耗,且在大气中进一步反应生成强致癌物硝胺和亚硝胺。因此,有必要对CO₂化学吸收系统污染物排放进行有效控制。目前,通常通过调节系统运行参数、使用污染物控制手段对污染物进行控制,但缺乏普适性的控制方法,还未建立污染物排放的控制目标值。介绍了CO₂化学吸收系统污染物的3类排放形式,包括物理夹带、气体和气溶胶,其中气溶胶具有较高的排放量且难以被传统方式控制;梳理了研究机构测量到的排放情况,不同规模的CO₂化学吸收系统普遍具有较高的排放量;分析了气溶胶生成生长机理,气溶胶排放主要通过非均相成核产生,依赖于凝结核的存在和过饱和的环境;基于试验和模拟2种方法综述了烟气凝结核、贫液进口温度、贫液负荷、烟气CO₂含量等因素对气溶胶主导的有机胺排放影响。简要介绍了对降解产物排放的研究,包括氧化降解和热降解;最后对当前污染物排放控制手段的控制效果及优缺点进行了总结。传统水洗方法能有效控制有机胺气态排放,传统除雾器对大粒径气溶胶颗粒控制效果好,但对小颗粒脱除效率低。湿式电除尘、蒸汽注入、干床等方法虽有一定脱除效果,但成本较高。酸洗能解决氨气排放问题,但难以回收有机胺。胶质气体泡沫法对气溶胶脱除效率高,但缺乏工业级研究。未来对于污染物的排放需要开发新型控制手段,这一手段既要有效减少气相和气溶胶形式的污染物排放,又要控制工业投资成本,这将成为建立先进碳捕集工艺系统的关键环节。     

燃煤烟气中CO2膜吸收分离技术的膜浸润特性述评

膜吸收法是分离燃煤烟气CO₂的主要工艺之一,膜润湿造成的膜阻力增加以及膜表面形态改变是膜吸收法研究中遇到的主要问题,阻碍了膜吸收法的广泛应用。本文在膜吸收法的基本原理基础上,阐述了影响膜润湿的因素（吸收剂种类、吸收液浓度、温度、液相压力和流速）以及膜特性因素（膜材料和膜结构）的最新进展,详细分析了膜与吸收剂之间的兼容关系,确定孔润湿是制约膜组件长期稳定运行的关键因素。最后提出了未来缓解膜润湿方面的主要研究方向：优化操作条件、开发新型性价比高的吸收剂和膜材料以及通过进行膜的表面改性等手段来改善膜和吸收剂的兼容性,提高膜接触器长时间运行的稳定性以及进一步细致探究如何恢复膜组件的性能,从而提高重复利用率。