雷聲媛 于麗麗

摘 ?????要： 針對(duì)蘭炭尾氣污染問(wèn)題，如何對(duì)蘭炭尾氣進(jìn)行凈化，是當(dāng)前的重點(diǎn)工作。應(yīng)用磷礦漿脫硫技術(shù)，對(duì)蘭炭尾氣進(jìn)行凈化處理。探討了不同磷礦漿pH值、循環(huán)量、液氣比、氣流量、入口蘭炭尾氣量等對(duì)蘭炭脫硫的影響，并采用正交試驗(yàn)的方法，對(duì)蘭炭脫硫綜合影響進(jìn)行分析。結(jié)果表明，在上述的因素中，循環(huán)量對(duì)蘭炭尾氣的處理影響最大，磷礦漿pH值影響最小。

關(guān) ?鍵 ?詞：磷礦漿;蘭炭尾氣;凈化工藝;脫硫技術(shù)

中圖分類號(hào)：TQ016 ??????文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A ??????文章編號(hào)： 1671-0460（2019）06-1182-04

Abstract： In view of the pollution of the tail gas of orchid charcoal， how to treat the tail gas of orchid charcoal is the focus at present. In this paper， combined with the technology of phosphorus slurry desulfurization， the tail gas of orchid-charcoal was treated， and the effect of different pH value of phosphate slurry， circulation， liquid-gas ratio， gas flow rate and SO2 concentration on the desulfurization of orchid-charcoal tail gas was discussed， and the comprehensive effect of the above factors on the desulfurization of orchid-charcoal tail gas was analyzed by orthogonal test. The results showed that among the above factors， the cycling amount had the greatest on the treatment of orchid-charcoal tail gas， and the influence of pH value of phosphate rock pulp was the smallest.

Key words： Phosphate rock pulp; Blue carbon tail gas; Purification process; Desulfurization technology

蘭炭生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量含有硫化氫、萘等成分的尾氣，若不對(duì)其進(jìn)行凈化處理，將會(huì)燃燒產(chǎn)生SO2等國(guó)家重點(diǎn)控制的污染物，因此必須對(duì)蘭炭尾氣進(jìn)行脫硫凈化處理。磷礦漿脫硫技術(shù)是一種新型脫硫技術(shù)，具有成本低、效率高、工藝簡(jiǎn)單、可回收等優(yōu)點(diǎn)[1，2]。本文針對(duì)基于磷礦漿脫硫技術(shù)的蘭炭尾氣脫硫凈化工藝展開(kāi)研究，通過(guò)磷礦漿脫硫中試實(shí)驗(yàn)考察影響磷礦漿脫硫的主要因素。

1 ?磷礦漿脫硫工藝原理

磷礦漿脫硫技術(shù)的原理是以磷礦漿作為脫硫劑，通過(guò)其中所含的過(guò)渡金屬離子，對(duì)亞硫酸根進(jìn)行催化氧化，使其轉(zhuǎn)化為硫酸根離子。具體工藝原理為：首先，磷礦粉含量約為35%（wt）的磷礦漿進(jìn)入循環(huán)槽，并由循環(huán)泵打入噴淋塔;同時(shí)，由噴淋塔下部打入蘭炭尾氣，使蘭炭尾氣與磷礦漿在噴淋塔中充分接觸混合;反應(yīng)后，蘭炭尾氣的酸性氣體被磷礦漿吸收，經(jīng)除沫后由尾氣煙囪進(jìn)行排放。

2 ?實(shí)驗(yàn)原料、設(shè)備及方法

2.1 ?實(shí)驗(yàn)原料

本文選用了陜西某化工廠出產(chǎn)的磷礦，經(jīng)過(guò)磨礦系統(tǒng)處理后，細(xì)度為80%過(guò)200目篩，其組分如表1所示。

2.3 ?檢測(cè)方法

2.3.1 ?SO2含量的檢測(cè)

本實(shí)驗(yàn)采用表3中所示的3012H型煙氣分析儀，該分析儀通過(guò)電化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行含量檢測(cè)，并且能夠顯示檢測(cè)結(jié)果[3]。具體過(guò)程如下：首先以加熱槍將蘭炭尾氣加熱至110 ℃，然后通過(guò)急速冷凝的方法除去水分;蘭炭尾氣處理完畢后，以3012H型煙氣分析儀對(duì)其進(jìn)行組分分析;最后，顯示并保存分析結(jié)果。

2.3.2 ?脫硫率的計(jì)算

測(cè)定入口處蘭炭尾氣SO2濃度C0與出口處的蘭炭尾氣SO2濃度C1后，即可通過(guò)以下公式計(jì)算出脫硫率[4]：

3 ?結(jié)果與討論

3.1 ?磷礦漿pH對(duì)脫硫率的影響

當(dāng)磷礦漿在噴淋塔中不斷吸收蘭炭尾氣中的酸性成分時(shí)，其自身的pH隨之不斷下降。為此對(duì)磷礦漿pH與脫硫率之間的影響關(guān)系進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。

3.1.1實(shí)驗(yàn)條件

實(shí)驗(yàn)分為兩部分，實(shí)驗(yàn)A的條件為：入口蘭炭尾氣SO2濃度C0約1 000 mg/m3，DN80噴頭開(kāi)一層，氣流量5 000 m?/h，磷礦漿循環(huán)量為28 m?/h。

實(shí)驗(yàn)B的條件為：入口蘭炭尾氣SO2濃度C0約1 800 mg/m?，DN50噴頭第一層與第二層同時(shí)打開(kāi)，氣流量4 500 m?/h，磷礦漿循環(huán)量為38 m?/h。

3.1.2實(shí)驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)條件，分別得到圖1、圖2所示的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

根據(jù)圖1、圖2所示的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)：當(dāng)磷礦漿pH越低，則脫硫率也越降低。當(dāng)磷礦漿pH≥4.4時(shí)，磷礦漿pH與脫硫率之間呈直線關(guān)系。分析其原因，是因?yàn)镾O2為酸性氣體[5，6]，因此磷礦漿pH降低后，對(duì)SO2的吸收效果隨之降低。本文結(jié)合考慮了脫硫效率以及酸性腐蝕對(duì)設(shè)備的損耗等問(wèn)題后，確定磷礦漿pH最優(yōu)值為6.0。

3.2 ?磷礦漿循環(huán)量、液氣比對(duì)脫硫率的影響

3.2.1 ?實(shí)驗(yàn)條件

在磷礦漿pH 6.0，DN80噴頭開(kāi)一層，入口處蘭炭尾氣SO2濃度1 000 mg/m?，氣流量5 000 m?/h的條件下，考察不同磷礦漿循環(huán)量、液氣比對(duì)脫硫率影響的差異。

實(shí)驗(yàn)B的條件為：入口蘭炭尾氣SO2濃度約1 800 mg/m?，DN50噴頭第一層與第二層同時(shí)打開(kāi)，氣流量4 500 m?/h，磷礦漿循環(huán)量為38 m?/h。

3.2.2 ?實(shí)驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)條件，分別得到圖3、圖4所示的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

從圖3、圖4所示的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看到：隨著磷礦漿循環(huán)量或者液氣比不斷増大，出口處的蘭炭尾氣SO2濃度逐漸下降，即脫硫率隨之增長(zhǎng)。分析其原因，是因?yàn)榱椎V漿循環(huán)量或者液氣比的增加，使得參與反應(yīng)的磷礦漿增加。圖4所示結(jié)果顯示：當(dāng)磷礦漿循環(huán)量為28 m?/h時(shí)，脫硫率曲線出現(xiàn)拐點(diǎn)。圖5所示結(jié)果顯示：當(dāng)液氣比為5.6L/G時(shí)，脫硫率曲線出現(xiàn)拐點(diǎn)。因此，本文根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果，最終確定最優(yōu)磷礦漿循環(huán)量為28 m?/h，最優(yōu)液氣比為5.6L/G。

3.3 ?氣流量對(duì)脫硫率的影響

3.3.1 ?實(shí)驗(yàn)條件

在磷礦漿pH=6.0，磷礦漿循環(huán)量28 m?/h，液氣比5.6L/G，DN80噴頭第一層，入口處蘭炭尾氣SO2濃度1 000 mg/m?的條件下，考察不同氣流量對(duì)脫硫率的影響。

3.3.2 ?實(shí)驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)條件，得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖5所示。

由圖5可以看到，隨著氣流量增加，出口處蘭炭尾氣SO2濃度隨之增加，即脫硫率下降。分析其原因，是因?yàn)闅饬髁吭黾邮沟锰m炭尾氣與作為脫磷劑的磷礦漿接觸時(shí)間縮短，未能充分反應(yīng)。

據(jù)圖5顯示：在氣流量超過(guò)4 500 m?/h后，曲線出現(xiàn)明顯變化。因此，本文確定的最優(yōu)氣流量范圍為≤4 500 m?/h。

3.4 ?入口蘭炭尾氣SO2濃度對(duì)脫硫率的影響

3.4.1 ?實(shí)驗(yàn)條件

實(shí)驗(yàn)分為兩部分，實(shí)驗(yàn)A的條件為：入口蘭炭尾氣SO2濃度為600～1 600 mg/m?，DN80噴頭開(kāi)一層，氣流量5 000 m?/h，磷礦漿pH=6.0，磷礦漿循環(huán)量為30 m?/h。

實(shí)驗(yàn)B的條件為：入口蘭炭尾氣SO2濃度為400～1 800 mg/m?，DN50噴頭開(kāi)一層，氣流量4 500 m?/h，磷礦漿pH=6.5，磷礦漿循環(huán)量為20 m?/h。

3.4.2 ?實(shí)驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)條件，分別得到圖6、圖7所示的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

根據(jù)圖6、圖7所示的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)：當(dāng)入口蘭炭尾氣SO2濃度較低時(shí)，脫硫率相對(duì)較高;當(dāng)入口蘭炭尾氣SO2濃度增加時(shí)，脫硫率隨之顯著下降。分析其原因，是因?yàn)樵诤愣饬髁織l件下，入口蘭炭尾氣SO2濃度越高，則磷礦漿的溶解率越小，因此脫硫率也就越低。因此，在磷礦漿蘭炭尾氣脫硫過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)根據(jù)入口蘭炭尾氣SO2濃度情況，對(duì)噴頭層數(shù)進(jìn)行相應(yīng)增減，以保障出口蘭炭尾氣SO2濃度符合國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。

3.5 ?多因素綜合影響分析

3.5.1 ?正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

通過(guò)前文所述的單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，當(dāng)磷礦漿pH值超過(guò)4.4后，磷礦漿pH與脫硫率呈直線關(guān)系，因此本文以5.5、6.0、6.5作為正交試驗(yàn)中的磷礦漿pH三水平參數(shù)。

單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示：當(dāng)磷礦漿循環(huán)量為28 m?/h時(shí)，脫硫率曲線出現(xiàn)拐點(diǎn)。因此，本文以23、28、32 m?/h作為正交試驗(yàn)中的磷礦漿循環(huán)量三水平參數(shù)。

3.5.2 ?正交試驗(yàn)結(jié)果

對(duì)正交試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后，最終得到的結(jié)果如表5所示。

根據(jù)表5所示的正交試驗(yàn)結(jié)果，以極差大小對(duì)各因素進(jìn)行主次排序，排序結(jié)果為：B>A>C。由此可知，磷礦漿循環(huán)量因素對(duì)于脫硫率的影響程度最大，其次為氣流量因素，而磷礦漿pH因素對(duì)脫硫率的影響程度最小。

4 ?結(jié) 論

本文對(duì)磷礦漿蘭炭尾氣脫硫工藝進(jìn)行研究，通過(guò)單因素實(shí)驗(yàn)以及正交試驗(yàn)，考察了磷礦漿pH、磷礦漿循環(huán)量、液氣比、氣流量以及入口蘭炭尾氣SO2濃度等因素對(duì)脫硫率的影響，并得出以下結(jié)論：

（1）以脫硫率最大化為指標(biāo)，磷礦漿蘭炭尾氣脫硫工藝的最優(yōu)參數(shù)為磷礦漿pH=6.0，磷礦漿循環(huán)量28 m?/h，液氣比5.6L/G，氣流量為≤4 500 m?/h;

（2）在恒定氣流量條件下，入口蘭炭尾氣SO2濃度越低，則脫硫率越高。因此，需要根據(jù)蘭炭尾氣SO2濃度設(shè)置不同的噴淋層數(shù)。

（3）各因素對(duì)于脫硫率影響大小的關(guān)系為：磷礦漿循環(huán)量>氣流量>磷礦漿pH。

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