專(zhuān)利名稱(chēng)：一類(lèi)等離子體脫硫的添加劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到一類(lèi)等離子體脫硫的添加劑。
脈沖等離子電暈放電場(chǎng)中，可以生成大量參與或促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)的活性粒子如O、O3、OH、HO2等，利用這些離子的化學(xué)反應(yīng)，可脫去煙氣中的SO2。
未加任何添加劑時(shí)，在等離子體反應(yīng)器內(nèi)，SO2的去除主要沿下述途徑，第一條為還原路徑，SO2分子被高能電子或其它激發(fā)態(tài)分子[主要是N2*(A)]碰撞而解離，由于煙氣中SO2濃度為10-3數(shù)量級(jí)，故高能電子引起直接解離的的幾率很小，而煙氣中N2氣所占的組分最大，從而吸收了電暈放電的大部分能量，故SO2通過(guò)N2激態(tài)分子比通過(guò)電子碰撞解離的幾率大得多。經(jīng)碰撞產(chǎn)生的SO碎片已被學(xué)者用發(fā)射光譜(250nm)在實(shí)驗(yàn)中探測(cè)到，SO被N2*(A)與高能電子進(jìn)一步碰撞解離產(chǎn)生單質(zhì)S，但該過(guò)程發(fā)生很困難。第二條為氧化路徑，SO2通過(guò)自由基被氧化，進(jìn)而形成酸霧，從氣相中分離。產(chǎn)生OH自由基的主要過(guò)程有一般來(lái)說(shuō)，反應(yīng)(1)和反應(yīng)(2)為OH的主要來(lái)源。反應(yīng)過(guò)程(3)要求電子的能量至少15.5eV(而O-O、OH-H的鍵能分別為5.1eV和5.2eV)，據(jù)Druyvenstein分布，超過(guò)15.5eV能量的電子數(shù)目是很少的，故通過(guò)反應(yīng)(3)產(chǎn)生的OH數(shù)量較少，但對(duì)電子束法，該過(guò)程為OH產(chǎn)生的主要路徑。由SO碎片引起的主要反應(yīng)有
此外，等離子體催化下液相鏈反應(yīng)與水分子團(tuán)上的離子鏈反應(yīng)把四價(jià)硫氧化為六價(jià)也有報(bào)道。氧化和還原只有在放電的條件下才能發(fā)生，而且同時(shí)發(fā)生，一些學(xué)者在通過(guò)實(shí)驗(yàn)和微觀動(dòng)力學(xué)試圖證明這條途徑是主路徑。但至今還未看到報(bào)道。
影響等離子體脫硫效率的因素較多如脈沖電壓峰值的高低、脈沖頻率、電暈的極性、實(shí)際煙氣中飛灰的濃度、煙氣的濕度、煙氣的溫度等，但很重要的一個(gè)因素是添加劑的種類(lèi)及濃度等。
目前人們一般都采用氨作為填加劑，對(duì)于SO2-NH3-H2O反應(yīng)系統(tǒng)，當(dāng)溫度低于70℃時(shí)，產(chǎn)物為SO2和NH3的加合物與硫酸銨等4價(jià)硫氨化合物固體，在SO2和NH3的摩爾分?jǐn)?shù)低于10-4，溫度為20～50℃時(shí)，硫酸銨產(chǎn)物占很大比例，如果放入活性粒子，已沉降的4價(jià)硫化物部分被氧化，而自發(fā)產(chǎn)生的4價(jià)硫化物減少，6價(jià)產(chǎn)物(含自發(fā)與放電誘發(fā)兩部分)比例加大；由于4價(jià)硫氨化合物開(kāi)始升華的溫度為60℃，當(dāng)溫度高于70℃時(shí)，反應(yīng)產(chǎn)物大部分為硫酸銨，自發(fā)反應(yīng)產(chǎn)生的4價(jià)硫化物的貢獻(xiàn)很小，脫硫產(chǎn)物主要是放電誘發(fā)反應(yīng)的結(jié)果。
為保證脫硫效率，所需加氨量往往接近化學(xué)計(jì)量。
SO2-NH3-H2O反應(yīng)系統(tǒng)等離子體脫硫技術(shù)工業(yè)化的還存在一些關(guān)鍵問(wèn)題如余氨問(wèn)題，為了提高脫硫效率一味追求大量加氨會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的負(fù)作用，目前建議的消除這種負(fù)作用的方法有兩種，一種是欠量加氨，一種是在反應(yīng)器后加噴強(qiáng)氧化劑，但前者會(huì)導(dǎo)致脫硫效率下降，后者增加了工藝的復(fù)雜程度。影響等離子體脫硫技術(shù)的大面積推廣。
本發(fā)明涉及在等離子體脫硫反應(yīng)體系中采用胺類(lèi)化合物(如CH3NH2、(C2H5)2NH、HCONH2)作添加劑。其工藝條件為脈沖頻率0-300Hz脈沖電壓峰值0-40kV添加劑胺類(lèi)(包括烷基胺和酰胺)化合物水溶液，濃度不限。
溫度0-80℃含SO2氣體在等離子體反應(yīng)器內(nèi)的流速0.01-1m.s-1由于本發(fā)明在等離子體反應(yīng)體系內(nèi)使用胺類(lèi)化合物作添加劑，用量少，脫硫效率高，結(jié)合等離子體反應(yīng)器本身投資少，體積小，占地面積少的優(yōu)點(diǎn)，有利于推動(dòng)脫硫產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。


圖1為胺類(lèi)化合物作添加劑時(shí)的工藝示意圖下面對(duì)本發(fā)明結(jié)合圖1和實(shí)施例作進(jìn)一步說(shuō)明。
含SO2氣體經(jīng)過(guò)預(yù)處理器[1]降溫除塵后，經(jīng)過(guò)流量計(jì)[2]，流經(jīng)容器[3](其中可裝胺類(lèi)化合物)和容器[3]中的氣相物質(zhì)接觸后進(jìn)入等離子體反應(yīng)器[4]，脫硫后排放。產(chǎn)物由[5]收集，[6]為脈沖電源，反應(yīng)器進(jìn)口和出口處氣體中SO2的濃度由脈沖熒光SO2分析儀測(cè)定。
按上述過(guò)程分別做不加胺(容器中不加胺)和加胺(重量百分濃度配制成50％)實(shí)驗(yàn)，反應(yīng)器中氣速0.52m.s-1，電壓峰值25.1kV，溫度22℃，選用的添加劑分別為HCONH2、CH3NH2、(C2H5)2NH，其結(jié)果分別見(jiàn)圖2和圖3，比較圖2和圖3知道，加胺比不加胺的脫硫率要高。
圖1為胺類(lèi)化合物作添加劑時(shí)的等離子體脫硫工藝圖，圖2為不加胺類(lèi)化合物作添加劑時(shí)的等離子體脫硫效率和脈沖電壓頻率的關(guān)系圖(工藝參數(shù)選擇同上段所述且SO2濃度為480ppm)，圖3為加不同的胺類(lèi)化合物[系列1為HCONH2、系列2為CH3NH2、系列3為(C2H5)2NH]作添加劑時(shí)的等離子體脫硫效率和脈沖電壓頻率的關(guān)系圖(工藝參數(shù)選擇同上段所述且SO2濃度為480ppm)。
權(quán)利要求
1.本發(fā)明涉及一種等離子體脫硫方法，其特征在于反應(yīng)體系中采用胺類(lèi)化合物作添加劑。其工藝條件為脈沖頻率0～300Hz脈沖電壓峰值0～40kV添加劑胺類(lèi)(包括烷基胺和酰胺)化合物水溶液，濃度不限。溫度0～80℃含SO2氣體在等離子體反應(yīng)器內(nèi)的流速0.01～1m.s-1
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于反應(yīng)體系中采用HCONH2、CH3NH2、(C2H5)2NH作添加劑，其工藝條件為脈沖頻率140～220Hz脈沖電壓峰值25.1kV添加劑HCONH2、CH3NH2、(C2H5)2NH的重量百分濃度均50％。溫度22℃含SO2氣體在等離子體反應(yīng)器內(nèi)的流速0.52m.s-全文摘要
本發(fā)明涉及一種以胺類(lèi)化合物為添加劑進(jìn)行等離子脫硫的工藝,在胺類(lèi)化合物為添加劑時(shí),脫硫效率可以提高,或者在相同的脫硫率條件下,降低脈沖頻率或脈沖峰值電壓,也即使反應(yīng)條件變得緩和。
文檔編號(hào)B01D53/50GK1202389SQ97112148
公開(kāi)日1998年12月23日 申請(qǐng)日期1997年6月16日 優(yōu)先權(quán)日1997年6月16日
發(fā)明者范貌宏, 莊亞輝 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心