沸石对二氧化硫吸附性能的研究

论文摘要

本论文对国内外烟气脱硫工艺进行了综述,认识到多孔材料(如活性炭、活性焦、沸石)吸附脱硫技术具有用水少或不用水、二次污染少、能回收硫资源、反应温度相对较低、具有连续再生能力等,具有很好的竞争能力和发展前景,适于在我国推广应用。目前,文献报道的以多孔材料作为脱硫剂的研究主要集中在活性炭和活性焦上,对于沸石脱除二氧化硫气体的研究仍处于起步阶段。经筛选实验,本论文选用5A沸石为脱硫剂,以其对低浓度二氧化硫(<0.4%)的吸附行为为研究对象,系统研究了吸附温度、SO2浓度、气体流量、吸附剂量和吸附剂含水量等因素对5A沸石吸附性能的影响,并对5A沸石固定床的吸附过程进行了吸附动力学研究。实验发现,100℃以下,5A沸石的吸附脱硫性能随着温度升高而下降;当温度高于100℃时,5A沸石的吸附性能较差,并且吸附量和脱硫效率不再随温度有明显变化。SO2浓度越高,气体通过5A沸石吸附柱的流速越大,吸附效率越低。适当增加吸附剂量(>20%),能显著延长吸附时间。沸石孔道中的水分与SO2相互干扰,存在竞争吸附,使沸石的脱硫性能显著降低。计算表明,5A沸石固定床的传质区长度基本上在2.5~5.0cm。温度越低,传质区长度越短,沸石固定床层利用率越高。较大的气体流量和吸附剂量,有利于降低传质区长度。80℃下5A沸石吸附低浓度SO2的吸附等温线,属于优惠型吸附等温线。通过线性拟合,分别得到该温度下5A沸石吸附二氧化硫的Freundlich和Langmuir吸附等温式。吸附动力学研究表明,SO2在5A沸石上的吸附过程大致可分为三个阶段。第一阶段为等速过程,第二阶段为减速过程,第三阶段也为等速过程。吸附速率在初期基本保持等速,在第二阶段迅速下降,且与时间和吸附量接近线性关系。根据班厄姆公式,计算得到了80℃和90℃下,5A沸石对低浓度SO2的吸附速率公式。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 二氧化硫的污染现状与危害
• 1.1.1 我国二氧化硫排放现状
• 1.1.2 燃煤烟气的特性
• 1.1.3 二氧化硫排放的危害
• 1.2 脱硫工艺
• 1.2.1 燃烧前脱硫技术
• 1.2.2 燃烧中脱硫技术
• 1.2.3 燃烧后脱硫技术
• 1.3 吸附法烟气脱硫技术和吸附基础理论
• 1.3.1 吸附法烟气脱硫技术
• 1.3.2 吸附的基础理论
• 1.3.3 吸附剂的选择
• 1.4 沸石分子筛脱硫性能分析
• 1.4.1 沸石分子筛的结构与性能
• 1.4.2 沸石分子筛的应用
• 1.4.3 沸石吸附脱硫的研究现状
• 1.5 本文的主要研究内容
• 第2章 实验条件和方法
• 2.1 实验材料
• 2.2 实验设备与装置
• 2.3 实验方法
• 2 浓度检测方法'>2.3.1 SO₂浓度检测方法
• 2.3.2 实验操作流程
• 第3章 沸石脱硫剂的筛选
• 3.1 三种实验用沸石的基本性质
• 3.2 三种沸石脱硫性能的对比实验
• 2 浓度下三种沸石的吸附性能'>3.2.1 不同SO₂浓度下三种沸石的吸附性能
• 2 温度下 5A、13X 沸石的吸附性能'>3.2.2 不同 SO₂ 温度下 5A、13X 沸石的吸附性能
• 3.3 本章小结
• 2的实验研究'>第4章 5A 沸石吸附低浓度SO₂的实验研究
• 4.1 不同操作条件下5A 沸石的吸附性能
• 4.1.1 吸附温度对5A 沸石吸附性能的影响
• 2 浓度对5A 沸石吸附性能的影响'>4.1.2 SO₂ 浓度对5A 沸石吸附性能的影响
• 4.1.3 气体流量对5A 沸石吸附性能的影响
• 4.1.4 吸附剂量对5A 沸石吸附性能的影响
• 4.1.5 吸附剂含水量对5A 沸石吸附性能的影响
• 4.2 5A 沸石固定床传质区的计算
• 4.2.1 传质区的定义
• 4.2.2 传质区的计算
• 4.3 本章小结
• 2在5A 沸石上的吸附动力学研究'>第5章 SO₂在5A 沸石上的吸附动力学研究
• 2 的吸附等温线'>5.1 5A 沸石对低浓度SO₂的吸附等温线
• 2 的吸附等温式'>5.2 5A 沸石对低浓度SO₂的吸附等温式
• 2 在5A 沸石上的吸附动力学'>5.3 SO₂ 在5A 沸石上的吸附动力学
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢