吸附so2活性焦再生解吸机理分析

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1、第21届炭·石墨材料学术会论文集【文章编号】炭学·文集21（2008）-49吸附SO2活性焦再生解吸机理分析张文辉（中国神华能源股份有限公司）摘要：活性焦烟气脱硫技术是一种先进的干法烟气脱硫技术，该技术主要包括活性焦吸附脱硫、活性焦解吸再生和SO2加工等三个操作单元。其中活性焦再生过程中活性焦损耗最大，既包括化学损耗，也包括机械损耗，日本中试结果是：一般1公斤活性焦还原解吸约6公斤SO2，若不能减少再生过程中活性焦的损耗，则降低整个活性焦脱硫技术的脱硫效率，增加脱硫成本，因此减少活性焦再生过程的损耗，是降低活性焦脱硫技术成本的关键之一。关键词：活性焦；烟气；脱硫1.前言活性焦烟

2、气脱硫技术是一种先进的干法烟气脱硫技术，该技术主要包括活性焦吸附脱硫、活性焦解吸再生和SO2加工等三个操作单元。德国、日本等工业发达国家从20世纪60年代就开始研究开发此项技术，80年代末开始推广应用，至今国外已建成十几套活性焦烟气脱硫装置。活性焦烟气脱硫技术有很多优点，如脱硫过程不消耗水、SO2可以回收等，但活性焦烟气脱硫技术有其适用范围，不是所有烟气脱硫均可用活性焦烟气脱硫技术。国内外活性焦烟气脱硫技术的研究表明，这种以吸附为基础的烟气净化技术，适合低浓度污染物烟气脱硫净化，尤其适合多种低浓度污染物的同时脱除，否则活性焦再生解吸次数频繁，活性焦损耗大，导致活性焦脱硫成本增加

3、。活性焦再生是活性焦烟气脱硫中三个操作单元中活性焦损耗最大的操作单元，既包括化学损耗，也包括机械损耗，若不能减少再生过程中活性焦的损耗，则降低整个活性焦脱硫技术的脱硫效率，增加脱硫成本，因此减少活性焦再生过程的损耗。是降低活性焦脱硫成本的关键之一，本文分析了活性焦再生过程原理，讨论分析了降低活性焦脱硫成本的几种途径。2.活性焦再生解吸原理活性焦烟气脱硫技术原理是：利用活性焦的吸附特性和催化特性使烟气中SO2、烟气中的水蒸气和氧反应生成H2SO4吸附在活性焦的表面，吸附H2SO4的活性焦加热再生，释放出高浓度SO2气体，再生后的活性焦循环使用，高浓度SO2气体可加工成硫酸、单质硫

4、等多种化工产品。在活性焦再生过程中发生如下化学反应：2H2SO4＋C→2SO2＋CO2＋2H2O（1）从化学反应方程式（1）可以看出，消耗1mol炭可解吸2molSO2，其重量比为1:10.6，也就是消耗1公斤炭，解吸10.6㎏SO2，在实际生产中由于化学反应时间和反应速度的限制，此反应不可能100%进行，因此，理论上是消耗1㎏炭最多解吸10.6㎏SO2，而这在实际生产中是不可能达到的数值。由于在实际脱硫过程中采用的活性焦不可能是纯炭，．一般活性焦含有15%的灰分，3~5%的水，还含有约2%的氧、氢、硫等杂质，因此一般可以参与再生反应的炭占活性焦产品中的80%。因此消耗1公斤活

5、性焦，不考虑活性焦机械损耗，理论上可以解吸8.5㎏SO2。由于活性焦脱硫和再生均采用移动床反应器，活性焦在反应器中移动，因此活性焦在脱硫和再生过程中存在机械损耗，一般每个脱硫、再生循环中，活性焦的损耗是活性焦循环量的1~2%，因此综合考虑活性焦再生过程中化学损耗、机械损耗等因素，一般消耗1㎏活性焦，解吸SO2不超过7㎏。日本公开的中试研究试验结果是：消耗1㎏活性焦，解吸SO2在6㎏左右，若活性焦灰分含量高、强度较差，则消耗1㎏活性焦，解吸SO2在5㎏左右，若活性焦市场价格为6000元／吨，则脱除１吨SO2，活性焦的成本是1000~1200元，因此研究减少活性焦再生过程中的损耗，

6、是降低活性焦烟气脱硫成本的关键之一。3.降低再生解吸过程中活性焦损耗的途径3.1科学选用活性焦烟气脱硫技术，减少活性焦再生次数，降低活性焦损耗国内外活性焦吸附净化技术研究成果表明，以吸附为基础的净化技术，由于吸附容量和吸附速度的限制，适合低浓度污染物的脱除，而且脱除率高，可以达到99%以上，目前国外一般将活性焦烟气净化技术用于SO2浓度在300ppm左右的烟气净化，最高不超过450ppm。烟气中SO2浓度低，则活性焦在反应器内循环周期长，再生次数少，机械消耗少，活性焦在脱硫再生过程中的化学损耗少，活性焦烟气脱硫成本低，其技术经济性能好。此外活性焦用于低浓度污染物的脱除净化，还可

7、以减少吸附升温，降低发生着火、爆炸等灾难性事故的概率，提高活性焦脱硫装置运行的安全性。3.2提高活性焦性能提高活性焦性能，不仅要提高活性焦的脱硫性能，提高活性焦的硫容，而且要提高活性焦的强度，减少活性焦中灰分的含量，提高活性焦中炭的含量。在活性焦再生过程中，化学损耗是很难减少的，应提高活性焦的强度，改善焦的流动性能，减少机械损耗。在脱硫、再生循环中，提高活性焦的强度可以显著减少活性焦的破损率，不仅降低了活性焦损耗，而且改善了床层的透气性能，减少了床层阻力，从而减少电耗。烟气脱硫活性焦主要性能