基本信息
- 項目名稱：
- 鈉法脫硫副產(chǎn)物氧化的新型抑制劑開發(fā)及調(diào)控機理研究
- 小類：
- 能源化工
- 大類：
- 自然科學類學術(shù)論文
- 簡介：
- 鈉堿法脫硫工藝中，脫硫副產(chǎn)物亞硫酸鈉回收是其中重要的過程。本文中，在一個氣液反應裝置中對幾種抑制劑對亞硫酸鈉氧化的抑制作用進行了比較，結(jié)果表明，鄰苯二酚作為一種新型抑制劑，抑制效果顯著。通過實驗研究了在鄰苯二酚抑制條件下亞硫酸鈉的氧化反應動力學，獲得了反應物的反應級數(shù)和表觀活化能，揭示了亞硫酸鈉氧化反應的調(diào)控機理，從而為鈉堿法脫硫工藝中副產(chǎn)物的回收利用提供了理論依據(jù)和參考。
- 詳細介紹：
- 小型工業(yè)鍋爐排放的SO2已造成嚴重的環(huán)境問題。鈉堿法是一種高效的煙氣脫硫方法，脫硫副產(chǎn)物亞硫酸鈉氧化是其中重要的過程，同時亞硫酸鈉可用于造紙等多個行業(yè)，將其回收利用符合循環(huán)經(jīng)濟思想。然而，由于在亞硫酸鈉抑制氧化技術(shù)上存在技術(shù)壁壘，至今未實現(xiàn)副產(chǎn)物的資源化利用。 本課題運用動力學方法，利用自行設計的鼓泡式反應器，比較了幾種抑制劑對亞硫酸鈉氧化反應的抑制效果，開發(fā)鈉法脫硫副產(chǎn)物氧化的新型抑制劑。通過實驗研究了抑制條件下亞硫酸鈉氧化的反應動力學特性，探索pH、亞硫酸鈉濃度、氧分壓、空氣流量、抑制劑濃度和溫度等因素的影響，得到反應物的反應級數(shù)和表觀活化能，分析多相反應過程的速率控制步驟和抑制機理。 通過上述研究，揭示了亞硫酸鈉氧化反應的抑制調(diào)控機理，形成亞硫酸鈉氧化的工藝條件，結(jié)果可為克服亞硫酸鈉回收存在的技術(shù)障礙，從而實現(xiàn)脫硫副產(chǎn)物的資源化利用提供了理論依據(jù)和現(xiàn)實參考。
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作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 本項目針對解決鈉法脫硫工藝體系中脫硫副產(chǎn)物亞硫酸鈉的回收利用問題，運用動力學方法，篩選得到鈉法脫硫副產(chǎn)物氧化的新型抑制劑，模擬實際工況研究了該抑制劑作用下亞硫酸鈉氧化反應動力學特征，并分析多相反應過程中速率的控制步驟和調(diào)控機理，為實現(xiàn)鈉法脫硫副產(chǎn)物回收利用提供參考和依據(jù)。
科學性、先進性及獨特之處
- （1）本項目結(jié)合鈉法脫硫?qū)嶋H工況，開發(fā)新型高效、經(jīng)濟、低毒的亞硫酸鈉氧化抑制劑，并針對其作用條件下亞硫酸鈉氧化的反應動力學機理進行深入探討，揭示其反應調(diào)控機理； （2）研究的反應動力學參數(shù)及作用機理具有較強的科學理論意義和創(chuàng)新價值，具有較強的實際指導意義； （3）開發(fā)的亞硫酸鈉氧化的新型抑制劑適用于鈉法脫硫工藝，能有效解決副產(chǎn)物回收的問題。
應用價值和現(xiàn)實意義
- （1）揭示了亞硫酸鈉氧化反應的抑制調(diào)控機理，形成了抑制亞硫酸鈉氧化的工藝條件，對實際工業(yè)操作具有重要指導意義； （2）開發(fā)的鈉法脫硫副產(chǎn)物亞硫酸鈉氧化的新型抑制劑適用于鈉法脫硫工藝，為克服亞硫酸鈉回收存在的技術(shù)壁壘、實現(xiàn)脫硫副產(chǎn)物的資源化利用提供了理論依據(jù)和現(xiàn)實參考，具有很好的推廣意義。
學術(shù)論文摘要
- 小型工業(yè)燃煤鍋爐排放的SO2已造成嚴重的環(huán)境問題。鈉堿法是一種具有良好應用前景的脫硫工藝，脫硫副產(chǎn)物亞硫酸鈉氧化是其中重要的過程。本文中，在一個氣液反應裝置中對幾種抑制劑對亞硫酸鈉氧化的抑制作用進行了比較，結(jié)果表明，鄰苯二酚作為一種新型低毒的抑制劑，對亞硫酸鈉的氧化是抑制效果顯著。通過實驗研究了在鄰苯二酚抑制條件下亞硫酸鈉的氧化反應動力學，獲得了反應物的反應級數(shù)和表觀活化能，揭示了亞硫酸鈉氧化反應的調(diào)控機理，從而為鈉堿法脫硫工藝中副產(chǎn)物的回收利用提供了理論依據(jù)和現(xiàn)實參考。
獲獎情況
- （1）發(fā)表學術(shù)論文一篇 “Oxidation Rate of Sodium Sulfite in Presence of Inhibitors” 2011年1月27-28日在深圳舉行的國際能源與環(huán)境會議（ICEE） 出版書號：ISBN: 978-1-61284-113-7 （2）申請發(fā)明專利一項 “用于鈉堿法脫硫副產(chǎn)物回收的復合抑制劑及其制備和應用” 申請?zhí)枺?01110086475.3
鑒定結(jié)果
- 無
參考文獻
- [1] Jiansong M, Zhongbiao W, Changjie C. Oxidation inhibition of sulfite in dual alkali flue gas desulfurization system. Journal of Environmental Sciences, 2007, 19: 226-231. [2] Yuegang Z, Hao C. Simultaneous determination of sulfite, sulfate, and hydroxymethanesulfonate in atmospheric waters by ion-pair HPLC technique. Talanta, 2003, 59: 875-881. [3] Lidong W, Yongliang M, Jiming H. Mechanism and kinetics of sulfite oxidation in the presence of ethanol. Industrial & Engineering Chemistry Research, 2009, 48(9): 4307-4311. [4] Wilkinson, P. M., B. Doldersum, et al. The Kinetics of Uncatalyzed Sodium Sulfite Oxidation. Chemical Engineering Science 1993, 48(5): 933-941.
同類課題研究水平概述
- 研究表明，亞硫酸鹽氧化為鏈式反應過程，且催化劑和抑制劑可強烈影響該鏈反應自由基的生成和消亡，因而成為此領(lǐng)域的研究熱點。已有文獻多以非催化反應作為比較，研究過渡金屬離子和有機酸催化劑存在條件下亞硫酸鹽氧化的反應動力學特征。而對于可能存在的抑制劑及作用，前人僅進行了簡單揭示。 總體來說，現(xiàn)有研究存在以下不足：(1)基礎(chǔ)理論尚不成熟，對于亞硫酸鹽氧化的鏈反應過程的調(diào)控機制仍未搞清楚。主要表現(xiàn)為對不同種類抑制劑的作用機理等重要科學問題尚不明晰，包括控制鏈引發(fā)、鏈增長和鏈終止的關(guān)鍵因素等仍不明確或存在爭議；(2)忽視了抑制劑的選擇性，導致對反應動力學特征的認識過于單一。我們在前期工作中發(fā)現(xiàn)，對于某特定抑制劑而言，其在不同種亞硫酸鹽氧化體系中的抑制特性有顯著差別。例如乙醇對于亞硫酸鈣的氧化具有顯著的抑制作用，但其對亞硫酸鎂氧化的抑制作用卻并不明顯。 因此，基于鈉法脫硫的燃煤工業(yè)鍋爐煙氣治理技術(shù)面臨重要理論和技術(shù)需求，必須結(jié)合鈉法脫硫工藝的特點，針對亞硫酸鈉氧化的抑制調(diào)控機制開展系統(tǒng)研究。
