專利名稱：一類等離子體脫硫的添加劑的制作方法
技術領域：
本發明涉及到一類等離子體脫硫的添加劑。
脈沖等離子電暈放電場中，可以生成大量參與或促進化學反應的活性粒子如O、O3、OH、HO2等，利用這些離子的化學反應，可脫去煙氣中的SO2。
未加任何添加劑時，在等離子體反應器內，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態分子[主要是N2*(A)]碰撞而解離，由于煙氣中SO2濃度為10-3數量級，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N2激態分子比通過電子碰撞解離的幾率大得多。經碰撞產生的SO碎片已被學者用發射光譜(250nm)在實驗中探測到，SO被N2*(A)與高能電子進一步碰撞解離產生單質S，但該過程發生很困難。第二條為氧化路徑，SO2通過自由基被氧化，進而形成酸霧，從氣相中分離。產生OH自由基的主要過程有一般來說，反應(1)和反應(2)為OH的主要來源。反應過程(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Druyvenstein分布，超過15.5eV能量的電子數目是很少的，故通過反應(3)產生的OH數量較少，但對電子束法，該過程為OH產生的主要路徑。由SO碎片引起的主要反應有
此外，等離子體催化下液相鏈反應與水分子團上的離子鏈反應把四價硫氧化為六價也有報道。氧化和還原只有在放電的條件下才能發生，而且同時發生，一些學者在通過實驗和微觀動力學試圖證明這條途徑是主路徑。但至今還未看到報道。
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，但很重要的一個因素是添加劑的種類及濃度等。
目前人們一般都采用氨作為填加劑，對于SO2-NH3-H2O反應系統，當溫度低于70℃時，產物為SO2和NH3的加合物與硫酸銨等4價硫氨化合物固體，在SO2和NH3的摩爾分數低于10-4，溫度為20～50℃時，硫酸銨產物占很大比例，如果放入活性粒子，已沉降的4價硫化物部分被氧化，而自發產生的4價硫化物減少，6價產物(含自發與放電誘發兩部分)比例加大；由于4價硫氨化合物開始升華的溫度為60℃，當溫度高于70℃時，反應產物大部分為硫酸銨，自發反應產生的4價硫化物的貢獻很小，脫硫產物主要是放電誘發反應的結果。
為保證脫硫效率，所需加氨量往往接近化學計量。
SO2-NH3-H2O反應系統等離子體脫硫技術工業化的還存在一些關鍵問題如余氨問題，為了提高脫硫效率一味追求大量加氨會產生嚴重的負作用，目前建議的消除這種負作用的方法有兩種，一種是欠量加氨，一種是在反應器后加噴強氧化劑，但前者會導致脫硫效率下降，后者增加了工藝的復雜程度。影響等離子體脫硫技術的大面積推廣。
本發明涉及在等離子體脫硫反應體系中采用胺類化合物(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(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器內的流速0.01-1m.s-1由于本發明在等離子體反應體系內使用胺類化合物作添加劑，用量少，脫硫效率高，結合等離子體反應器本身投資少，體積小，占地面積少的優點，有利于推動脫硫產業的發展。
圖1為胺類化合物作添加劑時的工藝示意圖下面對本發明結合圖1和實施例作進一步說明。
含SO2氣體經過預處理器[1]降溫除塵后，經過流量計[2]，流經容器[3](其中可裝胺類化合物)和容器[3]中的氣相物質接觸后進入等離子體反應器[4]，脫硫后排放。產物由[5]收集，[6]為脈沖電源，反應器進口和出口處氣體中SO2的濃度由脈沖熒光SO2分析儀測定。
按上述過程分別做不加胺(容器中不加胺)和加胺(重量百分濃度配制成50％)實驗，反應器中氣速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，其結果分別見圖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為胺類化合物作添加劑時的等離子體脫硫工藝圖，圖2為不加胺類化合物作添加劑時的等離子體脫硫效率和脈沖電壓頻率的關系圖(工藝參數選擇同上段所述且SO2濃度為480ppm)，圖3為加不同的胺類化合物[系列1為HCONH2、系列2為CH3NH2、系列3為(C2H5)2NH]作添加劑時的等離子體脫硫效率和脈沖電壓頻率的關系圖(工藝參數選擇同上段所述且SO2濃度為480ppm)。
權利要求
1.本發明涉及一種等離子體脫硫方法，其特征在于反應體系中采用胺類化合物作添加劑。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(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器內的流速0.01～1m.s-1
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于反應體系中采用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器內的流速0.52m.s-全文摘要
本發明涉及一種以胺類化合物為添加劑進行等離子脫硫的工藝,在胺類化合物為添加劑時,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,也即使反應條件變得緩和。
文檔編號B01D53/50GK1202389SQ97112148
公開日1998年12月23日 申請日期1997年6月16日 優先權日1997年6月16日
發明者范貌宏, 莊亞輝 申請人:中國科學院生態環境研究中心