近年來我國環(huán)境問題日益嚴峻,減少和控制SO_2排放成為我國亟待解決的問題。目前國內(nèi)普遍采用的濕法煙氣脫硫技術(shù)存在二次污染,用水量大,硫資源不能回收利用等缺點。活性炭煙氣脫硫技術(shù)是一種先進的干法脫硫技術(shù),該法脫硫效率高,脫硫過程不需要水,不會產(chǎn)生廢水污染,脫硫產(chǎn)物為高濃度的SO_2,可以用來生產(chǎn)硫酸等產(chǎn)品,在我國有良好的發(fā)展前景。為促進活性炭脫硫技術(shù)在燃煤電廠中的應(yīng)用,本文主要采用實驗研究的方法對活性炭吸附脫硫過程進行研究。首先介紹了活性炭脫硫工藝發(fā)展現(xiàn)狀、吸附理論、活性炭脫硫的基本理論、物理吸附和化學吸附的區(qū)別以及吸附動力學的有關(guān)知識,為后面實驗數(shù)據(jù)的處理提供了理論基礎(chǔ);探究了活性炭的孔隙結(jié)構(gòu)和化學組成,活性炭的脫硫性能與活性炭的孔隙結(jié)構(gòu)以及表面官能團有著密切的聯(lián)系。通過掃描電鏡分析本文研究所用的活性炭樣品,得到了活性炭的表面結(jié)構(gòu),列舉了現(xiàn)有活性炭吸附脫硫裝置的三種形式。其次為了更好地確定干法脫硫裝置移動床各項結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù),基于實驗中選用的活性炭和模擬煙氣參數(shù),計算阿基米德準則數(shù)和處于臨界流化速度時的雷諾數(shù)從而得到U_(crif),再根據(jù)經(jīng)驗系數(shù)得出移動床吸附反應(yīng)器的空床氣速為1.94m/s,橫截面積為85.91m~2;在固定床吸附柱實驗裝置上,基于5種不同工況的脫硫穿透曲線,并且利用多項式方程擬合積分得到較好符合單分子層蘭繆爾等溫吸附方程的吸附平衡曲線,其中蘭繆爾常數(shù)為0.88m~3/g,活性炭的飽和吸附量為4.43×10~(-2)kg/kg。通過物料衡算得出活性炭吸附量為1081.76kg/h;近似認為5個不同試驗工況下,中間時刻吸附柱出口活性炭的吸附程度接近移動床煙氣脫硫穩(wěn)定運行時的狀態(tài),由此計算得出有效吸附床層厚度為12.97m。這可以為鍋爐煙氣尾部處理干法脫硫裝置移動床的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計提供一定的參考依據(jù)。最后研究床層溫度和SO_2濃度兩個運行參數(shù)對脫硫效率的影響,然后分別選用不同濃度的Na_2CO_3、NaOH溶液對活性炭進行等體積浸漬改性,放置在固定床脫硫?qū)嶒炑b置上進行脫硫穿透實驗,并且對其進行熱重和SEM表征,定性地分析SO_2在活性炭上的吸附與解吸附行為。
【學位單位】：燕山大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：X701.3
【部分圖文】：

第 2 章 吸附理論和活性炭脫硫簡介，簡化如下[39,40]：理想氣體，煙氣中各組分含量保持不變，且考慮邊界層的影響；程中溫度保持不變，同一徑向截面內(nèi)吸附速在床層中定域吸附，不考慮軸向、徑向擴散與吸附質(zhì)之間不考慮反應(yīng)時間，近似認為瞬大小一致，微觀結(jié)構(gòu)相同。，在床層軸向取微元作 SO2的物料衡算，如

第 2 章 吸附理論和活性炭脫硫簡介表面豐富的孔隙結(jié)構(gòu)和晶格缺陷處較活躍的不成對電子造成的。而這些都與活性炭的微晶結(jié)構(gòu)有著密切的關(guān)聯(lián)。石墨片層由碳原子組成的正六邊形炭環(huán)在石墨片層上整齊排列，片層間距為 0.335nm，正六邊形邊長為 0.142nm，微晶上的片層均是 121方式堆疊在一起。所以說每個片層與相隔片層靠范德華力緊密連接在一起。雖然活性炭的微晶的結(jié)構(gòu)類似于石墨晶體的結(jié)構(gòu)，每個活性炭片層與石墨片層雖然在結(jié)構(gòu)上類似，但是活性炭中的石墨片層間距是不等的，范圍從 0.34-0.35nm 不等。如圖 2-3 所示，石墨晶體與活性炭晶體比較起來更為規(guī)整，看起來更為有序。因此可以總結(jié)出，從每個片層上來說，活性炭與石墨相似，但是從整體上來看，活性炭結(jié)構(gòu)更豐富，活性更高，一般的活性炭微晶直徑尺寸一般為 1-10nm，每個微晶由不同石墨片層組成。

體重疊狀態(tài) b) 活性炭晶體重圖 2-3 石墨與活性炭晶體重疊狀態(tài)圖有發(fā)達的內(nèi)部孔結(jié)構(gòu)，一般來講，活性炭孔隙了探究活性炭的吸附性能，Dubinin 提出三種主-4 所示，來具體表征活性炭的吸附過程。

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本文編號：2808514