化学工程综合

2019-01-28 05:58
中国学术期刊文摘 2019年2期
关键词:煤矸石液滴反应器

刚柔组合搅拌桨强化搅拌槽中流体混沌混合

刘作华,陈超,刘仁龙,等

摘要:目的:搅拌槽内普遍存在着2种不同类型的混合区,混沌混合区和规则区。增大混沌混合区,是提高流体混合效率,降低搅拌过程能耗的重要途径。而合理设计搅拌桨有助于流体形成适宜的流动状态,实现混沌混合。从搅拌桨的结构考虑,对传统刚性搅拌桨进行改进,通过将柔性体与刚性体组合,设计出具有多体运动行为的刚柔组合搅拌桨,从而强化搅拌槽中流体的混沌混合。方法:以自来水为介质,双层桨搅拌反应器为研究对象,实验是在室温(25±2)℃下进行,实验采用数据采集软件 LabVIEW 采集搅拌槽内壁压力脉动时间序列信号,采样频率fs设定为1000 Hz,通过小波分析对压力脉动时间序列进行消噪处理。结合Matlab软件计算压力脉动信号时间序列的最大Lyapunov指数(LLE)和多尺度熵(MSE),从混沌程度和能量密度分布两方面对比分析了刚性桨和刚柔组合桨对流体混沌混合的影响。利用碘液脱色可视化实验测量流体的混合时间,观察搅拌槽中规则区和混沌混合区的演变情况,直观分析刚柔组合桨对流体混合的影响。结果:由于不同采样点会采集不同的压力脉动信号,实验通过采集不同采样点位置下刚性桨和刚柔组合桨体系的压力脉动信号,计算的得到 LLE和 MSE。通过对比发现,尽管采样点位置不同所得的LLE和MSE略有不同,但它们的变化趋势基本相同,对整个系统多尺度混合行为的分析影响不大。对转速的研究发现,在不同转速时两种体系的LLE均大于零,表明体系都进入混沌状态。随转速的增大,LLE呈先增大后减小趋势。当转速为210 rpm时,LLE达到最大,此时体系的混沌程度最高,混合达到最佳状态。通过计算MSE发现,在转速较小时(150 r·min-1以下),熵值随尺度增大呈现减小趋势;而在转速较大时(150~300 r·min-1),熵值随尺度而呈现增大趋势。并且熵值随尺度增加而减小(或增加)是发生在前10个尺度上,而在第 10个尺度以后,随尺度的增加熵值逐渐趋于平稳,平稳中又伴有小幅震荡。相比刚性桨,刚柔组合桨在低转速下(210 r·min-1以下)就有较大的LLE。在转速为210 r·min-1时,两者的LLE同时达到最大,混合达到最佳状态,与刚性桨体系LLE为0.041相比,刚柔组合桨体系的LLE为0.048。刚柔组合桨体系的多尺度熵率在各转速上均大于刚性桨体系,且在较低转速下两者差异较为明显。刚柔组合桨的混合性能研究发现,与刚性桨相比,刚柔组合桨使流体的混合时间缩短了26%左右。结论:刚柔组合桨通过自身的多体运动强化流体的运动特性,抑制了流场中的对称性结构,使更多的流体进入混沌混合状态,通过刚-柔-流的非线性耦合运动实现能量的有效耗散,使整个槽体的能量分布更为均匀,提高流体的混合效率。刚性桨体系相比刚柔组合桨使流体的混合时间缩短 26%左右。刚柔组合桨能够改变流场结构和能量耗散方式,强化流体混沌混合。

来源出版物:化工学报, 2014, 65(1): 61-70

入选年份:2016

基于MCM-41的镍基甲烷化催化剂活性与稳定性

张加赢,辛忠,孟鑫,等

摘要:目的:天然气作为一种清洁高效的能源受到能源市场的热捧,而煤制天然气是制备合成天然气最主要的方式之一。为解决目前负载型Ni基催化剂活性组分Ni容易烧结,进而导致催化活性明显下降的问题,进行载体的选择非常关键。由于MCM-41具有高的比表面积、纳米尺寸的孔结构以及杂原子含量可以调节等优良的性能,选择MCM-41为载体来制备负载型甲烷化催化剂,以期获得催化剂活性和耐热性的同时提高。方法:采用等体积浸渍法分别以商用Al2O3、SiO2和MCM-41为载体制备了不同镍负载量的甲烷化催化剂,并在连续流动固定床反应装置上对其甲烷化催化活性和稳定性进行了评价。同时采用X射线衍射(XRD)、氮气物理吸附(BET)、热重分析(TG)及氢气程序升温还原(H2-TPR)等技术手段对金属颗粒的大小,载体孔结构和比表面积,催化剂的积碳以及载体和活性组分之间的相互作用进行表征,来构建催化剂的物化性质与催化性能之间的关系,并揭示催化剂的失活原因。结果:通过表征发现,金属Ni的负载并没有改变MCM-41的介孔结构,但其长程有序性受到了明显破坏。并且MCM-41载体的选择大大提高了载体和NiO之间的相互作用力,从而抑制反应过程中活性金属的烧结,进而使其所负载的金属催化剂Ni/MCM-41相对于Ni/Al2O3和Ni/SiO2催化剂具有更好的活性和稳定性。其中10%Ni/MCM-41催化剂在氢气和一氧化碳的摩尔比为 3∶1、反应压力1.5 MPa、反应温度350℃及质量空速12000 mL·h-1·g-1的反应条件下,CH4选择性达到 94.9%,CO转化率接近 100%。并且其在100 h催化活性稳定性试验中,催化活性无明显下降,而10%Ni/Al2O3和10%Ni/SiO2催化剂的CO转化率分别下降了12.0%和11.9%。通过反应前后催化剂活性组分金属颗粒大小的对照,发现经过反应后10%Ni/Al2O3和10%Ni/SiO2的Ni颗粒分别增大了21.3%和19.6%,而10%Ni/MCM-41的Ni颗粒没有发生明显增大,即保持金属颗粒尺寸的稳定性对催化活性的保持至关重要。此外,反应后催化剂的TG分析表明,10%Ni/MCM-41、10%Ni/Al2O3和 10%Ni/SiO2催化剂的积炭量分别为1.55 wt%、0.41 wt%和3.16 wt%。因此,积炭并不是催化剂失活的主要原因,活性组分的烧结才是甲烷化催化剂催化活性下降的主要原因。结论:由于载体MCM-41具有较大的比表面积,活性组分在载体表面分散均匀,以及活性组分与载体间存在较强的作用力,10%Ni/MCM-41催化剂表现出良好的催化活性和催化活性稳定性;在100 h的催化活性稳定性评价中,CO转化率和CH4选择性分别保持在100%和95%。结合不同载体Ni基催化剂的Ni颗粒大小及催化活性数据,可得出Ni颗粒大小是影响催化剂催化活性的主要因素,适宜 Ni颗粒大小是甲烷化催化剂制备的关键。

来源出版物:化工学报, 2014, 65(1): 160-168

入选年份:2016

有机胺吸收二氧化碳的热力学和动力学研究进展

陈健,罗伟亮,李晗

摘要:目的:二氧化碳捕集与封存技术(CCS)是针对大气CO2含量增高导致的全球气候变暖而提出的全球性解决方案。有机胺吸收法作为经济与技术层面最成熟的技术,是实现二氧化碳捕集的重要工艺过程。本文从有机胺法吸收二氧化碳的基本反应机理出发,系统评述了应用有机胺法吸收捕集CO2的热力学与动力学性质的研究进展,对今后二氧化碳吸收热力学和动力的研究方向提出了展望。方法:将有机胺吸收CO2的热力学和动力学性质,与有机胺的分子结构及其与CO2的反应机理结合起来,深入分析不同有机胺水溶液中的CO2溶解度和反应速度与有机胺分子结构的关系,继而提出进一步的研究方向。结果:关于吸收热力学,反应机理上伯胺和仲胺水溶液吸收CO2的总反应以形成氨基碳酸盐为主,而叔胺和位阻胺的水溶液吸收CO2的总反应以形成碳酸氢盐为主。醇胺分子中氨基上氮原子的电负性是影响CO2在溶液中溶解度的关键,电负性高,反应热越高,吸收能力越高。混合溶剂主要是伯胺或仲胺与叔胺或位阻胺的组合,以综合考虑CO2吸收溶解度和反应速度。热力学模型上,吸收体系是一个含有电解质的混合溶剂体系,Clegg-Pitzer模型具有模型简单、参数少、扩展预测精度较高的特点,eNRTL模型最复杂、参数最多、关联精度高但扩展预测的精度稍低,而 eUNIQUAC模型处于两者中间。关于吸收动力学,对于简单的单氨基化合物溶液,由于分子结构不同,伯胺、仲胺与叔胺的反应机理是不同的,目前普遍接受的有伯胺和仲胺的两性离子反应机理和三分子反应机理,以及叔胺和位阻胺的改进的碱催化水合机理。CO2吸收反应的动力学实验,搅拌釜法适合反应速度慢的体系,湿壁柱适合反应速度快的体系,而停流色谱法适合低浓度的液体反应体系。伯胺和仲胺类溶剂吸收 CO2的速度较快,位阻胺稍慢,叔胺类要慢二到三个数量级,而环状仲胺类要快一个数量级。在吸收动力学模型上,快速拟一级反应的双膜理论是最常用的。结论:CO2吸收的热力学和动力学研究虽然已经获得一定成果,但仍需向更为微观和系统的方向拓展,而分子结构对吸收反应机理和性质的影响研究,是该方向的基础热力学与动力学研究的关键,以下几方面的工作值得进一步开展:热力学和动力学的协同研究,新型溶剂和复合溶剂的热力学和动力学研究,热力学和动力学研究和实际吸收过程研发的结合。

来源出版物:化工学报, 2014, 65(1): 12-21

入选年份:2016

煤矸石综合利用的产业化及其展望

郭彦霞,张圆圆,程芳琴

摘要:目的:煤矸石是中国产生量最大的工业固体废弃物,开展煤矸石的综合利用,对我国经济、社会的可持续发展有重要意义。分析了各地煤矸石的理化性质,总结了中国在煤矸石综合利用方面的工业化进展,并对中国煤矸石综合利用的未来发展方向进行了展望。方法:通过查阅文献获取数据,并对这些数据进行分类、总结、统计和分析,抽提出煤矸石的一般特性,总结出中国不同时期煤矸石利用途径和利用率。结果:(1)煤矸石主要含黏土矿物和有机质,其化学成分有SiO2、Al2O3、Fe2O3等无机组分和 C等;煤矸石的化学组成决定了其用途和工业价值,C含量大于20%一般用于发电,C含量为6%~20%用于生产建材,低于6%用于铺路、充填等。(2)中国煤矸石综合利用在“六五”之后才开始逐步发展,1990年,中国煤矸石的利用率达到2600万t。“九五”期间,国家出台了一系列煤矸石综合利用的政策,并建立了以热值为基准的煤矸石综合利用途径分类,因而中国煤矸石综合利用在“九五”之后获得迅速发展,2011年煤矸石的综合利用率达到 4.1亿 t。(3)煤矸石发电作为主要的利用方式之一,在中国始于20世纪70年代,主要以沸腾炉发电为主;从20世纪90年代开始建设小型循环流化床发电锅炉,“十五”以来,开始建设大型循环流化床供热锅炉,“十二五”以来,中国循环流化床煤矸石发电技术已引领国际先进发展水平,开始发展超临界和超超临界煤矸石发电技术。(4)20世纪60年代中国开展了煤矸石制砖的工业化试验,“七五”以来,中国引进国外先进技术及设备,到 20世纪90年代末,形成了具有自主知识产权的煤矸石制砖技术,在装备水平上有了很大提高。“十五”期间,全煤矸石烧结砖装备技术达到国际先进水平。(5)大规模利用煤矸石进行充填采空区和塌陷区、筑基修路、土地复垦等成为煤矸石无害化处理的主要方式,占煤矸石利用总量的52%。(6)高附加值利用是煤矸石综合利用的重要补充,将成为煤矸石综合利用的发展方向。基于目前高附加值利用的发展现状,构建了煤矸石高附加值利用的循环经济路线。结论:煤矸石综合利用的途径主要包括煤矸石发电、生产建材以及填埋、筑路、充填采空区等。目前发电利用约占煤矸石产生总量的21%,填埋、筑路和充填采空区等占产生总量的33%,建材的处理能力较低,仅占产生总量的 8%,煤矸石的综合处理能力目前已达到4亿t/年。尽管中国在煤矸石综合利用的产业化方面取得了重大进展,但相对于巨大的煤矸石产生量,现有的利用途径仍难以满足煤矸石的处理需求,仍有超过35%的煤矸石堆存。基于目前煤矸石高附加值利用的发展现状,构建了“(高碳C≥15%)煤矸石发电-(灰渣)多元素梯级提取/生产保温材料/陶瓷、沸石系列-(废渣)制建材”以及“(低碳C<15%)煤矸石生产高岭土/肥料/保温材料/陶瓷、沸石系列/多元素梯级提取-(废渣)制建材”的循环经济路线。

来源出版物:化工学报, 2014, 65(7): 2443-2453

入选年份:2016

液滴流微反应器的基础研究及其应用

赵述芳,程易,白琳,等

摘要:目的:20世纪90年代以来,液滴微流控技术的迅速发展逐步改变了人们对化工过程中传统反应器的认知,其将反应器尺寸缩小到微米—毫米级,利用受限空间强化传质传热等特性提高反应的选择性和转化率。以微液滴为基本单元直接进行数量增加便可实现模块的集成,避免了传统反应器直接几何放大导致的难于预期的非理想行为。由于液滴流微反应器灵活可控、传递效率极高的独特优势,研究者们进行了大量的实验研究和理论计算。本文整合并归纳了液滴流微反应器在不同领域从基础研究到潜在应用的研究进展,为读者提供全面的知识脉络,帮助读者在短时间内快速掌握液滴微流控的研究内容和现状;并且对液滴微流控未来的发展趋势和应用方向进行了总结与展望。方法:通过文献总结,综述了近年来快速发展的液滴微流控技术,回顾了微流控系统中液滴的基本行为,如液滴的生成、运动、聚并和分裂等研究进展,重点探讨微液滴作为反应器其内部的流动、传质和反应过程,以及液滴流微反应器已有和潜在的重要应用价值。结果:液滴流微反应器作为一种新型的“柔性反应器”,其构建过程依赖于高频率、可控尺寸地制备液滴。液滴的生成是一相流体在另一相不互溶或部分互溶流体中的分散过程。可通过不同的设备结构,如同轴环管、T型错流和水力学聚焦通道来产生液滴,并对单个液滴的尺寸、形貌和成分组成进行精确调控。因此,研究液滴的分散规律是最先发展起来的分支。同时,可利用微通道的水力学结构设计,或者辅以外场(如电场、磁场和微加热原件等)来实现液滴的聚并和分裂,使反应物之间有效接触混合、控制液滴体积和组成、及实现液滴阵列的高通量生产。液滴内的流动、混合、传质与反应特性是其作为反应器的重要特征,决定了其潜在应用价值。多种实验手段(微激光诱导荧光法micro-LIF,粒子图像测速法micro-PIV等)和理论模型方法(计算流体力学 CFD,格子玻尔兹曼方法 LBM等)的发展帮助实现微液滴内部流体力学行为的清晰可视化,为液滴流微反应器的应用推广提供了扎实的基础研究平台。研究者获得了运动液滴内的流型分区图,以及揭示了封闭液滴体积内的复杂三维环流运动;环流现象有效地强化了混合并加速了内部的化学反应。同时,外场(声、光、电场)的引入可促进混沌扰动和强化混合。液滴与周围流体在相界面上通过曳力和表面张力的协同作用进行着复杂的动量传递和质量传递,是进行微尺度下的多相反应、界面反应及微液滴萃取的基础。液滴流微反应器具有降低试剂消耗、提高传递效率、组分灵活可控等多种独特优势,使其在高通量样品预处理、化学分析、微纳米颗粒合成以及生物化工等方面展现出巨大的应用前景。例如,微通道可用于制备尺寸、形貌、组成可控的单/多重乳液。通过操控极微量的流体在微米级尺寸的通道中流动,可严格控制反应时间和停留时间分布,制备高附加值、高度单分散的微米及纳米颗粒。利用其高传递效率的优势,许多单步、多步有机合成反应可在液滴内、气柱中或者两相界面上进行。在生物化工方面,液滴微流控技术对皮升体积样品的精确控制以及高通量的实验操作显著地提升了生物检测和生物化学反应的生产能力,并大大降低了成本。例如,液滴流微反应器可将单个细胞封装在液滴中进行长期培养和观察,为其提供精确定义的生存环境,并通过荧光技术对其蛋白质的表达和酶活性进行定量分析。此外,利用微升甚至纳升级体积的小液滴作为独立的微型釜式反应器,可精确控制蛋白质溶液及其反溶剂之间的混合过程,制备尺寸可控的高质量蛋白质晶体。结论:液滴流微反应器的快速发展使其成为广泛应用的生产工具以及基础理论研究的高效平台。尤其是多种液滴制备、操控和分析工具的整合一体化的发展,使得微流控设备变得更加灵活可控和自动化。在液滴内进行化学反应,一系列的基础技术已经发展起来,如化学试剂的引入、混合和输送,以及对于液滴界面化学的控制和对反应过程的分析等。这些技术的基础应用已经在很多类型反应的微型化中得到验证,包括酶学测量、蛋白质结晶以及有机合成和颗粒制备。基于液滴微流控技术的发展带动了传统技术不能达到的各种领域的新发展,例如,多重乳液的合成带来的新材料的发展,单细胞水平的特定基因的表达,快速反应的动力学的测量,复杂结构的芯片实验室的发展,颗粒合成中微化学单元的制备,微量生物样品的快速分析等。基于目前已有的广泛应用,相信液滴流微反应器未来会在上述各领域以及新的领域有更大的发展。

来源出版物:化工进展, 2015, 34(3): 593-607

入选年份:2016

我国现代煤化工产业发展现状及对石油化工产业的影响

黄格省,李振宇,王建明

摘要:目的:我国化石资源禀赋的特点是富煤、少油、缺气,煤炭资源探明储量居世界第3位,但石油和常规天然气资源不足,对外依存度逐年提高。2014年下半年之前,国际油价及亚洲天然气价格高企,世界油气供应总体趋紧,由于高油价、高气价的驱动,加上我国经济的高速增长,市场对交通运输燃料和石化产品的需求一直比较旺盛,由此催生了煤制油、煤制烯烃、煤制天然气、煤制乙二醇等现代煤化工的快速发展,现代煤化工从装置示范、升级示范很快进入工业化生产和大规模产能扩张时期,并逐渐对石油化工产生越来越大的影响,基于此,深入分析我国现代煤化工产业发展现状、存在问题及对石油化工产业的影响,很有必要。方法:介绍了我国煤制油、煤制烯烃、煤制天然气、煤制乙二醇等几种新型煤化工技术及其产业化发展现状,探讨了煤化工的资源消耗、二氧化碳排放及产业发展过程中的相关问题;同时,分析了煤化工产能增长对石油化工的影响,并对我国煤化工和石油化工的发展提出了有关看法和建议。结果:煤化工的优势主要体现在资源和市场需求两个方面。从资源情况看,我国中西部地区的煤炭资源比较丰富,煤/石油比价低廉,特别是坑口煤价低,发展煤化工具有一定的经济效益。从市场需求看,煤化工产品尤其是煤制烯烃、煤制油、天然气、乙二醇、芳烃等与石化产品一样,消费需求大,发展潜力充足。随着我国现代煤化工技术的不断成熟,生产装置的不断建成投运,现代煤化工已经从产业示范阶段进入大规模产能扩张期,必然对石油化工产生一定的影响。但煤化工产品(特别是煤制油、煤制天然气)能否真正具备竞争力,关键在于国际油价的变化,高油价会刺激其发展,但低油价则会抑制所有煤化工项目的投资冲动。分领域来看,低油价下煤制烯烃盈利状况尚好,产能增长快,对石油化工产品市场的影响比较大;然而,煤制油、煤制天然气、煤制乙二醇在低油价下盈利状况较差甚至普遍亏损,因此对石油化工市场的影响可以忽略不计。从长远看,发展煤制油有利于降低我国石油对外依存度,具有重要战略意义;煤制天然气在高油价背景下具有发展潜力,但在低油价下发展动力消失;煤制乙二醇由于我国乙二醇市场缺口大、进口依存度高,因此发展潜力巨大,但煤制乙二醇的竞争力最终取决于产品质量及价格等方面。结论:我国石油对外依存度逐年上升,发展现代煤化工是对石油化工的有益补充,是发挥我国煤炭资源优势、保障国家能源安全的重要途径;近年来我国现代煤化工取得快速发展,但总体来说产业发展之路仍在探索之中,需要深入研究、稳步示范、有序发展。随着我国现代煤化工产能不断释放,其与石油化工的竞争逐渐凸显,石化企业应注重创新驱动,发挥产品差异化优势,同时降低生产成本,与现代煤化工企业实现优势互补、互利双赢。

来源出版物:化工进展, 2015, 34(2): 295-302

入选年份:2016

玻璃纤维增韧SiO2气凝胶复合材料的制备及隔热性能

石小靖,张瑞芳,何松,等

摘要:目的:节能减排已成为我国一项重要发展战略,大量隔热材料应用于建筑、工业等领域以降低能耗。为提高材料隔热性能,降低生产成本,研究前驱体液中水与硅的摩尔比对隔热材料中SiO2气凝胶的孔隙结构、孔径分布的影响,同时对玻璃纤维进行蓬松处理,探讨了玻璃纤维添加量对复合材料导热性能、力学性能的影响,最终通过对比复合材料的导热系数、密度、孔隙率等得出实验最优配比。方法:实验设计前驱体液中水的最低用量是H2O∶Si=2∶1,在满足材料成型条件下,选择纤维含量为16%,固定催化剂浓度、醇硅比、溶胶中硅含量、反应温度、反应时间等其他条件,调整水与硅的摩尔比从2∶1到6∶1。实验将复合材料成型所需纤维的最小添加量 16%(质量分数)记为 K1,随后以2%比例增加至最大添加量28%(质量分数),依次记为K2~K6。采用扫描电子显微镜观察复合材料的微观形貌;用瞬态平面热源法测量样品的导热系数,每组样品测量3次取其均值;采用比表面积和孔隙分析仪测定材料样品中SiO2气凝胶的平均孔径、孔径分布曲线以及吸附-脱附等温线;用电子动态静态疲劳试验机测试样品机械性能。结果:(1)采用纤维薄层作为增强相后复合材料密度更小 0.13~0.16 g/cm3,导热系数更低 0.023~0.027 W/m·K。(2)最佳工艺条件下,制备隔热材料的水硅摩尔比为3∶1,材料的密度最低为0.142 g/cm3,孔隙率为88.03%,导热系数低达0.0232 W/m·K。(3)在满足材料成型条件下,材料纤维添加量为16%,材料的抗压强度为29.59 kPa,抗弯强度为0.533 MPa(25%形变)。随着纤维添含量的增加,复合材料导热系数增加,材料的抗压强度及抗弯强度增大。材料纤维添加量最大为28%,抗压强最大达0.189 MPa,抗弯强度1.474 Mpa。结论:玻璃纤维经纤维梳理机处理后可得蓬松的玻璃纤维薄层,与传统的玻璃纤维增韧SiO2气凝胶复合材料相比,新材料的纤维含量大大降低,密度更小,导热系数更低。前驱体液中水与硅摩尔比会影响SiO2气凝胶的孔隙结构,从而影响复合材料的隔热性能。玻璃纤维薄层作为增强相加入到SiO2气凝胶中,随着纤维添加量的增大,复合材料隔热性能下降,但材料力学性能增强,适合作为隔热板材用于建筑、工业等领域隔热。

来源出版物:硅酸盐学报, 2016, 44(1): 129-135

入选年份:2016

燃煤电厂脱硫废水处理技术研究与应用进展

马双忱,于伟静,贾绍广,等

摘要:目的:2015年4月16日,国务院发布《水污染行动计划》(《水十条》),国家将强化对各类水污染的治理力度,脱硫废水因成分复杂、含有重金属引起业界关注。为响应国家政策,推进脱硫废水的治理,阐述了脱硫废水的水质水量特点及影响因素,归纳了各类脱硫废水处理技术的优缺点,并总结符合中国国情、技术与经济可行的可能的脱硫废水处理方案。方法:综述了脱硫废水的水质特点、水质影响因素、各项脱硫废水处理技术的特点,指出了脱硫废水处理技术的发展方向。脱硫废水的水质主要受煤质、石灰石品质、脱硫系统的设计及运行等因素的影响,脱硫废水的处理技术主要分为4类:传统工艺,如化学沉淀法;深度处理工艺,如生物处理法;零排放技术,如烟道蒸发;其他技术,如蒸汽浓缩蒸发。由于脱硫废水的排放标准较低,除沉降池之外,各项技术都能使脱硫废水达标排放。目前,国内应用最多的处理技术是化学沉淀法,其技术成熟,能使脱硫废水达标排放,但存在对氯离子盐及硒、汞等去除效率不高的问题。通过对国内脱硫废水处理形势的分析,得出烟道蒸发技术有一定的潜力,其能实现脱硫废水的零排放,且具有运行成本低的优点,但可能存在增强系统腐蚀、影响飞灰利用等问题。结果:国内脱硫废水的处理主要依靠化学沉淀工艺,其能满足现有脱硫废水排放标准的要求,但是随着《水污染防治行动计划》的颁布,国家开始加大对脱硫废水的处理力度,化学沉淀法的应用将会受到限制。且随着飞灰资源化,与飞灰混合方法不再适用。此外,较之美国,国内脱硫废水的排放标准对硒、汞等的排放标准不高,因此深度处理技术在未来一段时间内不适用。而蒸汽浓缩蒸发技术成本太高,蒸发池的应用受地域的强烈限制,因此,烟道蒸发技术在未来一段时间将会受到重视,其面临的重大技术缺陷需要被重新评估与攻克。结论:介绍了脱硫废水产生的背景及燃煤品质、石灰石品质、脱硫系统的设计及运行、脱硫塔前污染物控制设备、脱水设备等对脱硫废水水质、水量的影响。进一步概述了各种脱硫废水的处理技术,将其分为传统工艺、深度处理工艺、零排放技术和其他技术四类。就目前国内脱硫废水的排放标准而言,除沉降池外,其他技术,如化学沉淀、烟道蒸发等技术都能使脱硫废水达标排放。但通过对国内形势的分析,认为未来一段时间内,传统工艺应用受限,深度处理工艺不适用,而作为零排放的蒸发池、烟道蒸发会引起广泛关注,但是其面临的重大技术缺陷需要被重新评估与攻克。

来源出版物:化工进展, 2016, 35(1): 255-262

入选年份:2016

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