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基本信息

項(xiàng)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(jī)理研究
小類：
能源化工
簡(jiǎn)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(gè)氣液反應(yīng)裝置中對(duì)幾種抑制劑對(duì)亞硫酸鈉氧化的抑制作用進(jìn)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(shí)驗(yàn)研究了在鄰苯二酚抑制條件下亞硫酸鈉的氧化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，獲得了反應(yīng)物的反應(yīng)級(jí)數(shù)和表觀活化能，揭示了亞硫酸鈉氧化反應(yīng)的調(diào)控機(jī)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(xì)介紹：
小型工業(yè)鍋爐排放的SO2已造成嚴(yán)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(shí)亞硫酸鈉可用于造紙等多個(gè)行業(yè)，將其回收利用符合循環(huán)經(jīng)濟(jì)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(shí)現(xiàn)副產(chǎn)物的資源化利用。 本課題運(yùn)用動(dòng)力學(xué)方法，利用自行設(shè)計(jì)的鼓泡式反應(yīng)器，比較了幾種抑制劑對(duì)亞硫酸鈉氧化反應(yīng)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(shí)驗(yàn)研究了抑制條件下亞硫酸鈉氧化的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)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(yīng)物的反應(yīng)級(jí)數(shù)和表觀活化能，分析多相反應(yīng)過程的速率控制步驟和抑制機(jī)理。 通過上述研究，揭示了亞硫酸鈉氧化反應(yīng)的抑制調(diào)控機(jī)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(shí)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(shí)參考。

作品圖片

  • 鈉法脫硫副產(chǎn)物氧化的新型抑制劑開發(fā)及調(diào)控機(jī)理研究
  • 鈉法脫硫副產(chǎn)物氧化的新型抑制劑開發(fā)及調(diào)控機(jī)理研究

作品專業(yè)信息

撰寫目的和基本思路

本項(xiàng)目針對(duì)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(yùn)用動(dòng)力學(xué)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(shí)際工況研究了該抑制劑作用下亞硫酸鈉氧化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)特征，并分析多相反應(yīng)過程中速率的控制步驟和調(diào)控機(jī)理，為實(shí)現(xiàn)鈉法脫硫副產(chǎn)物回收利用提供參考和依據(jù)。

科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處

（1）本項(xiàng)目結(jié)合鈉法脫硫?qū)嶋H工況，開發(fā)新型高效、經(jīng)濟(jì)、低毒的亞硫酸鈉氧化抑制劑，并針對(duì)其作用條件下亞硫酸鈉氧化的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)機(jī)理進(jìn)行深入探討，揭示其反應(yīng)調(diào)控機(jī)理； （2）研究的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)及作用機(jī)理具有較強(qiáng)的科學(xué)理論意義和創(chuàng)新價(jià)值，具有較強(qiáng)的實(shí)際指導(dǎo)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(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義

（1）揭示了亞硫酸鈉氧化反應(yīng)的抑制調(diào)控機(jī)理，形成了抑制亞硫酸鈉氧化的工藝條件，對(duì)實(shí)際工業(yè)操作具有重要指導(dǎo)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(shí)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(shí)參考，具有很好的推廣意義。

學(xué)術(shù)論文摘要

小型工業(yè)燃煤鍋爐排放的SO2已造成嚴(yán)重的環(huán)境問題。鈉堿法是一種具有良好應(yīng)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(gè)氣液反應(yīng)裝置中對(duì)幾種抑制劑對(duì)亞硫酸鈉氧化的抑制作用進(jìn)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(duì)亞硫酸鈉的氧化是抑制效果顯著。通過實(shí)驗(yàn)研究了在鄰苯二酚抑制條件下亞硫酸鈉的氧化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，獲得了反應(yīng)物的反應(yīng)級(jí)數(shù)和表觀活化能，揭示了亞硫酸鈉氧化反應(yīng)的調(diào)控機(jī)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(shí)參考。

獲獎(jiǎng)情況

（1）發(fā)表學(xué)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(guó)際能源與環(huán)境會(huì)議（ICEE） 出版書號(hào)：ISBN: 978-1-61284-113-7 （2）申請(qǐng)發(fā)明專利一項(xiàng) “用于鈉堿法脫硫副產(chǎn)物回收的復(fù)合抑制劑及其制備和應(yīng)用” 申請(qǐng)?zhí)枺?01110086475.3

鑒定結(jié)果

無

參考文獻(xiàn)

[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?zhǔn)椒磻?yīng)過程，且催化劑和抑制劑可強(qiáng)烈影響該鏈反應(yīng)自由基的生成和消亡，因而成為此領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。已有文獻(xiàn)多以非催化反應(yīng)作為比較，研究過渡金屬離子和有機(jī)酸催化劑存在條件下亞硫酸鹽氧化的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)特征。而對(duì)于可能存在的抑制劑及作用，前人僅進(jìn)行了簡(jiǎn)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(duì)于亞硫酸鹽氧化的鏈反應(yīng)過程的調(diào)控機(jī)制仍未搞清楚。主要表現(xiàn)為對(duì)不同種類抑制劑的作用機(jī)理等重要科學(xué)問題尚不明晰，包括控制鏈引發(fā)、鏈增長(zhǎng)和鏈終止的關(guān)鍵因素等仍不明確或存在爭(zhēng)議；(2)忽視了抑制劑的選擇性，導(dǎo)致對(duì)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)特征的認(rèn)識(shí)過于單一。我們?cè)谇捌诠ぷ髦邪l(fā)現(xiàn)，對(duì)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(duì)于亞硫酸鈣的氧化具有顯著的抑制作用，但其對(duì)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(diǎn)，針對(duì)亞硫酸鈉氧化的抑制調(diào)控機(jī)制開展系統(tǒng)研究。
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