高浓度亚硫酸铵氧化反应过程研究(2)

第3期李　伟等:高浓度亚硫酸铵氧化反应过程研究　　　227

扬子石化公司乙烯装置是从日本东洋株式会社引进的,其中采用石川岛播磨重工业株式会社(IHI)的技术,进行辅助锅炉和蒸汽过热炉烟道气的脱硫。IHI法是采用空气氧化法把亚硫酸铵氧化成硫酸铵。由于设备投资和运行费用都较高,该装置最终没有实际工业运行。

高效经济地将亚硫酸铵转化为硫酸铵或其他高效化肥,是氨法脱硫工艺实现工业化的关键。本文对高浓度亚硫酸铵氧化过程和氨法烟气脱硫技术的直接氧化法工艺作了研究。

玻璃塔

,内装玻璃环填料。反应液用泵循环,气体由N2和O2钢瓶配气并经水饱和器饱和后进入反应塔。一定时间间隔对反应液进行取样,滴定分析亚硫酸铵、亚硫酸氢铵和硫酸铵的浓度,确定氧化率(X,被氧化成硫酸盐的亚硫酸盐的百分率)和氧化速率。　　亚硫酸铵和亚硫酸氢铵的分析采用酸碱滴定法[7]。硫酸盐分析用双氧水氧化试样后,用钍指示剂,高氯酸钡进行非水滴定(或称溶析滴定)[8],测定硫酸根总浓度,减去亚硫酸根浓度得到硫酸盐浓度。所用分析试剂为AR级。亚硫酸铵2亚硫酸氢铵吸收液由工业氨水吸收SO2制取1　理论分析

3氨法吸收反应:

2N4

3SO2+(NH4)2SO3+H2O

(2

3NH3+NH4HSO3

:

+

H+SO3

3.在亚硫酸铵溶液中分别加入钴、铁、铜、锌、锰的硫酸盐,测定比较氧化速率。实验结果表明,在亚硫酸盐浓度较低时,Co2+对氧化反应有很强的催化作

2+2+

用,Fe2+催化作用较弱,Cu2+、Zn、Mn作用不明显(见图2)。

SO3

(NH4)2SO4H4HSO4

-

氧化反应:

(NH4)2SO3+1 2O22O2NH4HSO3+1

亚硫酸根浓度、氧气压力(浓度)、硫酸根浓度及溶液的pH值对吸收液的氧化速率均有影响。反应温度和催化剂也是决定反应速率的重要因素。

2　实验部分

氧化速率测定在图1所示的实验装置中进行。反应塔为 =25mm,H=1500mm有保温夹套的

图2　加入不同催化剂氧化率随时间的变化

Fig.2　Effectofcatalystsonoxidation

.21;[SO2-.3mol T=30°C;ΥL～0.4mol L;O2=03]0=0

[Catalyst]=4×10-4mol L;1—Nocatalyst;2—Co2+;3—Cu2+;

4—Zn2+;5—Mn2+;6—Fe2+

　　改变硫酸钴浓度,氧化速率如图3。催化剂浓度

提高反应速率加快,少量催化剂的加入即可得到明显的催化作用,再继续提高催化剂浓度,速率提高有

图1　实验流程示意图

Fig.1　Sketchofexperimentalapparatus

1—N2tanker;2—O2tanker;3—Flowmeter;4—Mixer;Pump

5—Thermostat;

6—Saturator;

7—Ther2

mometer;8—Packedcolumm;9—Per2heater;10—

限。因此,钴催化剂的加入量以1×10-4mol L为

宜。

对低浓度亚硫酸铵吸收液,钴作为催化剂,可实现亚硫酸铵空气直接氧化生产硫酸铵的工业过程。3.2　反应温度的影响

上述实验结果表明,在无催化剂存在时,常温下