煤基活性焦吸附SO2动力学研究及应用前景

"煤基活性焦吸附SO2的机理研究" 本文探讨了煤基活性焦用于吸附和脱除烟气中SO2的机制，特别关注了其在中小型燃煤锅炉中的潜在应用。活性焦是一种由低阶烟煤和褐煤经热解和活化过程制成的吸附材料，具有丰富的孔隙结构，能有效吸附SO2。研究中，作者建立了模拟烟气固定床吸附评价装置，对三种不同来源的活性焦进行了实验，分析了它们的脱硫性能、表观特性以及吸附特征。 实验内容包括活性焦的制备和表征，以及SO2吸附实验。活性焦样品来自商业购买和自行制备，粒度控制在42~3mm，装填在固定床反应器中进行吸附测试。固定床吸附装置由气体产生-计量系统、固定床反应器和气体分析系统构成，确保在90℃的模拟烟道温度下进行吸附实验。 通过微扩散动力学模型，结合龙格-库塔法求解，研究发现对于大颗粒活性焦，微孔内的扩散过程对动力学特性起着决定性作用。微孔体积越大，停留时间越短，SO2吸附至平衡的速度越快。这一发现对于理解活性焦吸附SO2的动态行为至关重要，也为优化活性焦的再生方式提供了理论依据。 活性焦吸附SO2的过程主要是SO2与水蒸气、氧气反应生成SO3、H2SO4和H2SO3，这些产物吸附在活性焦表面。当吸附饱和后，活性焦可通过加热再生，释放高浓度的SO2，这为硫酸产品的生产提供了可能。干法活性焦脱硫技术因其不耗水、同时脱除氮氧化物和重金属等优点，在大型电站中已有应用，但在中小型锅炉中由于再生成本问题尚未普及。 尽管活性焦在脱硫领域的应用潜力已得到部分证实，但关于其吸附动力学模型的深入研究相对较少。本文的研究旨在填补这一空白，通过深入研究SO2在活性焦表面的吸附和富集机理，为开发更有效的活性焦再生方法提供科学依据。这些研究结果将有助于推动煤基活性焦在环保和能源领域中的广泛应用，尤其是在中小型燃煤锅炉的烟气净化方面。