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在众多脱硫方法中,PDS法因具有碱耗低、硫容大、硫泡沫颗粒大、易分离、不堵塔等特点,已广泛应用于煤气行业、氮肥行业和焦化脱硫等其他相关行业,并取得了显著的脱硫效果。影响脱硫效果的因素有很多,其中最重要的是体系的pH值。PDS脱硫工艺以Na2CO3-NaHCO3缓冲液为吸收剂来吸收H2S和稳定体系的pH值,但由于存在副反应及吸收CO2的现象,需要定期向脱硫液中补充Na2CO3,以维持体系pH值的稳定。在实际生产中,往往依靠经验进行调节,缺乏理论指导。本论文通过进行一系列的实验,系统地研究了脱硫液的性质及其对气液传质过程的影响,以期指导生产。PDS法脱硫的吸收液是Na2CO3和NaHCO3组成的缓冲液,它能在一定程度上稳定溶液的pH值,为了研究缓冲液的组成对pH值的影响,本文配制了不同浓度的Na2CO3-NaHCO3溶液,考查其pH值的变化规律,并研究了缓冲液的性质。然后固定溶液的pH值(8.5),考查Na2CO3和NaHCO3的配比关系及对物性(密度、粘度和表面张力)的影响,为研究气液传质过程奠定了基础。脱硫过程中存在副反应,生成NaSCN、Na2S2O3、Na2SO3和Na2SO4等副盐,打破了Na2CO3和NaHCO3的平衡关系,脱硫液中的副盐对物性和NaHCO3的溶解度产生一定影响。吸收液的pH值随着副盐含量的增加而降低,随着副盐含量的增加,吸收液的密度、粘度和表面张力都有增大的趋势,但增大的程度不一样,其中粘度变化最大。随着副盐含量的增加,NaHCO3溶解度减小,温度对溶解度也有一定的影响,基本上呈现温度降低,溶解度下降的规律。为防止发生NaHCO3析出现象,本文给出了实际运行中的密度操作区间及密度上限的计算公式,这一区间随副盐含量增加而减小。生产中应对脱硫液密度(或副盐含量)和NaHCO3含量进行同时监测。通过在自制填料塔内模拟脱硫过程,并结合响应曲面设计方法发现:在实验范围内,Na2CO3浓度对总传质系数KGa的影响极为显著,这是因为Na2CO3浓度的变化改变了体系的pH值,从而改变了化学吸收的速率。体系中的副盐也会影响溶液的pH值,通过研究Na2CO3和副盐含量对KGa的影响发现总体积传质系数KGa的变化存在一个敏感区。将三组实验数据进行对比发现Na2CO3和副盐对KGa的影响主要是通过影响体系的pH值来实现的。采用双膜理论对湿法脱硫的吸收过程进行了描述,研究了气液传质过程中物质传递的机理,并提出了该过程的数学模型。本文采用Onda(恩田)等人的关联式,分别计算了气相传质系数kG和液相传质系数kL,结果表明,Na2CO3和副盐通过改变体系的物性改变了kL而对kG并不产生影响,而且从kL的的数值上看,k L的变化量并不大。同时还计算了相应的二级反应速率常数k2,结果显示,随着体系pH值的增大,k2的变化规律与KGa的大致相同,说明Na2CO3和副盐是通过改变体系的k2来改变总体积传质系数KGa的。