SO2是主要的大气污染物之一，我国煤化工企业因普遍使用高硫煤，产生的SO2量大，因此必须对燃烧的尾气进行脱硫处理.传统脱硫技术常采用填料塔通过气液两相直接接触的方式进行SO2的吸收与脱除.这种方式存在一系列问题，如液泛、沟流、起泡和雾沫夹带等[1].此外，废气中的颗粒物和杂质直接进入吸收液体系，还影响吸收液的纯度和回收价值，提高处理难度，运行成本和维护成本也较大.

相比而言，膜气体吸收技术采用气液两相非直接接触方式，可避免上述问题的产生.膜气体吸收过程的本质是将气、液两相分隔于膜界面两侧，待吸收气体通过膜微孔扩散到吸收液一侧，从而完成气体的脱除与回收.由于膜可以提供巨大的气、液接触面积，传质快，并且气、液两相流路可独立控制，使得膜气体吸收技术具备传质效率高、操作条件灵活、设备易于集成、吸收液用量省等一系列优点.

张慧峰等[2]比较了中空纤维膜与传统填料用于SO2脱除时的HTU值，结果发现，中空纤维膜的传质阻力远小于传统填料，具有高效传质的技术优势.金美芳[3]、孙雪雁[4]、Klaassen[5]、陈颖[6]等的实验研究均证实了膜气体吸收在SO2高效脱除方面的优异性能.然而，在工业应用上，膜气体吸收仍面临诸多挑战，如高温、低气阻、大流量工业气体的处理以及吸收液资源化回收与利用问题[7].

近年来，本课题组研制了基于气体走中空纤维膜组件壳程的箱式膜吸收单元[8]，同时解决了处理气体流量大与气阻低的问题，模拟烟气脱硫实验结果显示，1 m2膜最大可处理4.5 m3/h烟气[9]，适合工业化应用.将膜气体吸收与氨法脱硫相结合，是本课题组提出的另一个具有创新性的专利技术[10]，在烟气降温预处理的基础上，以亚硫酸铵作为有效吸收剂，通过中空纤维膜组件将烟气中的SO2脱除.该技术一方面可充分发挥膜气体吸收技术的优势，另一方面可解决传统氨法脱硫技术中氨水消耗量大，氨逃逸量大，吸收液品质低等问题[11].

本研究采用自主设计研发的膜吸收塔[12]，处理煤化工企业采用克劳斯法硫回收工艺产生的含SO2废气.经过连续数天、每天连续数小时的现场运行和测试，考察膜气体吸收-氨法脱硫技术的实际运行效果.

分别测试了1 500～2 000 mg/m3 (进气1)和 3 000～3 500 mg/m3 (进气2)两组进气浓度范围的脱硫率(进气浓度如图2所示).从测试结果来看，低浓度废气处理后，尾气(出气1)中SO2浓度低于30 mg/m3；高浓度废气处理后，尾气(出气2)中SO2浓度低于50 mg/m3，远低于《大气污染物综合排放标准》(GB 16297—1996)中的限值，显示了膜吸收塔优异的脱硫效果.经过数小时的连续运行，膜吸收塔始终可以保持较低的SO2排放水平，说明装置的连续运行稳定性良好.

1 实验部分

1.1 工艺流程

消费税具有税源广、税基厚的特点。纳入消费税征税范围的消费品普遍具备收入需求弹性较强、消费量大和税源宽泛等特点，从而能够提供稳定、充裕的财源。横向观察，在2009年之后消费税收入仅落后于增值税、营业税、企业所得税，是我国的第四大税种。纵向来看，消费税增长较快，占税收收入的整体比重呈上升趋势。随着我国经济增长从投资驱动型向消费驱动型转变，消费结构的升级也为消费税税源增长提供了基础性条件。

工艺流程如图1所示，煤化工废气经过急冷塔降温至50 ℃以下，然后自下而上进入膜吸收塔进行脱硫处理.在膜吸收塔中，待处理废气走膜丝壳程，吸收液走膜丝管程.吸收液通过水泵加压进入膜吸收塔，气体垂直通过膜孔并被吸收液吸收.脱硫后的吸收液返回吸收液储罐，进行循环利用.运行结束时，进一步补充氨水和双氧水将体系中存在的亚硫酸氢铵和亚硫酸铵全部转化成硫酸铵，待实验结束后可将这部分溶液通过蒸发结晶制成副产物硫酸铵盐.

柏林如今成为欧洲新兴的创意文化之都。每年有来自世界各地的画家、音乐家、建筑师和设计师来到这座城市，把那些老住宅、老厂房、老仓库改造成艺术工作室。“德意志不是一个轻举妄动的民族，一旦他走上任何一条道路，就会坚忍不拔地把这条路走到底。”今天，选择走创新路线的德国民众正天马行空、一刻不停地生产“点子”、创造“点子”，各种搞怪造型的柏林熊正淋漓尽致地体现着这种创新精神。你想把哪一头抱回家呢？

  

图1 膜气体吸收-氨法脱硫系统流程图Fig.1 Schematic diagram of membrane gas obsorption-ammonia desulfurization system

1.2 废气

收集实验后得到的吸收液，送至第三方检测机构——青岛科标化工分析检测中心进行成分分析，根据检测结果(如表3所示)，膜吸收塔氨法脱硫实验后吸收液为澄清液体，其pH为5.30，硫酸铵含量为28.44%.另外还含有2.88 mg/L硝酸盐、56 mg/L氯化物和65.45 μg/L的钙.其中，硝酸盐来自于进气中的氮氧化物，在氨法脱硫过程中发生如下化学反应[13]：

 

表1 实验废气基本情况

 

Table 1 Characteristics of feed gas

  

项目数值流量/(m3·h-1)85～100进口废气温度/℃40～50进口压力/kPa6～11SO2/(mg·m-3)1500～3500NOx/(mg·m-3)30～50H2S/(mg·m-3)2～6CO2体积分数/%13～15O2体积分数/%9～10

1.3 吸收液

吸收液的有效成分为一定浓度的亚硫酸铵，吸收SO2后，转化为亚硫酸氢铵,如反应式(1)所示，再通过补充氨水使亚硫酸氢铵恢复为亚硫酸铵，如反应式(2)所示，为了防止吸收液中亚硫酸铵浓度过度富集，加入双氧水将部分亚硫酸铵氧化成为硫酸铵，如反应式(3)所示，并通过补充去离子水保持吸收液浓度的平衡.

(NH4)2SO3+SO2+H2O2NH4HSO3

(1)

NH4HSO3+NH3(NH4)2SO3

(2)

(NH4)2SO3+H2O2(NH4)2SO4+H2O

(3)

1.4 工艺参数

考虑前文提出的适用于同轨双车运行模式的货位优先级和货位分配模型，在算法初始阶段根据货物数量确定待选货位，生成初始种群(栖息地)，再将3种MBBO算法集成一体进行并行计算，构建EMBBO算法进行优化求解。

 

表2 膜吸收塔运行参数

 

Table 2 Operating parameters of membrane absorption tower

  

项目参数膜面积/m232.7膜效用/(m3·m-2·h-1)2.6～3.0液气比/(L·m-3)4.5～5.2

1.5 测试与分析方法

式中，η为脱硫率,%; Qin、Qout分别指膜吸收塔进气和出气流量，m3/h；Cin 、Cout分别表示进出气口SO2浓度,mg/m3.

 

实验废气流量通过进出气口质量流量数据进行换算，SO2浓度、气体成分、温度采用ECOM多参数气体分析仪进行检测，氨逃逸浓度使用深圳元特SKY2000氨气分析仪进行检测.脱硫率计算公式如下：

2 结果与分析

2.1 脱硫率

江西茶叶出口企业应积极将传统外贸模式与跨境电商模式结合起来，进驻国际交易网站（如亚马逊、速卖通、WISH等）平台，推广电子商务交易模式，投入大量的人力与物力进行平台的管理建设。使更多的国外客户了解江西茶叶，通过网上的信息和直接交流更多地了解江西茶叶，直接可以在网上订购和支付直接购买茶叶。以此拓宽江西茶叶销售渠道和方式，推动江西茶叶走向国际平台。

本实验所用聚丙烯中空纤维膜、膜组件及膜吸收塔均由天津蓝十字科技有限公司提供.聚丙烯膜为疏水性多孔膜，外径450～550 μm，壁厚50～70 μm，平均孔径60～80 nm，孔隙率52%～72%，气通量2.4～7.2 m3/(m2·h)(0.01 MPa).中空纤维膜组件填充率为10%.膜吸收塔由多个中空纤维膜组件组成，气液两相在膜吸收塔内均采用下进上出的流动方式，气水两相可分别控制流量.运行参数如表2所示，其中膜效用为脱硫处理后尾气中SO2低于50 mg/m3时，每平米膜所能达到的最大废气处理量.

  

图2 膜气体吸收-氨法脱硫工艺连续运行脱硫效果Fig.2 Desulfurization effects of the combination technique

2.2 氨逃逸

氨逃逸是传统氨法脱硫技术中的一个尚待克服的问题，由于气液直接接触，气液接触时间短，吸收效率低，需要提高吸收液pH、浓度等条件来增加对SO2的吸收.由于氨根离子的解离常数为9.25，pH提高使吸收液中游离氨比例增加，为氨逃逸提供了有利条件.与传统工艺不同，膜气体吸收过程中气液非直接接触，气液两相接触时间长，可适当降低吸收液pH，达到降低氨逃逸的目标.实验结果如图3所示，吸收液pH范围在5.0～6.5范围时，氨逃逸浓度始终低于10 mg/m3，说明膜气体吸收和氨法脱硫技术相结合，不仅能保持高效的脱硫率，氨逃逸问题还能得到很好的控制.

  

图3 膜气体吸收-氨法脱硫工艺氨逃逸控制效果Fig.3 Ammonia escape amount of the combination technique

2.3 硫酸铵副产物质量

实验所用煤化工废气来自于内蒙某煤化工企业克劳斯尾气，经急冷塔降温后，对废气的流量、温度、成分进行持续监测，其基本情况如表1所示.

 

NO+NO2+NH3·H2O2NO2-+2NH4++H2O (4)

 

NO2+SO32-+H2O2NO2-+SO42-+2H+ (5)

 

2NO2+2NH3·H2ONO2-+NO3-+2NH4+

 

+H2O (6)

 

表3 脱硫后吸收液产物成分分析

 

Table 3 Absorption liquid component measurement

  

检测项目结果pH5.30澄清度合格灼烧残渣/%0.02硫酸铵/%28.44氯化物/(mg·L-1)56硝酸盐/(mg·L-1)2.88钙/(μg·L-1)65.45

氯化物和和钙主要来自于厂区提供的软化水.将吸收液进行蒸发结晶处理，得到白色粉末状硫酸铵结晶盐，按照国标GB 535—1995检测，含氮量21.2%，优于硫酸铵国家一级品标准.这说明膜气体吸收-氨法脱硫技术产生的脱硫后吸收液可以作为制盐储备溶液，具备生产硫酸铵副产品的潜力.

2.4 技术性能对比分析

选取了与本实验规模类似的传统氨法脱硫实验报道[14]，比较膜气体吸收-氨法脱硫技术与传统氨法脱硫技术的运行参数、脱硫率、氨逃逸量等关键参数，对两种工艺进行技术优势对比分析.通过比较可以看出，膜气体吸收-氨法脱硫技术在气体处理量比传统氨法增加约1倍、进气SO2浓度更高的情况下，脱硫率和氨逃逸量仍然优于传统氨法处理效果.特别值得注意的是，文献中所用气体为模拟烟气，成分单一，干扰因素(如水蒸气、其他酸性气体)少，而本实验为实际煤化工废气，所得结果更接近于该技术的实际工业化应用效果.在进气温度方面，受膜材料自身性能的影响，膜气体吸收-氨法脱硫技术需要将高温气体做降温处理.如果更换为可耐高温的疏水性膜材料(如PTFE)，则可以减少因降温处理所增加的能耗和投资成本问题.

表4 传统氨法与膜气体吸收-氨法技术性能对比

 

Table 4 Technical comparison of traditional ammonia desulphurization and membrane gas absorption-ammonia

 

desulphurization

  

项目传统氨法膜气体吸收-氨法气体处理量/(m3·h-1)5085～100SO2浓度/(mg·m-3)24001500～3500液气比/(L·m-3)44.5～5.2吸收液浓度/%10.5～1吸收液pH6.05.0～6.5进气温度/℃90～11040～50脱硫率/%96.298.3～100氨逃逸量/(mg·m-3)14.30～7.76

3 结论与展望

本研究将膜气体吸收技术与氨法脱硫技术相结合，通过对煤化工废气进行脱硫处理测试该技术的实际运行效果.实验结果显示，膜气体吸收-氨法脱硫技术脱硫效率优异、氨逃逸量低，弥补了传统氨法脱硫技术上的不足，并且能产生高纯度的制盐储备液，可用于传统氨法脱硫技术的升级改造，也具备独立承担煤化工废气脱硫处理的潜力.

下一阶段，需要进行更大规模的脱硫实验，在更长的时间范围内，考察该项技术的运行稳定性，为工业化集成放大积累基础数据.此外，在膜材料方面还需做进一步的改性研发或采用新膜材料，改进现有膜材料在耐温性和耐润湿性方面的不足，以满足工业应用中更宽的温度、浓度和流量要求.

推荐理由:这是作家张平时隔十四年，继《十面埋伏》《抉择》《国家干部》之后向广大读者奉献的又一现实主义力作，他将对人最深切的关怀用饱满的艺术激情表达得文理自然，姿态横生。

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[2] 张慧峰，张卫东，张泽廷，等. 中空纤维膜吸收法脱除SO2的实验研究[J].环境科学与技术，2003,26(5):8-10.

[3] 金美芳，曹义鸣，邢丹敏，等. 膜吸收法脱除二氧化硫[J]. 膜科学与技术, 1999,19(3):44-47.

[4] 孙雪雁，杨凤林. 膜吸收法海水脱硫研究[J]. 膜科学与技术, 2008, 28(1):66-71.

[5] Klaassen R, Jansen A E. Achieving flue gas desulphurization with membrane gas absorption[J]. J Filt Sep, 2003, 40(10): 26-28.

[6] 陈 颖，关毅鹏，张召才，等. 海水烟气脱硫膜吸收单元及工艺[J]. 膜科学与技术, 2011, 31(5): 58-63.

[7] 李 进，姚永毅，叶 海，等. 中空纤维膜应用于烟气脱硫的现状与前景[J]. 四川环境，2007,26(1):72-76.

[8] 陈 颖，郭春刚，张召才，等. 一种新型低气阻箱式气液接触膜吸收单元[P]. 中国，实用新型专利：CN 202020991U.

[9] 刘 铮，关毅鹏，陈 颖，等. 箱式膜吸收器用于烟气脱硫实验效果分析[J]. 化工设备与管道，2016，53(4):33-40.

[10] 陈 颖，王 威，刘 铮，等. 一种基于膜吸收氨法的化工废气脱硫处理工艺[P]. 中国，发明专利：CN 105854563A，2016-08-17.

[11] 徐启明，氨法脱硫装置存在的问题及解决方案[J]．大氮肥，2013，36(2):102-104.

[12] 关毅鹏，刘 铮，陈 颖，等. 多功能膜吸收塔[P]. 中国，发明专利：CN 106563335 A, 2017-04-19.

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[14] 宋桂东，万 皓，邵 申，等. 氨法烟气脱硫中的氨逃逸[J]．上海大学学报，2013，19(6):615-618.