碱式硫酸铝可再生湿法烟气脱硫技术是一种净化燃煤烟气的有效方法,该技术能循环利用吸收剂,并回收二氧化硫(SO2)作为有价值的硫资源,具有良好的应用价值和发展前景。基于高效、经济以及可资源化的发展理念,本文探讨了碱式硫酸铝可再生湿法烟气脱硫工艺,分别对SO2吸收、脱硫副产物氧化抑制以及吸收剂再生等关键技术问题展开了系统研究。本文提出环境友好的乙二醇作为抑制剂,并考察了其对脱硫副产物的抑制效果和抑制机制。通过实验室小试装置,建立了一种新颖的碱式硫酸铝富液真空再生工艺,并着重探讨了该工艺的解吸性能以及能耗问题。本文的研究结果对碱式硫酸铝可再生湿法烟气脱硫工艺的设计和工业化应用具有重要理论指导价值。主要研究内容如下:首先,采用鼓泡反应器,研究了脱硫副产物氧化抑制下碱式硫酸铝对模拟烟气中SO2的吸收特性。结果表明,增加铝量和碱度均可改善脱硫效果,尤其会显著延长高效脱硫时间。烟气量对初始脱硫效率影响较小,较高的烟气量会增加脱硫副产物的氧化率。改变进口烟气中SO2含量时初始脱硫效率并无明显变化,而升高温度会导致脱硫率显著降低,并削弱乙二醇的氧化抑制效果。烟气脱硫率会随乙二醇的添加而稍微降低,当乙二醇含量高于1%(v/v)时,120 min内脱硫副产物的氧化率维持在10%以下。另外,SO2的吸收效率与pH值密切相关,pH高于3.10时脱硫率可维持在90%以上。通过SO2传质模型的建立,推断出碱式硫酸铝鼓泡吸收SO2过程是由气膜扩散和液膜扩散共同控制。然后,通过实验室小试规模装置,探究了不同操作条件下碱式硫酸铝富液真空再生性能,并提出了碱式硫酸铝真空再生模型。实验结果表明,SO2的解吸速率与水蒸发速率密切相关,减小再生压力或升高温度均能显著提高SO2的解吸速率。高铝量有利于富液的解吸,并且低碱度能提高SO2解吸速率。在真空再生过程中,水蒸气的能耗占总能耗85%以上;与直接加热解吸法相比,真空再生法能实质性地提高SO2的解吸速率,同时再生压力低于23 kPa时对应的能耗比直接加热的值更低。通过SO2吸收-解吸循环实验,结果表明脱硫率和pH值随循环次数逐渐降低,而SO2解吸率始终维持在98%左右。此外,通过FT-IR光谱仪对循环前后的碱式硫酸铝溶液样品进行表征分析,结果显示碱式硫酸铝具有稳定的化学结构。其次,在曝气搅拌反应器中,探究了碱式硫酸铝溶液中S(IV)的非催化氧化动力学,基于单一变量法系统地考察了溶液的组分、S(IV)浓度、温度、空气流量以及氧分压等操作参数对氧化速率的影响。实验结果表明,增加碱度、空气流量和搅拌速率均能提高氧化速率,而较大铝量会严重地阻碍氧化过程。另外,反应对S(IV)浓度和氧分压分别呈0.21级响应和1级响应,计算出表观活化能为24.5 kJ/mol。基于本征反应和氧气扩散两个步骤,建立了相应的反应动力学模型,证实氧气的扩散是总体氧化速率的控制步骤,并预测出本征反应对S(IV)浓度和溶解氧浓度分别呈0.42级响应和1.0级响应。再次,采用曝气搅拌反应器,研究了不同操作条件下碱式硫酸铝溶液中S(IV)的氧化抑制动力学特性,并对乙二醇对S(IV)氧化的抑制机理做了初步分析。通过比较几种有机化合物的抗氧化性,发现乙二醇具有良好的抑制效果。结果表明:高铝量会削弱乙二醇的抑制活性,而空气流量对氧化速率的影响较小;反应对S(IV)呈0.96级响应,对氧分压呈1.04级响应,对乙二醇浓度呈-2.4级响应,计算出表观活化能为52.0 kJ/mol。另外,对于S(IV)的氧化抑制反应历程,乙二醇的第一个参与抑制反应的羟基起着决定性作用,而另一个羟基的抑制活性较弱。结合实验数据,建立了相应的宏观抑制氧化动力学方程。最后,基于以上实验结果,本文采用填料塔研究了脱硫副产物氧化抑制下碱式硫酸铝可再生湿法烟气脱硫脱硫工艺,并对关键的操作条件进行了优化,最终确定适宜的操作条件为:铝量为30 g/L,碱度为25~30%,液气比为3 L/m~3,乙二醇浓度为2%(v/v)。