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可再生有机胺法脱硫过程中会产生Na2SO4,从而造成系统非正常运行。本文针对自主研发的N,N’-二(2-羟丙基)哌嗪(HPP)脱硫剂运用于铁球团烧结烟气SO2脱除系统中形成的Na2SO4,开展HPP-Na2SO4-H2O三元体系相平衡研究,并将相平衡数据应用于三元体系中Na2SO4的冷冻结晶分离。采用等温溶解平衡法测定273.15 K、298.15 K、323.15 K、343.15 K四个温度下的HPP-Na2SO4-H2O三元体系相平衡数据,采用湿渣法测定平衡固相数据,绘制等温相图。研究结果表明,273.15 K时相图中只存在Na2SO4的结晶区;298.15 K时,存在Na2SO4与Na2SO4·10H2O的单固相结晶区,HPP的存在降低了 Na2SO4与Na2SO4·10H2O晶体转变温度;323.15K与343.15K时相图中出现双水相区。四个温度下相图中均未发现HPP单固相结晶区。采用多项式方程拟合不同温度下相平衡数据,计算结果与实验数据吻合性好;采用单组份电解质的Pitzer模型对相平衡数据进行关联,获得Pitzer参数与固相溶解平衡常数;Pitzer模型对相平衡数据的计算结果与实验数据吻合性好。采用等温溶解平衡法与湿渣法,分别测定273.15 K、298.15 K、323.15 K、343.15 K下的HPP·0.5H2SO4-Na2SO4-H2O三元体系相平衡数据,绘制等温相图。研究结果表明,273.15 K与298.15 K时均存在Na2SO4与Na2SO4·10H2O的单固相结晶区,HPP·0.5H2SO4的存在使Na2SO4与Na2SO4·10H2O晶体转变温度降低更加明显,未发现HPP·0.5H2SO4单固相结晶区。采用多项式方程拟合不同温度下相平衡数据,计算结果与实验数据吻合度较高。采用多组分电解质Pitzer模型对相平衡数据进行关联,通过多元线性回归获得Pitzer参数与固相溶解平衡常数;Pitzer模型计算结果与实验数据吻合性好。应用 HPP-Na2SO4-H2O、HPP·0.5H2SO4-Na2SO4-H2O 三元体相平衡数据进行了硫酸钠冷冻结晶的研究。HPP-Na2SO4-H2O 三元体系冷冻结晶的优化操作条件为结晶温度0℃,结晶时间3h,搅拌速率200r·min-1,降温速率为15℃·h-1;结晶后液相中硫酸钠质量含量为1.30%,结晶固相为十水硫酸钠,无HPP固体存在。HPP·0.5H2SO4-Na2SO4-H2O三元体系冷冻结晶的优化操作条件为结晶温度0℃,结晶时间3h,搅拌速率200r·min-1,降温速率10℃·h-1;结晶后HPP·0.5H2SO4液相中硫酸钠质量含量为2.80%,结晶固相为十水硫酸钠,无HPP固体存在。