文档介绍：一、原理二、效率的影响因素
一、原理
石灰石-石膏湿法脱硫的总反应,即从输入到产出可以表示为:
但实际上,该工艺是一个包含了多项反应、相互影响交叉的复杂的物理化学过程。该过程大体可以分为 SO2吸收、石灰石的溶解、亚硫酸盐的氧化、石膏结晶四个步骤。
吸收反应的特点:
(1)吸收反应的程度与溶液的pH值有关:
pH≤,被吸收的SO2大多以分子形式的 H2SO3存在于液相中;
pH=~, H2SO3主要以一级电离的形式存在,解成HSO3- ;
pH≥,液相中主要是二级电离形成的SO32-。即只有当 pH值较高时,二级电离才会发生。
运行中,~,所以进入水中的SO2主要以HSO3-的形式存在。
(2)反应是可逆的,为确保平衡持续向右发展,使SO2继续不断地进入溶液。可以采取两个措施——加入吸收剂CaCO3消耗氢离子,或再加入氧气使SO32- 、 HSO3-离子氧化生成硫酸盐。
(g ——气相;aq ——液相)
吸收反应描述:
气相进入液相,发生二级电离:
反应的特点:
(1)由化学过程(反应动力学过程)和物理过程(反应物从石灰石粒子中迁移出的扩散过程)决定。~,这两种过程一样重要。
(2)低pH值有利于CaCO3的溶解,~,石灰石的溶解速率按近似线性的规律加快,直至pH=
pH值对吸收反应、溶解与中和反应的作用趋势相反,在实际工程应用中,应寻求两者的平衡点。
反应描述:石灰石必须先溶于水,之后才能与SO2反应。
(s——固态)
(石灰石的加入使pH提高,一级电离强)
反应的特点:氧化反应与pH值有关,pH=,氧化速率最大。
反应描述:氧化反应使HSO3- 转化成SO42-,最终生成溶解度较小的CaSO4。
由于脱硫系统实际运行中,-,为使HSO3-氧化成SO42-, 工艺上采取强制氧化的方式,即用氧化风机向吸收塔循环浆液槽中鼓入过量空气的方法促进氧化反应。
另外,吸收剂、烟气引入的锰、铁、镁等金属离子具有催化作用,可提高HSO3-的氧化速率。
前两个副反应的发生是因为在实际工程应用中,氧化程度的不同造成部分半水亚硫酸钙等沉淀物的产生,这是使设备结垢的原因之一。
后两个副反应是由于烟气中的HCl、HF 导致的。HCl优先与石灰石中酸可溶性MgCO3反应生成MgCl2,如果有剩余的HCl,再与CaCO3反应生成溶于水的CaCl2,若不排放,Cl-的浓度会越来越高,这会对设备造成腐蚀,只有通过废水排放除去;而F-则以溶解度很小的CaF2存在,不会富集。
反应描述:生成石膏CaSO4·2H2O,从溶液中析出,并释放出CO2。
主反应:
副反应:
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除雾器层
喷淋层
浆池
吸收塔结构
吸收塔功能区划
吸收塔功能区划
(1)吸收区:充满喷淋浆液液滴的区域。喷淋层至浆液池液面;
(2)氧化区:过量氧气被喷入的区域。浆液池液面至氧化装置喷嘴下方约300mm处;
(3)中和区:新鲜浆液被注入的区域。一般包括整个浆液池,尤其是氧化区的下面。但若氧化空气喷入浆液池的底部,而新鲜石灰石浆液在循环泵的入口加入,则循环泵入口到喷嘴之间的管道、泵体空间视为中和区。
吸收区发生的反应
1) 吸收区发生的主要反应为吸收:
烟气中的SO2溶入吸收液的过程几乎全部发生在吸收区内。
吸收区发生的反应
由于浆液和烟气在吸收区的接触时间仅数秒钟,且烟气中氧量较低,故仅有部分HSO3-被烟气中的O2氧化成H2SO4,浆液中的CaCO3只有很少部分中和H2SO4、H2SO3。
又由于吸收区上部浆液的pH值较高,其接触的烟气SO2浓度已大为减少,此时容易生产CaSO3·1/2H2O。 CaSO3·1/2H2O在下落过程中,接触的SO2浓度越来越高,还可能转化成Ca(HSO3)2,因此落入浆液中的物质成分很复杂。(LSTM!)
2) 吸收区发生的部分反应为氧化与中和: