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          鍋爐煙氣脫硫塔

           詳細介紹: 濕法煙氣脫硫的基本原理   (1)物理吸收的基本原理     氣體吸收可分為物理吸收和化學吸收兩種。如果吸收過程不發生顯著的化學反應,單純是被吸收氣體溶解于液體的過程,稱為物理吸收,如用水吸收SO2。物理吸收的特點是,隨著溫度的升高,被吸氣體的吸收量減少。    物理吸收的程度,取決于氣--液平衡,只要氣相中被吸收的分壓大于液相呈平衡時該氣體分壓時,吸收過程就會進行。由于物理吸收過程的推動力很小,吸收速率較低,因而在工程設計上要求被凈化氣體的氣相分壓大于氣液平衡時該氣體的分壓。物理吸收速率較低,在現代煙氣中很少單獨采用物理吸收法。     (2)化學吸收法的基本原理     若被吸收的氣體組分與吸收液的組分發生化學反應,則稱為化學吸收,例如應用堿液吸收SO2。應用固體吸收劑與被吸收組分發生化學反應,而將其從煙氣中分離出來的過程,也屬于化學吸收,例如爐內噴鈣(CaO)煙氣脫硫也是化學吸收。濕法煙氣脫硫的基本原理   (1)物理吸收的基本原理     氣體吸收可分為物理吸收和化學吸收兩種。如果吸收過程不發生顯著的化學反應,單純是被吸收氣體溶解于液體的過程,稱為物理吸收,如用水吸收SO2。物理吸收的特點是,隨著溫度的升高,被吸氣體的吸收量減少。    物理吸收的程度,取決于氣--液平衡,只要氣相中被吸收的分壓大于液相呈平衡時該氣體分壓時,吸收過程就會進行。由于物理吸收過程的推動力很小,吸收速率較低,因而在工程設計上要求被凈化氣體的氣相分壓大于氣液平衡時該氣體的分壓。物理吸收速率較低,在現代煙氣中很少單獨采用物理吸收法。     (2)化學吸收法的基本原理     若被吸收的氣體組分與吸收液的組分發生化學反應,則稱為化學吸收,例如應用堿液吸收SO2。應用固體吸收劑與被吸收組分發生化學反應,而將其從煙氣中分離出來的過程,也屬于化學吸收,例如爐內噴鈣(CaO)煙氣脫硫也是化學吸收。SO2(氣體)     ||     SO2(液體)+Ca(OH)2 → CaSO3+H2O    ←     化學吸收過程中,被吸收氣體的氣液平衡關系,即應服從相平衡關系,又應服從化學平衡關系。     (4)化學吸收過程的速率及過程阻力     化學吸收過程的速率,是由物理吸收的氣液傳質速度和化學反應速度決定的;瘜W吸收過程的阻力,也是由物理吸收氣液傳質的阻力和化學反應阻力決定的。     在物理吸收的氣液傳質過程中,被吸收氣體氣液兩相的吸收速率,主要取決于氣相中被吸收組分的分壓,和吸收達到平衡時液相中被吸收組分的平衡分壓之差。此外,也和傳質系數有關,被吸收氣體氣液兩相間的傳質阻力,通常取決于通過氣膜和液膜分子擴散的阻力。     煙氣脫硫通常是在連續及瞬間內進行,發生的化學反應是極快反應、快反應和中等速度的反應,如NaOH、Na2CO3、和Ca(OH)2等堿液吸收SO2。為此,被吸收氣體氣液相間的傳質阻力,遠較該氣體在液相中與堿液進行反應的阻力大得多。對于極快不可逆反應,吸收過程的阻力,其過程為傳質控制,化學反應的阻力可忽略不計。例如,應用堿液或氨水吸收SO2時,化學吸收過程為氣膜控制,過程的阻力為氣膜傳質阻力。     液相中發生的化學反應,是快反應和中等速度的反應時,化學吸收過程的阻力應同時考慮傳質阻力和化學反應阻力。    (5)堿液濃度對傳質速度的影響     研究得出,應用堿液吸收酸性氣體時,堿液濃度的高低對化學吸收的傳質速度有很大的影響。當堿液的濃度較低時,化學傳質的速度較低;當提高堿液濃度時,傳質速度也隨之增大;當堿液濃度提高到某一值時,傳質速度達到最大值,此時堿液的濃度稱為臨界濃度;當堿液濃度高于臨界濃度時傳質速度并不增大。     為此,在煙氣脫硫的化學吸收過程中,當應用堿液吸收煙氣中的SO2時,適當提高堿液的濃度,可以提高對SO2的吸收效率。但是,堿液的濃度不得高于臨界濃度。超過臨界濃度之后,進一步提高堿液的濃度,脫硫效率并不能提高?梢缘贸,在煙氣脫硫中,吸收SO2的堿液濃度,并非愈高愈好。堿液的最佳濃度為臨界濃度,此時脫硫效率最高。    (6)主要化學反應     在濕法煙氣脫硫中,SO2和吸收劑的主要化學反應如下    (7)同水的反應     SO2溶于水形成亞硫酸     H2O+SO2 ──→ H2SO3 ──→ H+HSO3 ──→ 2H+ + SO32    ←── ←── ←──     溫度升高時,反應平衡向左移動。    (8)同堿反應     SO2及易與堿性物質發生化學反應,形成亞硫酸鹽。堿過剩時生成正鹽;SO2過剩時形成酸式鹽。    2MeOH+SO2 ─→Me2SO3+H2O    Me2SO3+SO2+H2O ─→ 2MeHSO3    Me2SO3+MeOH ─→ Me2SO4+H2O     亞硫酸鹽不穩定,可被煙氣中殘留的氧氣氧化成硫酸鹽:    Me2SO3+1/2O2─→MeSO4    (9)同弱酸鹽反應SO2易同弱酸鹽反應生成亞硫酸,繼之被煙氣中的氧氣氧化成穩定的硫酸鹽。如同石灰石反應:     CaCO3+SO2+1/2H2O ─→CaSO3•1/2H2O+CO2↑    2CaSO3•1/2H2O+O2+3H2O ─→2CaSO4•2H2O    (10)同氧化劑反應    SO2同氧化劑反應生成SO3    SO2+1/2O2 催化劑 SO3    ─────→     在催化劑的作用下,可加速SO2氧化成SO3的反應。在水中,SO2經催化劑作用被迅速氧化成SO3,并生成H2SO4:    SO2+1/2O+H2O 催化劑 H2SO4    ─────→ 1.6.5 同金屬氧化物的反應     金屬氧化物,如MgO、ZnO、MnO、CuO等,對SO2均有吸收能力,然后再用加熱的方法使吸收劑再生,并得到高濃度的SO2。這里以MgO為例加以說明:     MgO+H2O ─→Mg(OH)2     Mg(OH)2+SO2+5H2O ─→MgSO3•6H2O    MgSO3•6H2O △ MgSO3+6H2O↑    ───→     MgSO3 △ MgO+SO2    ───→     吸收劑再生后可循環使用,并可回收SO2,達到高濃度的氣態SO2。經液化后得到液態SO2。

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