石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺的化学原理_1

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1、石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺的化学原理一、概述：脱硫过程就是吸收，吸附，催化氧化和催化还原，石灰石浆液洗涤含SO2烟气，产生化学反应分离出脱硫副产物，化学吸收速率较快与扩散速率有关，又与化学反应速度有关，在吸收过程中被吸收组分的气液平衡关系，既服从于相平衡（液气比L/G，烟气和石灰石浆液的比），又服从于化学平衡（钙硫比Ca/S，二氧化硫与炭酸钙的化学反应）。1、气相：烟气压力，烟气浊度，烟气中的二氧化硫含量，烟尘含量，烟气中的氧含量，烟气温度，烟气总量2、液相：石灰石粉粒度，炭酸钙含量，黏土含量，与水的排比密度，3、气液界面处：参加反应

2、的主要是SO2和HSO3－，它们与溶解了的CaCO3的反应是瞬间进行的。二、脱硫系统整个化学反应的过程简述：1、 SO2在气流中的扩散，2、 扩散通过气膜3、 SO2被水吸收，由气态转入溶液态，生成水化合物4、 SO2水化合物和离子在液膜中扩散5、 石灰石的颗粒表面溶解，由固相转入液相6、 中和（SO2水化合物与溶解的石灰石粉发生反应）7、 氧化反应8、 结晶分离，沉淀析出石膏，三、烟气的成份：火力发电厂煤燃烧产生的污染物主要是飞灰、氮氧化物和二氧化硫，使用静电除尘器可控制99%的飞灰污染。四、二氧化硫的物理、化学性质：①. 二氧化硫S

3、O2的物理、化学性质：无色有刺激性气味的有毒气体。密度比空气大，易液化（沸点-10℃），易溶于水，在常温、常压下，1体积水大约能溶解40体积的二氧化硫，成弱酸性。SO2为酸性氧化物，具有酸性氧化物的通性、还原性、氧化性、漂白性。还原性更为突出，在潮湿的环境中对金属材料有腐蚀性，液体SO2无色透明，是良好的制冷剂和溶剂，还可作防腐剂和消毒剂及还原剂。②. 三氧化硫SO3的物理、化学性质：由二氧化硫SO2催化氧化而得，无色易挥发晶体，熔点16.8℃，沸点44.8℃。SO3为酸性氧化物，SO3极易溶于水，溶于水生成硫酸H2SO4,同时放出大量

4、的热，③. 硫酸H2SO4的物理、化学性质：二元强酸，纯硫酸为无色油状液体，凝固点为10.4℃，沸点338℃，密度为1.84g/cm3,浓硫酸溶于水会放出大量的热，具有强氧化性（是强氧化剂）和吸水性，具有很强的腐蚀性和破坏性，五、石灰石湿－石膏法脱硫化学反应的主要动力过程：1、气相SO2被液相吸收的反应：SO2经扩散作用从气相溶入液相中与水生成亚硫酸H2SO3亚硫酸迅速离解成亚硫酸氢根离子HSO3－和氢离子H＋，当PH值较高时，HSO3二级电离才会生成较高浓度的SO32－，要使SO2吸收不断进行下去，必须中和电离产生的H＋，即降低吸收剂

5、的酸度，碱性吸收剂的作用就是中和氢离子H＋当吸收液中的吸收剂反应完后，如果不添加新的吸收剂或添加量不足，吸收液的酸度迅速提高，PH值迅速下降，当SO2溶解达到饱和后，SO2的吸收就告停止，脱硫效率迅速下降2、吸收剂溶解和中和反应：固体CaCO3的溶解和进入液相中的CaCO3的分解，固体石灰石的溶解速度，反应活性以及液相中的H＋浓度（PH值）影响中和反应速度和Ca2+的氧化反应，以及其它一些化合物也会影响中和反应速度。Ca2+的形成是一个关键步骤，因为SO2正是通过Ca2+与SO32-或与SO42-化合而得以从溶液中除去，3、氧化反应：亚

6、硫酸的氧化，SO32－和HSO3－都是较强的还原剂，在痕量过渡金属离子（如锰离子Mn2+）的催化作用下，液相中的溶解氧将它们氧化成SO42－。反应的氧气来源于烟气中的过剩空气和喷入浆液池的氧化空气，烟气中洗脱的飞灰和石灰石的杂质提供了起催化作用的金属离子。4、结晶析出：当中和反应产生的Ca2+、SO32－以及氧化反应产生的SO42－，达到一定浓度时这三种离子组成的难溶性化合物就将从溶液中沉淀析出。沉淀产物：①. 或者是半水亚硫酸钙CaSO3·1/2H2O、亚硫酸钙和硫酸钙相结合的半水固溶体、二水硫酸钙CaSO4·2H2O。这是由于氧化不

7、足而造成的，系统易产生硬垢。②. 或者是固溶体和石膏的混合物。氧化充足的硫酸钙饱和溶液，不会形成二水硫酸钙硬垢石灰石湿法工艺过程的脱硫反应速率取决于上述四个控制步骤：七、吸收塔内的化学反应化学总反应式：CaCO3+2SO2+H2O　　Ca(HSO3)2+CO2(吸收反应)　　　　　Ca(HSO3)2+O2＋CaCO3+3H2O　　　2CaSO4·2H2O+CO2（氧化中和结晶）1. 吸收区的吸收反应：1) 在吸收区主要发生的化学反应为：SO2+H2O→H2SO3     H2SO3－→H＋+HSO3－部分发生的化学反应为：H＋+HSO3

8、－＋1/2O2→2H＋+SO42-2H＋+SO42-+CaCO3+H2O→CaSO4·2H2O+CO22) 气态二氧化硫SO2溶解于水H2O中发生反应生成液态亚硫酸H2SO3溶液，H2SO3迅速离解生成氢离