隧道窯脫硫塔,從窯爐來的原煙氣中所含的SO2與塔頂噴淋下來的石灰石漿液進(jìn)行充分的逆流接觸反應(yīng),從而將煙氣中所含的SO2去除,生成亞硫酸鈣懸浮。在漿液池中通過鼓入氧化空氣,并在攪拌器的不斷攪動(dòng)下,將亞硫酸鈣強(qiáng)制氧化生成石膏顆粒。脫硫效率按照不小于90%**。其他同樣有害的物質(zhì)如飛灰,SO3,HCI 和HF也大部分得到去除。該隧道窯脫硫塔經(jīng)廣泛應(yīng)用**是**成熟可靠的。
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(xué)吸收兩種。如果吸收過程不發(fā)生**的化學(xué)反應(yīng),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*點(diǎn)是,隨著溫度的升*,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?dú)庀嘀斜晃盏姆謮捍笥谝合喑势胶鈺r(shí)該氣體分壓時(shí),吸收過程就會進(jìn)行。由于物理吸收過程的推動(dòng)力*小,吸收速率較*,因而在工程**上要求被凈化氣體的氣相分壓大于氣液平衡時(shí)該氣體的分壓。物理吸收速率較*,在**煙氣中*少單獨(dú)采用物理吸收法。隧道窯脫硫塔
(2)化學(xué)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(fā)生化學(xué)反應(yīng),則稱為化學(xué)吸收,例如應(yīng)用堿液吸收SO2。應(yīng)用固體吸收劑與被吸收組分發(fā)生化學(xué)反應(yīng),而將其從煙氣中分離出來的過程,也屬于化學(xué)吸收,例如爐內(nèi)噴鈣(CaO)煙氣脫硫也是化學(xué)吸收。
SO2(氣體) || SO2(液體)+Ca(OH)2 → CaSO3+H2O ← 化學(xué)吸收過程中,被吸收氣體的氣液平衡關(guān)系,即應(yīng)服從相平衡關(guān)系,又應(yīng)服從化學(xué)平衡關(guān)系。
(4)化學(xué)吸收過程的速率及過程阻力
化學(xué)吸收過程的速率,是由物理吸收的氣液傳質(zhì)速度和化學(xué)反應(yīng)速度決定的?;瘜W(xué)吸收過程的阻力,也是由物理吸收氣液傳質(zhì)的阻力和化學(xué)反應(yīng)阻力決定的。
在物理吸收的氣液傳質(zhì)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(dá)到平衡時(shí)液相中被吸收組分的平衡分壓之差。此外,也和傳質(zhì)系數(shù)有關(guān),被吸收氣體氣液兩相間的傳質(zhì)阻力,通常取決于通過氣膜和液膜分子擴(kuò)散的阻力。隧道窯脫硫塔
煙氣脫硫通常是在連續(xù)及瞬間內(nèi)進(jìn)行,發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)是*快反應(yīng)、快反應(yīng)和中等速度的反應(yīng),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(zhì)阻力,遠(yuǎn)較該氣體在液相中與堿液進(jìn)行反應(yīng)的阻力大得多。對于*快不可逆反應(yīng),吸收過程的阻力,其過程為傳質(zhì)控制,化學(xué)反應(yīng)的阻力可忽略不計(jì)。例如,應(yīng)用堿液或氨水吸收SO2時(shí),化學(xué)吸收過程為氣膜控制,過程的阻力為氣膜傳質(zhì)阻力隧道窯脫硫塔
液相中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng),是快反應(yīng)和中等速度的反應(yīng)時(shí),化學(xué)吸收過程的阻力應(yīng)同時(shí)考慮傳質(zhì)阻力和化學(xué)反應(yīng)阻力。
(5)堿液濃度對傳質(zhì)速度的影響
**得出,應(yīng)用堿液吸收酸性氣體時(shí),堿液濃度的**對化學(xué)吸收的傳質(zhì)速度有*大的影響。當(dāng)堿液的濃度較*時(shí),化學(xué)傳質(zhì)的速度較*;當(dāng)提*堿液濃度時(shí),傳質(zhì)速度也隨之增大;當(dāng)堿液濃度提*到某一值時(shí),傳質(zhì)速度達(dá)到*大值,此時(shí)堿液的濃度稱為臨界濃度;當(dāng)堿液濃度*于臨界濃度時(shí)傳質(zhì)速度并不增大。
為此,在煙氣脫硫的化學(xué)吸收過程中,當(dāng)應(yīng)用堿液吸收煙氣中的SO2時(shí),適當(dāng)提*堿液的濃度,可以提*對SO2的吸收效率。但是,堿液的濃度不得*于臨界濃度。*過臨界濃度之后,進(jìn)一步提*堿液的濃度,脫硫效率并不能提*??梢缘贸?,在煙氣脫硫中,吸收SO2的堿液濃度,并非***好。堿液的*佳濃度為臨界濃度,此時(shí)脫硫效率**。
(6)主要化學(xué)反應(yīng)
在濕法煙氣脫硫中,SO2和吸收劑的主要化學(xué)反應(yīng)如下
(7)同水的反應(yīng)
SO2溶于水形成亞硫酸 H2O+SO2 ──→ H2SO3 ──→ H+HSO3 ──→ 2H+ + SO32 ←── ←── ←── 溫度升*時(shí),反應(yīng)平衡向左移動(dòng)。
(8)同堿反應(yīng) SO2及易與堿性物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng),形成亞硫酸鹽。堿過剩時(shí)生成正鹽;SO2過剩時(shí)形成酸式鹽。 2MeOH+SO2 ─→Me2SO3+H2O Me2SO3+SO2+H2O ─→ 2MeHSO3 Me2SO3+MeOH ─→ Me2SO4+H2O 亞硫酸鹽不穩(wěn)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(yīng)SO2易同弱酸鹽反應(yīng)生成亞硫酸,繼之被煙氣中的氧氣氧化成穩(wěn)定的硫酸鹽。如同石灰石反應(yīng): CaCO3+SO2+1/2H2O ─→CaSO3?1/2H2O+CO2↑ 2CaSO3?1/2H2O+O2+3H2O ─→2CaSO4?2H2O
(10)同氧化劑反應(yīng) SO2同氧化劑反應(yīng)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(yīng)。在水中,SO2經(jīng)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(yīng) 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*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(huán)使用,并可回收SO2,達(dá)到*濃度的氣態(tài)SO2。經(jīng)液化后得到液態(tài)SO2。