窯爐脫硫塔—濕法脫硫工藝—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(fā)生**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*點是,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*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該氣體的分壓。物理吸收速率較*,在**煙氣中*少單獨采用物理吸收法。
窯爐脫硫塔—濕法脫硫工藝—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(fā)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(fā)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(nèi)噴鈣(CaO)煙氣脫硫也是化學吸收。 在化學吸收過程中,被吸收氣體與液體相組分發(fā)生化學反應,有效的降*了溶液表面上被吸收氣體的分壓。增加了吸收過程的推動力,即提*了吸收效率又降*了被吸收氣體的氣相分壓。因此,化學吸收速率比物理吸收速率大得多。 物理吸收和化學吸收,都受氣相擴散速度(或氣膜阻力)和液相擴散速度(或液膜阻力)的影響,工程上常用加強氣液兩相的擾動來消除氣膜與液膜的阻力。在煙氣脫硫中,瞬間內(nèi)要連續(xù)不斷地凈化大量含*濃度SO2的煙氣,如單獨應用物理吸收,因其凈化效率**,難以達到SO2的排放**。因此,煙氣脫硫**中大量采用化學吸收法。用化學吸收法進行煙氣脫硫,**上比較成熟,操作**比較豐富,**性強,已成為應用*多、*普遍的煙氣脫硫**。

窯爐脫硫塔—濕法脫硫工藝—化學吸收的過程
化學吸收是由物理吸收過程和化學反應兩個過程組成的。在物理吸收過程中,被吸收的氣體在液相中進行溶解,當氣液達到相平衡時,被吸收氣體 的平衡濃度,是物理吸收過程的*限。被吸收氣體中的活性組分進行化學反應,當化學反應達到平衡時,被吸收氣體的消耗量,是化學吸收過程的*限。這里用Ca(OH)2溶液吸收SO2加以說明。 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。
窯爐脫硫塔—濕法脫硫工藝—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(zhì)速度和化學反應速度決定的。化學吸收過程的阻力,也是由物理吸收氣液傳質(zhì)的阻力和化學反應阻力決定的。 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(zhì)系數(shù)有關,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散的阻力。 煙氣脫硫通常是在連續(xù)及瞬間內(nèi)進行,發(fā)生的化學反應是*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(zhì)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*快不可逆反應,吸收過程的阻力,其過程為傳質(zhì)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(zhì)阻力。 液相中發(fā)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(zhì)阻力和化學反應阻力。
窯爐脫硫塔—濕法脫硫工藝—堿液濃度對傳質(zhì)速度的影響
**得出,應用堿液吸收酸性氣體時,堿液濃度的**對化學吸收的傳質(zhì)速度有*大的影響。當堿液的濃度較*時,化學傳質(zhì)的速度較*;當提*堿液濃度時,傳質(zhì)速度也隨之增大;當堿液濃度提*到某一值時,傳質(zhì)速度達到*大值,此時堿液的濃度稱為臨界濃度;當堿液濃度*于臨界濃度時傳質(zhì)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*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,此時脫硫效率**。
(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*時,反應平衡向左移動。
(8)同堿反應
SO2及易與堿性物質(zhì)發(fā)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(wěn)定,可被煙氣中殘留的氧氣氧化成硫酸鹽: Me2SO3+1/2O2─→MeSO4