石灰石-石膏濕法脫硫反應原理

在煙氣脫硫過程中，物理反應和化學反應的過程相對復雜，吸收塔由吸收區、氧化區和結晶區三部分組成，在吸收塔漿池(氧化區和結晶區組成)和吸收區，不同的層存在不同的邊界條件，現將最重要的物理和化學過程原理描述如下：

(1)SO2溶于液體

在吸收區，煙氣和液體強烈接觸，傳質在接觸面發生，煙氣中的SO2溶解并轉化成亞硫酸。

SO2+H2O<===>H2SO3

除了SO2外煙氣中的其他酸性成份，如HCL和HF也被噴入煙氣中的漿液脫除。裝置脫硫效率受如下因素影響，煙氣與液體接觸程度，液氣比、霧滴大小、SO2含量、PH值、在吸收區的相對速度和接觸時間。

(2)酸的離解

當SO2溶解時，產生亞硫酸，同時根據PH值離解：

H2SO3<===>H++HSO3-對低pH值

HSO3-<===>H++SO32-對高pH值

從煙氣中洗滌下來的HCL和HF，也同時離解：

HCl<===>H++Cl-F<===>H++F-

根據上面反應，在離解過程中，H+離子成為游離態，導致PH值降低。漿液中H+離子的增加，導致SO2在漿液中的溶解量減少。因此，為使漿液能夠再吸收SO2，必須清除H+離子。H+離子的清除采用中和的方式。

(3)中間產物的中和反應

使用能夠溶于漿液的石灰石，同上述提到的離子發生如下反應：

CaCO3(固體)<===>CaCO30(溶解)

CaCO30(溶解)+2H+<===>Ca2++CO2+H2O

Ca2+離子與溶解的酸發生反應：

Ca2++2Cl-<===>CaCl2

Ca2++2F-<===>CaF2

Ca2++2HSO3-<===>Ca(HSO3)2

Ca2++SO32-<===>CaSO3

生成溶解的亞硫酸鈣的反應，主要發生在吸收區上部，因為煙氣中SO2含量的降低，使此區域內的漿液保持一個高的PH值，極大地降低了HSO3-的濃度，從而在進一步提高脫硫效率同時降低了在吸收區結垢的可能性。

在吸收區下部以及在氧化區是降低SO2濃度的主要區域，PH值較低。在此區域內，洗滌液含有少量的亞硫酸鈣，但有更多的亞硫酸氫鈣。

除了PH值和液氣比外，脫硫效率還取決于上述中和反應的速度和石灰石溶解的速度。而石灰石溶解的速度取決于H+的濃度，而且隨PH值的降低而加快。鈣離子、氯離子和硫酸根離子對石灰石的溶解速度有負面影響。其中氯離子隨煙氣和工藝水進入吸收系統，鈣離子由吸收漿液帶入，而硫酸根離子由氧化溶解的亞硫酸根離子產生。漿液中氯離子濃度通過廢水排放來控制。

(4)亞硫酸氫鈣的氧化

一些已形成的亞硫酸氫鈣，被漿液所含的氧在吸收區氧化。

HSO3-+0.5O2<===>SO42-+H+

而剩余的亞硫酸氫根則在氧化區由漿池中大量空氣所氧化。在此工藝中，PH 值主要控制在4.5～5.5，更多的H+離子按上述反應形成了。這些H+離子由漿液中過剩的石灰石所中和，其結果是生成了溶解的硫酸鈣。

CaCO3+2H+<===>Ca2++H2O+CO2

SO42-+Ca2+<===>CaSO4

(5)反應產物的結晶

連續產生的硫酸鈣導致溶液的過飽和，從而形成了石膏晶體。

CaSO4+2H2O<===>CaSO4˙2H2O

通過維持漿液中固體含量在80～180g/l的水平，石膏結晶的過程化，新生成的石膏在晶種上逐步長大成石膏晶體，所產生的副產品石膏從系統中排除。

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