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湿法石灰石脱硫系统中, 在气体、液体和固体物质中发生了一系列复杂的、动态的化学平衡反应。从下列反应方程式中可以获悉发生的反应:
CaCO3 + SO2 → CaSO3 + CO2
(石灰石 + 二氧化硫 → 亚硫酸钙 + 二氧化碳)
CaSO3 + 1/2 02 → CaSO4
(亚硫酸钙 + 氧气 → 硫酸钙)
在湿法石灰石脱硫系统中发生的化学反应可以分为几个步骤, 主要步骤是:吸收、中和、再生、氧化和结晶。尽管反应步骤是依次表达的,但其实际却是同时进行的。
1.2.1 吸收
吸收SO 2并将其转化成溶液是脱硫过程中的第一步。吸收是将可溶性气体转化成液体的过程。在吸收塔中,当SO 2遇到滴状的浆液时就被吸附了,浆液中的水吸收了SO2,使其变成了含有硫元素的酸性溶液,并且把它返回到反应池。
吸收过程中发生的化学反应可以用下列方程式表示:
SO2(g)+ H2O ←→ HSO3ˉ + H+
O2(g)←→ O2(aq)
1.2.2 中和
在中和反应中,已溶于水的SO2与石灰石溶液发生反应,产生新的产物:亚硫酸钙(CaSO3)和硫酸钙(CaSO4)或石膏。中和反应发生在吸收塔的喷淋区。然而,形成固体的反应也可以在反应池里发生。中和反应的产物是二氧化碳,它将被排放到大气中。中和过程中发生的化学反应可以用下列方程式表示:
HSO3ˉ(aq) + Ca ++(aq)←→ CaSO3(aq)+ H+(aq)
Ca ++(aq)+ H2SO4(aq) ←→ Ca SO4(aq)+ 2H+(aq)
H+(aq)+ HCO3ˉ(aq)←→ H2O (l) + CO2(g)
H+(aq)+ OHˉ(aq)←→ H2O (l)
1.2.3 再生
添加的反应剂可以调整浆液的PH值,从而使溶液的酸性不至太强。另外,石灰石中含有钙离子,它可以与SO2结合,形成亚硫酸钙(CaSO3)。通过再循环,加料,清除再循环中产生的浆液,湿法烟气脱硫系统就可以持续运行并保持要求的脱硫效率。再生过程中发生的化学反应可以用下列方程式表示:
CaCO3(s)+ H2O(l) ←→ Ca ++(aq)+ HCO3ˉ(aq)+ OHˉ(aq)