玻璃钢脱硫塔 石灰石湿式洗涤法工艺-润泰

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石灰/石灰石湿式洗涤法

本工艺主要分为淤渣抛弃法和石膏回收法，其主要差别在于回收法中有强制氧化工艺，副产物为二水石膏。

(一）化学反应机理

石灰/石灰石洗涤工艺的化学过程是很复杂的，总的反应是S02同CaO或CaC03起作用，生成亚硫酸钙，部分则氧化成硫酸钙。在料浆内，如存在MgO或MgC03时，也可以发生类似的反应，或以Mg(OH)2的形式沉淀下来。

在吸收塔内进行的反应可假设为①S02吸收；②S02水合为h2so3 (也可用S02 ?xH20表示）；H2S〇3中的亚硫酸根离子与碳酸钙或氢氧化钙中的钙离子的反应。

美国雷迪安公司曾进行了石灰洗涤化学的深人研究。该公司先假定关键性物质包括石灰（石灰石）中的钙和镁f气体中的C〇2、S02、02和NOz,飞灰中的Na、K、C1等。并且进一步假定，这些物质能在溶液中相互作用，生成41种以上的中性和离子物质，以及7种固体物质。

离子反应（共22种）表明各种个体离子变成离子对，例如：

Ca2++ HC0- 3 — CaHC0- 3

Ca2++C〇2 3-—CaHCOs

Mg2++S〇2 4-—MgSO4

H++HSO- 3 —-H2S03

也考虑了液-固和气-液平衡。

CaC03(固)---Ca2++CO2 3_

CaS04(固)---Ca2+ +S〇2 4-

CaS03(固）---Ca2++S〇r

Ca(OH)2(固）Ca2++20H-

Mg(OH)2(固)---Mg2++20H-

MgC03(固)—Mg2++C〇2 3-

S02(气）+H2O---H2SO3

C02(气）+ H2O---H2co3

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石灰/石灰石洗涤法采用封闭循环，因而在洗涤器中循环液或料浆内溶解的盐类含量会积聚起来，这时溶解物的浓度应按活度来考虑。根据文献资料提供的平衡常数、溶度积、溶解度和活度（其中CaS03和MgS03的离解常数由实验测得），建立了一组包括离子反应和固液平衡的28个方程式。这些方程式当然也适用于饱和溶液。

最后，建立电子中和方程式（阳离子浓 度之和等于 阴离子浓度之和），得 到一组 36个方程 式 和 3 6 个 未 知 数 。 编 制 成 一 套 电 子 计 算 机 程 序 ， 即 雷 迪 安 程 序 ， 并 列 人 UNIVAC (通用电子计算 机）1 108数字计 算机 的公式变 换器 V 中，可按任一 已知主要物质的输人量，求解这些方程式。

雷迪安 程 序 不 仅 用 来 阐 明 系 统 的 化 学 平 衡 反 应 ， 而 且 可 用 来 在 已 知 洗 涤 器 条件下，计算溶 液 或 料 浆 的 组 成 。 研 究 成 果 在 石 灰 石 洗 涤 化 学 方 面 得 出 如 下 结 论 ： ① 典 型 溶 液 的 5 0 2 平 衡压 力 是 低 的 ， 即 使 pH 值 低 到 4 . 0 , 仍 足 以 使 S 0 2 吸 收 良 好 ； ② 离 子 强 度 （ 溶 解 盐 类 电 离 部 分的浓度）对于 Ca 、 Mg 进人溶液的浓度是重要的因素，最佳离子强度约为0.7 mol /1000 g 水；③ 亚硫酸盐的氧化程度影响 S 0 2 的平衡蒸气压力，从 S 0 2 吸收角度来看，有一个最佳范围；④ 在 某 些 情 况 下 ， 洗 涤 系 统 中 形 成 的 固 态 含 Mg物 质 ， 多 半 是 Mg(OH) 2 ,而 不 是 MgS0 3 或MgS0 4 。

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本工艺存在的最大问题是硫酸钙的结垢，主要是石膏晶种附着在洗涤塔的内壁及塔栅上，并在此 成长 结晶。 为了防 止硫酸钙 的结垢，在 洗涤过 程中应控制 亚硫酸盐的氧化率在20%以下，使溶液中硫酸钙浓度处于不饱和状态，从而抑止硫酸钙的结垢。关于石灰石的含 镁量，一 种 认 识 是为了减少固体副产品含有可溶性镁盐，应该降低石灰石的含镁量。另一种认识是如果镁对 S 0 2 的吸收有利，则可以采用。

美国德雷沃公司（DravoCorp .)的石灰- 氧化镁洗涤法烟气脱硫，即采用含Ca(OH)和MG(OH)2的混合料浆作为吸收剂。按照溶度积常数，亚硫酸镁的溶解度约为亚硫酸钙的630倍。这意味着在溶液中亚硫酸钙和亚硫酸镁达到饱和以前，亚硫酸根离子活度较传统湿式洗涤系统中的大 6 30倍。这样的洗涤液中含有较高的亚硫酸根活度，大大改善了吸收 S 0 2 的效率。其主要吸收反应如下：

S02+ H20+S〇2 3-----2HS〇- 3

亚硫酸根活度的大量增加，还有减少钙离子浓度的作用。石膏的溶解度大于亚硫酸钙的溶解度很多，即使是略为降低钙离子浓度，就足以防止石膏饱和。所以石灰-氧化镁法可以在石膏未达饱和状态下运转，从而防止了石灰/石灰石湿式洗涤系统固有的结垢通病。

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