二氧化硫廢氣治理-鈉堿法脫硫
- 鈉堿法是采用碳酸鈉或氫氧化鈉等堿性物質吸收煙氣中 SO 2 的方法。與用其他堿性物質吸收SO 2 相比,該法具有如下優點。 (1)與氨法比,它使用固體吸收劑,堿的來源限制小,便于運
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鈉堿法是采用碳酸鈉或氫氧化鈉等堿性物質吸收煙氣中 SO2的方法。與用其他堿性物質吸收SO2相比,該法具有如下優點。
(1)與氨法比,它使用固體吸收劑,堿的來源限制小,便于運輸、貯存。而且由于陽離子為非揮發性的,不存在吸收劑在洗滌氣體過程中的揮發及產生銨霧問題,因而堿耗小。
(2)與使用鈣堿的方法相比,鈉堿的溶解度較高,因而吸收系統不存在結垢、堵塞等問題。
(3)與使用鉀堿的方法相比,鈉堿比鉀堿來源豐富且價格要便宜得多。
(4)鈉堿吸收劑吸收能力大,吸收劑用量少,可獲得較好的處理效果。
但與氨堿及鈣堿相比,堿源相對比較緊張,特別是NaOH,來源更困難一些。
由于對吸收液的處理方法不同,所得副產物的不同,鈉堿法中也有不同的脫硫方法。具體方法主要有亞硫酸鈉法、亞硫酸鈉循環法及鈉鹽﹣酸分解法等。在國內,亞硫酸鈉法應用較多,其他方法應用較少或仍在研究探討之中。
(一)鈉堿法的吸收反應
該法采用Na2CO3或NaOH作為起始吸收劑,在與SO2氣體的接觸過程中,發生如下
的化學反應:
吸收開始時,主要按照上面三個反應生成Na2SO3,Na2SO3具有吸收SO2的能力,能繼續從氣體中吸收SO2:
NaHSO3不再具有吸收SO2的能力,因此式是主要的吸收反應,而實際的吸收劑為Na2SO3。
吸收過程的主要副反應為氧化反應:
從以上反應可知,循環吸收液中的主要成分為Na2SO3、NaHSO3和少量的Na2SO4。
(二)吸收液的 pH 值
在用鈉堿吸收SO2的過程中,吸收液中亞硫酸鈉、亞硫酸氫鈉的濃度關系與吸收液的pH值有單值的對應關系,這種對應關系表示在圖7-9中。從圖中可以看出,隨吸收液中亞硫酸氫鈉含量的升高,溶液的ph值下降。
由于NaHSO。對SO2不具有吸收能力,因此,吸收液的pH值愈小,吸收液吸收SO2的能力越差。以用NaOH處理煙氣為例,由于煙氣中含有大量的CO2,用所制備的NaOH溶液洗滌氣體時,首先發生的CO2與NaOH的反應導致了吸收液pH值的降低。當pH值降至7.6以下時,方發生吸收SO2的反應。當吸收液中的Na2SO3全部轉變為NaHSO3時,溶液的pH值為4.4,此時將不可能繼續與SO2起化學反應。此后的吸收液若繼續與SO2接觸,pH值可繼續下降至3.7,但此時pH值的降低,僅僅是由于SO2在溶液中進行物理溶解所致。因此,吸收液有效吸收SO2的pH 值范圍為4.4~7.6。在實際引出吸收液進行處理時,吸收液的pH值應控制在此范圍內的一個適宜值上。
(三)SO2的分壓
吸收液吸收SO2的能力取決于吸收液面上SO2的平衡分壓,液面上 SO2平衡分壓值愈小,吸收液對SO2的吸收能力愈大。
Na2SO3-NaHSO3液面上SO2的分壓值,可用以下公式計算:
式中,PSO2為SO2分壓,Pa;Cna2HSO,為溶液中NaHSO3物質的量濃度;CNa2SO2為溶液中Na2SO3物質的量濃度;M為根據溫度決定的系數,可由下式求出:
式中,T為絕對溫度,K。
從式可知,吸收液面上的So2分壓與溶液中酸式鹽濃度的平方成正比,而與正鹽濃度成反比。由此可以得出:
(1)正鹽與酸式鹽之比越大,液面上的so2分壓就越低,這種溶液在處理較低濃度的so2氣體時,仍可獲得較好的吸收率;
(2)在正鹽與酸式鹽濃度比不變的條件下,將溶液稀釋,so2的分壓就會降低,為了較充分地從氣體中吸收SO2,就必須使用稀的吸收溶液;
(3)降低吸收液溫度,可降低so2平衡分壓,可提高吸收效率。
na2so3-NaHso3溶液濃度與SO2平衡分壓關系見圖7-10.