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1、第8章 吸收法净化气态污染物第1页，本讲稿共80页吸收是根据气体混合物中各组分在液体吸收是根据气体混合物中各组分在液体溶剂中溶剂中物理溶解度差异物理溶解度差异或者或者化学反应活性化学反应活性的不同，将污染物从气相中分离出来的的不同，将污染物从气相中分离出来的一种方法。一种方法。什么叫吸收？什么叫吸收？第2页，本讲稿共80页物理吸收：物理溶解度差异物理吸收：物理溶解度差异吸收的划分：吸收的划分：用水吸收氨气用水吸收氨气用水吸收氯化氢用水吸收氯化氢化学吸收：化学反应活性不同化学吸收：化学反应活性不同用用Na2CO3吸收吸收SO2用稀用稀H2SO4吸收吸收NH38.1 吸收平衡吸收平衡第3页，本讲稿
2、共80页吸收剂吸收剂吸收质吸收质吸吸收收解解吸吸氨气水系统氨气水系统第4页，本讲稿共80页常见气体在水中的平衡溶解度常见气体在水中的平衡溶解度第5页，本讲稿共80页8.1.1物理吸收平衡亨利定律物理吸收平衡亨利定律当总压不高（一般在当总压不高（一般在5105Pa）时，在一定温）时，在一定温度下，稀溶液中溶质的溶解度与气相中溶质的平衡分度下，稀溶液中溶质的溶解度与气相中溶质的平衡分压成正比。压成正比。第6页，本讲稿共80页亨利定律的适用条件亨利定律的适用条件l气体近似为理想气体，液体可看成理想液气体近似为理想气体，液体可看成理想液体（稀溶液）；体（稀溶液）；l系统的压力不太高（系统的压力不太高（
3、一般在一般在5105Pa），），温度为常压或低压；温度为常压或低压；l吸收质在气相中的分子状态与在液相中的吸收质在气相中的分子状态与在液相中的相同；相同；l气体组分与液体不起化学反应。气体组分与液体不起化学反应。第7页，本讲稿共80页8.1.2化学吸收平衡化学吸收平衡CA=A物理平衡物理平衡+A化学消耗化学消耗被吸收组分与溶剂相互作用；被吸收组分与溶剂相互作用；被吸收组分在溶液中离解；被吸收组分在溶液中离解；被吸收组分与溶剂中的活性组分作用。被吸收组分与溶剂中的活性组分作用。第8页，本讲稿共80页A A（液）（液）+B+B（溶剂）（溶剂）A A（气）（气）M M（液）（液）K K被吸收组分与溶
4、剂相互作用被吸收组分与溶剂相互作用第9页，本讲稿共80页A A（液）（液）A A（气）（气）M M+N+N-K K被吸收组分在溶液中离解被吸收组分在溶液中离解第10页，本讲稿共80页A A（液）（液）+B+B（液）（液）A A（气）（气）M M（液）（液）K K被吸收组分与溶剂中的活性组分作用被吸收组分与溶剂中的活性组分作用cB0活性组分的初始浓度；活性组分的初始浓度；x反应达到平衡后的转化率。反应达到平衡后的转化率。小于小于1第11页，本讲稿共80页8.2 吸收机理吸收机理分子分子扩散：散：物物质在静止的或垂直于在静止的或垂直于浓度梯度方向作度梯度方向作层流流流流动的流体中的流体中传递，是由
5、分子运，是由分子运动引起的，称引起的，称为分子分子扩散。散。湍流湍流扩散：散：物物质在湍流流体中在湍流流体中传递，除了由于分子运，除了由于分子运动外，外，更主要的是由于流体中的更主要的是由于流体中的质点的运点的运动而引起的，称而引起的，称为湍湍流流扩散。散。气体的质量传质过程气体的质量传质过程 分子扩散分子扩散扩散过程扩散过程湍流扩散湍流扩散第12页，本讲稿共80页气态污染物气态污染物A 通过隋性气体通过隋性气体B运动，用扩散系数运动，用扩散系数DAB表示：表示：T绝对温度，绝对温度，K；DAB扩散系数，扩散系数，cm2/s；M气体的靡尔质量；气体的靡尔质量；V气体在沸点下呈液态时的摩尔体积，
6、气体在沸点下呈液态时的摩尔体积，cm3/mol；A气体的密度，气体的密度，g/cm3。气体在气相中扩散气体在气相中扩散修正的修正的吉里兰吉里兰方程方程第13页，本讲稿共80页扩散系数随介质的种类、温度、压强及浓度的不同而变化。第14页，本讲稿共80页气体扩散速率实验示意图气体扩散速率实验示意图液态污染物液态污染物A通过气体通过气体B的扩散的扩散液态污染物液态污染物A实验中，用水浴维持管子温度与空气相同液体表面的下降距离第15页，本讲稿共80页A1气体气体A的密度，的密度，g/cm3。L1液体的初始速度，液体的初始速度，cm；L2液体的最终速度，液体的最终速度，cm；pB1、pB2分别为分别为L
7、1和和L2时的空气分压；时的空气分压；t变化时间，变化时间，s；实验测定的气体扩散速率计算式实验测定的气体扩散速率计算式第16页，本讲稿共80页气态污染物气态污染物A 通过液体通过液体B的扩散系数的扩散系数DAB：B B液体粘度；液体粘度；溶剂的缔结因数。溶剂的缔结因数。溶剂水甲醇乙醇苯乙醚溶剂水甲醇乙醇苯乙醚2.6 1.9 1.51.01.0气体在液体中的扩散气体在液体中的扩散非缔合溶剂非缔合溶剂缔合溶剂缔合溶剂第17页，本讲稿共80页第18页，本讲稿共80页吸收理论双膜理论吸收理论双膜理论第19页，本讲稿共80页双膜理论双膜理论一、一、相互接触的气液两相之间存在一稳定的相互接触的气液两相之
8、间存在一稳定的相界面，在相界面两侧分别存在两层滞留膜，相界面，在相界面两侧分别存在两层滞留膜，即气膜和液膜，气膜以外为气相主体，液膜以即气膜和液膜，气膜以外为气相主体，液膜以外为液相主体。外为液相主体。第20页，本讲稿共80页双膜理论双膜理论二、气体的吸收过程：二、气体的吸收过程：1、被吸收组分从气相主体通过气膜边界向气膜移动；、被吸收组分从气相主体通过气膜边界向气膜移动；2、被吸收组分从气膜向相界面移动；、被吸收组分从气膜向相界面移动；3、被吸收组分在相界面处溶入液相；、被吸收组分在相界面处溶入液相；4、溶入液相的被吸收组分从相界面向液膜移动；、溶入液相的被吸收组分从相界面向液膜移动；5、溶
9、入液相的被吸收组分从液膜向液相主体移动。、溶入液相的被吸收组分从液膜向液相主体移动。第21页，本讲稿共80页双膜理论双膜理论三、传质阻力三、传质阻力1、在相界面处，气液处于平衡状态，无传质阻力存在；、在相界面处，气液处于平衡状态，无传质阻力存在；2、在气膜和液膜中，被吸收组分靠扩散作用进行传质，、在气膜和液膜中，被吸收组分靠扩散作用进行传质，存在气膜阻力和液膜阻力；存在气膜阻力和液膜阻力；3、在气相主体和液相主体中，各组分充分混合，浓度、在气相主体和液相主体中，各组分充分混合，浓度均一，无浓度梯度，无扩散阻力；均一，无浓度梯度，无扩散阻力；4、整个过程的传质阻力等于气膜阻力与液膜阻力之和；、整
10、个过程的传质阻力等于气膜阻力与液膜阻力之和；5、传质速率取决于气膜和液膜的分子扩散速率。、传质速率取决于气膜和液膜的分子扩散速率。第22页，本讲稿共80页双膜理论双膜理论四、传质推动力：四、传质推动力：1、在气膜内推动力为：、在气膜内推动力为：2、在液膜内推动力为：、在液膜内推动力为：第23页，本讲稿共80页物理吸收速率物理吸收速率气膜气膜NA吸收质传质速率，吸收质传质速率，kmol/(m2.s)；DAG吸收质吸收质A在气相中的分子扩散系数，在气相中的分子扩散系数，kmol/(m.s.Pa)；ZG气膜厚度，气膜厚度，m。pAG、pAi分别是吸收质在气相主体和相界面上的分压，分别是吸收质在气相主
11、体和相界面上的分压，Pa；kAG以（以（pAGpAi）为推动力的气相分传质系数，）为推动力的气相分传质系数，kmol/(m2.s.Pa)。第24页，本讲稿共80页物理吸收速率物理吸收速率液膜液膜NA吸收质传质速率，吸收质传质速率，kmol/(m2.s)；DAL吸收质吸收质A在液相中的分子扩散系数，在液相中的分子扩散系数，m2/s；ZL液膜厚度，液膜厚度，m。CAL、CAi分别是吸收质在液相主体和相界面处的浓度，分别是吸收质在液相主体和相界面处的浓度，kmol/m3；kAL以（以（CAiCAL）为推动力的液相分传质系数，）为推动力的液相分传质系数，m/s。第25页，本讲稿共80页cA与气相中与气
12、相中A组分分压成平衡关系的液相中吸收质的摩尔浓度组分分压成平衡关系的液相中吸收质的摩尔浓度，kmol/m3；PA*与液相主体中吸收质浓度成平衡关系的气相虚拟分压，与液相主体中吸收质浓度成平衡关系的气相虚拟分压，Pa；KAL以（以（CA*CAL）为推动力的气相总传质系数，）为推动力的气相总传质系数，kmol/(m2.s.Pa)；KAG以（以（pAGpA*）为推动力的气相总）为推动力的气相总传质系数，传质系数，kmol/(m2.s)。总传质速率方程总传质速率方程第26页，本讲稿共80页界面浓度界面浓度作图法作图法解析法解析法A组分在气相中的摩尔分数用y表示；A组分在液相中的摩尔分数用x表示.第27
13、页，本讲稿共80页界面浓度的确定界面浓度的确定第28页，本讲稿共80页吸收系数吸收系数气相总传质系数与气、液相传质分系数之间的关系气相总传质系数与气、液相传质分系数之间的关系液相总传质系数与气、液相传质分系数之间的关系液相总传质系数与气、液相传质分系数之间的关系第29页，本讲稿共80页控制步骤控制步骤控制控制动力学控制动力学控制扩散控制扩散控制液膜控制液膜控制气膜控制气膜控制第30页，本讲稿共80页化学吸收化学吸收l化学反应对吸收的影响化学反应对吸收的影响溶质进入溶剂后因化学反应而消耗，单位体积溶剂能溶质进入溶剂后因化学反应而消耗，单位体积溶剂能容纳的溶质量增多，表现在平衡关系上为溶液的平衡容
14、纳的溶质量增多，表现在平衡关系上为溶液的平衡分压降低，从而使吸收推动力增加。分压降低，从而使吸收推动力增加。如果反应进行的很快，使气体刚进入气液相界面就被如果反应进行的很快，使气体刚进入气液相界面就被消耗殆尽，则溶质在液膜中的扩散阻力大大降低，甚消耗殆尽，则溶质在液膜中的扩散阻力大大降低，甚至为零，导致总吸收系数增大，吸收速率提高。至为零，导致总吸收系数增大，吸收速率提高。填料表面有一部分液体停滞不动或流动很慢，在物理填料表面有一部分液体停滞不动或流动很慢，在物理吸收中这部分液体往往被溶质饱和不能再进行吸收，吸收中这部分液体往往被溶质饱和不能再进行吸收，但在化学吸收中，则要吸收多得多的溶质才能
15、达到饱但在化学吸收中，则要吸收多得多的溶质才能达到饱和。和。第31页，本讲稿共80页两分子反应中相界面附近液相内两分子反应中相界面附近液相内A与与B的浓度分布的浓度分布第32页，本讲稿共80页伴有化学反应的吸收速率伴有化学反应的吸收速率1、气膜传质仍可按与物理吸收的模式、气膜传质仍可按与物理吸收的模式计算；计算；2、在气液相界面上，组分、在气液相界面上，组分A仍处于平仍处于平衡状态，可用亨利定律来描述；衡状态，可用亨利定律来描述；3、在液膜中，组分、在液膜中，组分A的吸收不同于物理吸收，它一面进的吸收不同于物理吸收，它一面进行物理扩散，一面进行化学反应，若在液膜中未反应完，行物理扩散，一面进行
16、化学反应，若在液膜中未反应完，还要进一步转移到液相主体中继续进行。还要进一步转移到液相主体中继续进行。伴有化学反应，组分A浓度降低加快，吸收速率大大提高。第33页，本讲稿共80页伴有化学反应的吸收速率的表达方式：伴有化学反应的吸收速率的表达方式：物理吸收速率：物理吸收速率：化学吸收速率：化学吸收速率：第34页，本讲稿共80页极快速不可逆反应极快速不可逆反应 ABAB气相主体气相主体气膜气膜液相主体液相主体液膜液膜相界面相界面反应面反应面P/C第35页，本讲稿共80页极快速不可逆反应极快速不可逆反应 A=BA=B气相主体气相主体气膜气膜液相主体液相主体液膜液膜相界面相界面反应面反应面P/C第36
17、页，本讲稿共80页极快速不可逆反应极快速不可逆反应 ABAB气相主体气相主体气膜气膜液相主体液相主体液膜液膜相界面相界面反应面反应面P/C第37页，本讲稿共80页反应类型判定反应类型判定临界浓度临界浓度：适用适用适用适用适用适用第38页，本讲稿共80页8.3 吸收设备与设计吸收设备与设计在气体净化中，吸收装置一般有三种：在气体净化中，吸收装置一般有三种：填料塔填料塔板式塔板式塔湍球塔湍球塔酸雾吸收塔酸雾吸收塔填料塔填料塔第39页，本讲稿共80页填料塔填料塔塔内填料的作用：塔内填料的作用：提供足够大的传质面提供足够大的传质面积，使气液两相充分接触，积，使气液两相充分接触，同时又不能造成过大的阻同
18、时又不能造成过大的阻力。力。填料是填料塔的核心，填料是填料塔的核心，直接关系到操作性能的好坏。直接关系到操作性能的好坏。优点：结构简单，气液接触好，优点：结构简单，气液接触好，压力损失小。压力损失小。缺点：当废气中含有悬浮物时，易堵缺点：当废气中含有悬浮物时，易堵塞，检修费用较高。塞，检修费用较高。第40页，本讲稿共80页填料的基本要求：填料的基本要求：1、较大的比表面积，良好的、较大的比表面积，良好的湿润性能；湿润性能；2、较大的空隙率，较小的阻、较大的空隙率，较小的阻力，较宽的操作范围；力，较宽的操作范围；3、足够的机械强度，重量、足够的机械强度，重量轻，耐腐蚀；轻，耐腐蚀；4、成本低廉，
19、来源广泛。、成本低廉，来源广泛。个体填料：个体填料：拉西环、鲍尔环、阶拉西环、鲍尔环、阶梯环、矩形环、鞍环梯环、矩形环、鞍环等。等。组合填料：组合填料：波纹环、整砌环等。波纹环、整砌环等。第41页，本讲稿共80页散堆填料散堆填料聚丙烯阶梯环聚丙烯阶梯环拉西环拉西环塑料鲍尔环塑料鲍尔环金属鲍尔环金属鲍尔环个体填料个体填料第42页，本讲稿共80页规整填料规整填料陶瓷波纹填料陶瓷波纹填料斜管蜂窝填料斜管蜂窝填料整砌填料整砌填料斜管填料斜管填料组合填料组合填料第43页，本讲稿共80页立体弹性填料立体弹性填料分子筛分子筛特别填料特别填料第44页，本讲稿共80页塔壁效应、塔壁效应、“干填料现象干填料现象”
20、1、液体喷淋密度在、液体喷淋密度在10m3/cm2以上，要求尽量喷淋均匀；以上，要求尽量喷淋均匀；2、塔径、塔径/填料尺寸之比大于填料尺寸之比大于8；3、分段时，每段高度在、分段时，每段高度在35米以下，或根据手册推荐来选择（填米以下，或根据手册推荐来选择（填料不同）；料不同）；4、填料塔空塔气速范围：、填料塔空塔气速范围：0.3 1.5m/s；5、压力损失范围：、压力损失范围：0.15 0.60kPa/m；6、液气比范围：、液气比范围：0.5 2.0kg/kg。第45页，本讲稿共80页湍球塔湍球塔湿流体湿流体填料填料废气废气吸收液吸收液净气净气污水污水填料小球的基本要求：填料小球的基本要求：
21、质轻，耐磨损，耐高温。质轻，耐磨损，耐高温。（聚乙烯、聚丙烯或发泡聚（聚乙烯、聚丙烯或发泡聚苯乙烯等塑料制成）苯乙烯等塑料制成）优点：优点：气流速度高，处理能气流速度高，处理能力大，不易堵塞；力大，不易堵塞；缺点：缺点：小球寿命短，需经常小球寿命短，需经常更换，操作费用较大。更换，操作费用较大。第46页，本讲稿共80页板式塔板式塔废气废气筛板：开孔率：筛板：开孔率：6%25%空塔气速：空塔气速：1.0 2.5m/s气体通过筛板气速：气体通过筛板气速：4.5 12.8m/s液体流量：液体流量：1.5 3.8m3/(m2.h)压力损失：每块板压力损失：每块板0.8 2.0kPa优点：优点：处理能力
22、大，压降小，处理能力大，压降小，造价低；造价低；缺点：缺点：操作条件要求高，操作条件要求高，负荷范围窄，小孔易堵塞。负荷范围窄，小孔易堵塞。吸收液吸收液净气净气污水污水第47页，本讲稿共80页塔型选择原则：塔型选择原则：物料系统易起泡沫，宜用填料塔；物料系统易起泡沫，宜用填料塔；有悬浮物残渣的物料或易结垢的物料，易用板式塔中大孔径筛有悬浮物残渣的物料或易结垢的物料，易用板式塔中大孔径筛板塔，泡罩塔；板塔，泡罩塔；高粘性物料，易用填料塔；高粘性物料，易用填料塔；腐蚀性物料，易用板式塔中的结构简单的无溢流筛板塔；腐蚀性物料，易用板式塔中的结构简单的无溢流筛板塔；对于处理过程是放热的，宜用板式塔。对
23、于处理过程是放热的，宜用板式塔。1、根据物性：、根据物性：第48页，本讲稿共80页塔型选择原则：塔型选择原则：气膜控制，宜用填料塔，液膜控制，宜用板式塔气膜控制，宜用填料塔，液膜控制，宜用板式塔；液气比较小时，易用板式塔；液气比较小时，易用板式塔；伴有化学反应且反应速度不快时，易用板式塔；伴有化学反应且反应速度不快时，易用板式塔；塔径小于塔径小于800mm时，宜用填料塔，塔径较大时，宜用填料塔；时，宜用填料塔，塔径较大时，宜用填料塔；2、根据操作条件：、根据操作条件：第49页，本讲稿共80页吸收剂选择原则：吸收剂选择原则：1、对污染物具有良好的选择性吸收能力；、对污染物具有良好的选择性吸收能力
24、；2、在吸收污染物后形成的富液应成为副产品或、在吸收污染物后形成的富液应成为副产品或无污染液体，或更易处理和再利用的物质；无污染液体，或更易处理和再利用的物质；3、吸收剂的蒸汽压要低，不起泡，热化学稳定性好，、吸收剂的蒸汽压要低，不起泡，热化学稳定性好，粘度低，腐蚀性小；粘度低，腐蚀性小；4、价廉易得。、价廉易得。第50页，本讲稿共80页吸收工艺配置吸收工艺配置1 1、烟气除尘；、烟气除尘；（预洗涤装置洗涤塔、文丘里洗涤器）预洗涤装置洗涤塔、文丘里洗涤器）2 2、烟气预冷却；、烟气预冷却；（换热器降温、烟道直接增湿降温、预洗涤器除尘增湿降温）（换热器降温、烟道直接增湿降温、预洗涤器除尘增湿降温
25、）3 3、解决结垢和堵塞问题；、解决结垢和堵塞问题；（严格除尘、控制水分的蒸发量、控制（严格除尘、控制水分的蒸发量、控制PH值、控制液相中易于结晶的值、控制液相中易于结晶的组分不要过饱和等；流动床洗涤器；材料选择）组分不要过饱和等；流动床洗涤器；材料选择）4 4、除雾；、除雾；（1060nm；水分及气态污染物盐液滴）；水分及气态污染物盐液滴）5 5、气体再加热。、气体再加热。（温度过低（温度过低“白烟白烟”，烟气抬升不够；循环或尾部燃烧炉），烟气抬升不够；循环或尾部燃烧炉）第51页，本讲稿共80页吸收塔的设计吸收塔的设计1、设计依据、设计依据p单位时间内处理气体流量；单位时间内处理气体流量；p
26、被吸收组分吸收率或净化后气体浓度；被吸收组分吸收率或净化后气体浓度；p选择合适的吸收剂；选择合适的吸收剂；p工艺操作条件。工艺操作条件。2、设计步骤：、设计步骤：吸收塔选择；吸收塔选择；确定系统温度、压力；确定系统温度、压力；选择吸收剂；选择吸收剂；确定吸收剂用量；确定吸收剂用量；确定吸收设备主要尺寸；确定吸收设备主要尺寸；压力损失计算。压力损失计算。最小液气比物料平衡相平衡传质速率方程动力学方程第52页，本讲稿共80页填料塔的设计填料塔的设计选择吸收剂；选择吸收剂；选择填料；选择填料；确定控制步骤及传质系数；确定控制步骤及传质系数；确定吸收剂用量；确定吸收剂用量；确定设备主要尺寸；确定设备主
27、要尺寸；压力损失计算。压力损失计算。液体液体气体气体第53页，本讲稿共80页8.4 吸收法的应用吸收法的应用1、吸收法在烟气脱硫中的应用；、吸收法在烟气脱硫中的应用；2、吸收法净化含氮废气；、吸收法净化含氮废气；3、吸收法净化含氟废气。、吸收法净化含氟废气。第54页，本讲稿共80页喷淋塔喷淋塔填料塔填料塔湿法烟气脱硫湿法烟气脱硫第55页，本讲稿共80页根据世界卫生组织对根据世界卫生组织对60个国家个国家1015年的监测发现，全球污年的监测发现，全球污染最严重的染最严重的10个城市中我国就占了个城市中我国就占了8个，我国城市大气中二氧化硫个，我国城市大气中二氧化硫和总悬浮微粒的浓度是世界上最高的
28、。和总悬浮微粒的浓度是世界上最高的。大气环境符合国家一级标准的不到大气环境符合国家一级标准的不到1%，62%的城市大气的城市大气中二氧化硫年日平均浓度超过了中二氧化硫年日平均浓度超过了3级标准（级标准（100mg/m3）。）。全国酸雨面积已占国土资源的全国酸雨面积已占国土资源的30%，每年因酸雨和二氧化硫，每年因酸雨和二氧化硫污染造成的损失高达污染造成的损失高达1100亿元。亿元。中国酸雨趋势不容乐观中国酸雨趋势不容乐观第56页，本讲稿共80页1997年下半年，世界银行环境经济专家的一份报告指出：中年下半年，世界银行环境经济专家的一份报告指出：中国环境污染的规模居世界首位，大城市的环境污染状况
29、在目前是世国环境污染的规模居世界首位，大城市的环境污染状况在目前是世界上最严重的，全球大气污染最严重的界上最严重的，全球大气污染最严重的20个城市中有个城市中有10个在中国。个在中国。大气中的二氧化硫和氮氧化物与降水溶合成酸雨，现大气中的二氧化硫和氮氧化物与降水溶合成酸雨，现在中国是仅次于欧洲和北美的第三大酸雨区。大气污染严在中国是仅次于欧洲和北美的第三大酸雨区。大气污染严重破坏生态环境和严重危害人体呼吸系统，危害心血管健重破坏生态环境和严重危害人体呼吸系统，危害心血管健康，加大癌症发病率，甚至影响人类基因造成遗传疾病。康，加大癌症发病率，甚至影响人类基因造成遗传疾病。第57页，本讲稿共80页
30、1990年12月，国务院环委会第19次会议通过了关于控制酸雨发展的意见1992年国务院批准在贵州、长沙等九大城市开展征收工业烧煤二氧化硫排污费和酸雨结合防治试点工作1995年8月，全国人大常委会通过了新修订的中华人民共和国大气污染防治法，规定在全国划定酸雨控制区和二氧化硫控制区，并在“两控区”内强化对二氧化硫和酸雨的污染控制1998年1月，国务院正式批准酸雨控制区和二氧化硫控制区划分方案。为了实现两控区的控制目标，国务院文件还具体规定：新建、改造烧煤含硫量大于1%的电厂，必须建设脱硫的设施。现有烧煤含硫量大于1%的电厂，要在2010年前分期分批建成脱硫设施或采取其他相应结果的减排SO2的措施。
31、我国政府对二氧化硫和酸雨污染的控制及管理措施我国政府对二氧化硫和酸雨污染的控制及管理措施第58页，本讲稿共80页烟气脱硫的方法根据物理及化学的基本原理，大体上可分为烟气脱硫的方法根据物理及化学的基本原理，大体上可分为吸收吸收法、吸附法、催化法法、吸附法、催化法三种。吸收法是净化烟气中三种。吸收法是净化烟气中SO2的最重要的且的最重要的且应用最广泛的方法。吸收法烟气脱硫也称为湿法或湿式烟气脱应用最广泛的方法。吸收法烟气脱硫也称为湿法或湿式烟气脱硫。硫。湿法烟气脱硫的优点是脱硫效率高，设备小，投资省，易操作，湿法烟气脱硫的优点是脱硫效率高，设备小，投资省，易操作，易控制，操作稳定，以及占地面积小。
32、易控制，操作稳定，以及占地面积小。目前常见的湿法烟气脱硫有：目前常见的湿法烟气脱硫有：石灰石石灰石/石灰石灰石膏法抛弃石膏法抛弃法、钠洗法、双碱法及氧化镁法等。法、钠洗法、双碱法及氧化镁法等。第59页，本讲稿共80页湿法烟气脱硫中，湿法烟气脱硫中，SOSO2 2和吸收剂的主要化学反应和吸收剂的主要化学反应第60页，本讲稿共80页SOSO2 2溶于水形成亚硫酸溶于水形成亚硫酸H H2 2O+SOO+SO2 2H H2 2SOSO3 3H H+HSO+HSO3 3-2H2H+SO+SO3 32-2-温度升高时，反应平衡向左移动温度升高时，反应平衡向左移动 同水的反应同水的反应第61页，本讲稿共80
33、页 SO SO2 2易与碱性物质发生化学反应，形成亚硫酸盐。易与碱性物质发生化学反应，形成亚硫酸盐。碱过剩时生成正盐；碱过剩时生成正盐；SOSO2 2过剩时形成酸式盐。过剩时形成酸式盐。2MeOH+SO2MeOH+SO2 2 MeMe2 2SOSO3 3+H+H2 2O OMeMe2 2SOSO3 3+SO+SO2 2+H+H2 2O O 2MeHSO2MeHSO3 3MeMe2 2SOSO3 3+MeOH+MeOH MeMe2 2SOSO4 4+H+H2 2O O亚硫酸盐不稳定，可被烟气中残留的氧气氧化成硫酸盐：亚硫酸盐不稳定，可被烟气中残留的氧气氧化成硫酸盐：MeMe2 2SOSO3 3+
34、1/2O+1/2O2 2 MeSOMeSO4 4同碱反应同碱反应第62页，本讲稿共80页 SO SO2 2易同弱酸盐反应生成亚硫酸，继之被烟气中易同弱酸盐反应生成亚硫酸，继之被烟气中的氧气氧化成稳定的硫酸盐。如同石灰石反应：的氧气氧化成稳定的硫酸盐。如同石灰石反应：CaCOCaCO3 3+SO+SO2 2+1/2H+1/2H2 2O CaSOO CaSO3 31/2H1/2H2 2O+COO+CO2 22CaSO2CaSO3 31/2H1/2H2 2O+OO+O2 2+3H+3H2 2O 2CaSOO 2CaSO4 42H2H2 2O O同弱酸盐反应同弱酸盐反应第63页，本讲稿共80页SOSO
35、2 2同氧化剂反应生成同氧化剂反应生成SOSO3 3：SOSO2 2+1/2O+1/2O2 2 SOSO3 3（催化剂催化剂）在催化剂的作用下，可加速在催化剂的作用下，可加速SOSO2 2氧化成氧化成SOSO3 3的反应。在水的反应。在水中，中，SOSO2 2经催化剂作用被迅速氧化成经催化剂作用被迅速氧化成SOSO3 3，并生成，并生成H H2 2SOSO4 4：SOSO2 2+1/2O+1/2O2 2+H+H2 2O OH H2 2SOSO4 4(加热加热)同氧化剂反应同氧化剂反应第64页，本讲稿共80页金属氧化物，如金属氧化物，如MgOMgO、ZnOZnO、MnOMnO、CuOCuO等，对
36、等，对SOSO2 2均有吸收均有吸收能力，再用加热的方法使吸收剂再生，并得到高浓度的能力，再用加热的方法使吸收剂再生，并得到高浓度的SOSO2 2。这里以。这里以MgOMgO为例加以说明：为例加以说明：MgO+HMgO+H2 2O O Mg(OH)Mg(OH)2 2 Mg(OH)Mg(OH)2 2+SO+SO2 2+5H+5H2 2O O MgSOMgSO3 36H6H2 2O O MgSOMgSO3 36H6H2 2O OMgSOMgSO3 3+6H+6H2 2O O(加热加热)MgSOMgSO3 3 MgO+SOMgO+SO2 2(加热加热)吸收剂再生后可循环使用，并可回收吸收剂再生后可循
37、环使用，并可回收SOSO2 2，达到高浓度的，达到高浓度的气态气态SOSO2 2。经液化后得到液态。经液化后得到液态SOSO2 2。同金属氧化物的反应同金属氧化物的反应第65页，本讲稿共80页目前二氧化硫减排的主要措施：目前二氧化硫减排的主要措施：1、原煤脱硫技术。原煤脱硫技术。可以除去燃煤中大约可以除去燃煤中大约4060的无机硫。的无机硫。2、优先使用低硫燃料。优先使用低硫燃料。如含硫较低的低硫煤和天然气等。如含硫较低的低硫煤和天然气等。3、改进燃煤技术。改进燃煤技术。减少燃煤过程中二氧化硫和氮氧化物的排放量。减少燃煤过程中二氧化硫和氮氧化物的排放量。例如，液态化燃煤技术，它主要是利用加进石
38、灰石和白云石，例如，液态化燃煤技术，它主要是利用加进石灰石和白云石，与二氧化硫发生反应，生成硫酸钙随灰渣排出。与二氧化硫发生反应，生成硫酸钙随灰渣排出。4、烟气脱硫。烟气脱硫。目前主要用石灰法，可以除去烟气中目前主要用石灰法，可以除去烟气中8590的的二氧化硫气体，脱硫效果好但有时成本较高。例如，在火力发电厂安装二氧化硫气体，脱硫效果好但有时成本较高。例如，在火力发电厂安装烟气脱硫装置的费用，要达电厂总投资的烟气脱硫装置的费用，要达电厂总投资的25之多。之多。第66页，本讲稿共80页p吸收能力高。吸收能力高。要求对要求对SO2 2具有较高的吸收能力，以提高吸收具有较高的吸收能力，以提高吸收速率
39、，减少吸收剂的用量，减少设备体积和降低能耗。速率，减少吸收剂的用量，减少设备体积和降低能耗。p选择性能好。选择性能好。要求对要求对SO2 2具有良好的选择性能，对其他组分不具有良好的选择性能，对其他组分不吸收或吸收能力很低，确保对吸收或吸收能力很低，确保对SO2 2具有较高的吸收能力。具有较高的吸收能力。p挥发性低，无毒，不易燃烧，化学稳定性好，凝固点低，挥发性低，无毒，不易燃烧，化学稳定性好，凝固点低，不发泡，易再生，粘度小，比热小。不发泡，易再生，粘度小，比热小。p不腐蚀或腐蚀小，以减少设备投资及维护费用。不腐蚀或腐蚀小，以减少设备投资及维护费用。p来源丰富，容易得到，价格便宜。来源丰富，
40、容易得到，价格便宜。p便于处理及操作，不易产生二次污染。便于处理及操作，不易产生二次污染。湿法烟气脱硫用脱硫剂的要求湿法烟气脱硫用脱硫剂的要求Ca OCa（OH）2 2CaSO3 3第67页，本讲稿共80页（1）湿法烟气脱硫在）湿法烟气脱硫在燃煤发电厂及中小型燃煤锅炉燃煤发电厂及中小型燃煤锅炉上获得广泛上获得广泛的应用，成为当今世界上燃煤发电厂采用的脱硫主导工艺技术。这是的应用，成为当今世界上燃煤发电厂采用的脱硫主导工艺技术。这是由于湿法烟气脱硫效率高、设备小、易控制、占地面积小以及适用于由于湿法烟气脱硫效率高、设备小、易控制、占地面积小以及适用于高中低硫煤等。目前，在国内外燃煤发电厂中，湿法
41、烟气硫占总烟气高中低硫煤等。目前，在国内外燃煤发电厂中，湿法烟气硫占总烟气脱硫的脱硫的85%左右，并有逐年增加的趋势。在我国中小型燃煤锅左右，并有逐年增加的趋势。在我国中小型燃煤锅炉中，湿法烟气脱硫占炉中，湿法烟气脱硫占98%以上，接近以上，接近100%。湿法烟气脱硫技术的应用湿法烟气脱硫技术的应用 第68页，本讲稿共80页（2）在国内外燃煤发电厂湿法烟气脱硫中，石灰石）在国内外燃煤发电厂湿法烟气脱硫中，石灰石/石灰石灰石石膏法、石灰石膏法、石灰石/石灰石灰石膏抛弃法烟气脱硫，占烟气脱硫总石膏抛弃法烟气脱硫，占烟气脱硫总量的量的83%左右，其中石灰石左右，其中石灰石/石灰石灰石膏法占石膏法占4
42、5%以上，并有以上，并有逐年增加的趋势，而石灰石逐年增加的趋势，而石灰石/石灰石灰 石膏抛弃法呈逐年下石膏抛弃法呈逐年下降的趋势。前者的副产品建筑材料石膏，对环境不造成二次降的趋势。前者的副产品建筑材料石膏，对环境不造成二次污染。在我国中小型燃煤锅炉上，抛弃法烟气脱硫占主导地污染。在我国中小型燃煤锅炉上，抛弃法烟气脱硫占主导地位，位，SO2一般不回收，多以硫酸盐或亚硫酸盐抛弃。一般不回收，多以硫酸盐或亚硫酸盐抛弃。湿法烟气脱硫技术的应用湿法烟气脱硫技术的应用 第69页，本讲稿共80页（3）湿法石灰石）湿法石灰石/石灰石灰石膏烟气脱硫中，由于石灰石来源石膏烟气脱硫中，由于石灰石来源丰富，价格比石
43、灰低得多，多年来形成了湿法石灰石丰富，价格比石灰低得多，多年来形成了湿法石灰石石膏石膏烟气脱硫技术，并在国内外燃煤发电厂中获得广泛的应用，烟气脱硫技术，并在国内外燃煤发电厂中获得广泛的应用，其应用量有逐年增加的趋势。其应用量有逐年增加的趋势。（4）湿法石灰石）湿法石灰石/石灰工艺可适用于高中低硫煤种。石灰工艺可适用于高中低硫煤种。（5）湿法烟气脱硫技术，尤其是石灰石）湿法烟气脱硫技术，尤其是石灰石/石灰烟气脱硫技术，石灰烟气脱硫技术，除在除在燃煤发电厂燃煤发电厂获得广泛应用外，在获得广泛应用外，在硫酸工业、钢铁工业、有色硫酸工业、钢铁工业、有色冶金工业、石油化工冶金工业、石油化工以及以及燃煤工
44、业窑炉燃煤工业窑炉等烟气脱硫中也获得广泛等烟气脱硫中也获得广泛的应用。的应用。湿法烟气脱硫技术的应用湿法烟气脱硫技术的应用 第70页，本讲稿共80页（6）美国烟气脱硫工程的基本建设投资费用，占电厂总投资的）美国烟气脱硫工程的基本建设投资费用，占电厂总投资的1020%。我国珞璜电厂已运行的。我国珞璜电厂已运行的2台台36万万KW机组，湿法石灰石机组，湿法石灰石/石灰石灰石膏法烟气脱硫总投资为石膏法烟气脱硫总投资为2.26亿元，占电厂同期总投亿元，占电厂同期总投资的资的11.15%，年运行费用为，年运行费用为8319万元，脱除每吨万元，脱除每吨SO2的费用为的费用为945元。元。可见，削减可见，削
45、减SO2的排放量，防治大气的排放量，防治大气SO2污染，需要投入污染，需要投入大量的资金和人力。因此，实施严格的排放标准，必须以高额大量的资金和人力。因此，实施严格的排放标准，必须以高额的环保投资为代价。的环保投资为代价。湿法烟气脱硫技术的应用湿法烟气脱硫技术的应用 第71页，本讲稿共80页1 1、石灰石、石灰石-石膏湿法石膏湿法 Limestone-Gypsum processLimestone-Gypsum process2 2、镁法、镁法-Magnesium process-Magnesium process3 3、钠法、钠法-Sodium process-Sodium process4
46、 4、氨法、氨法-Ammonium process-Ammonium process5 5、海水法、海水法-Sea Water Process-Sea Water Process不同烟气脱硫方法的典型工艺流程不同烟气脱硫方法的典型工艺流程第72页，本讲稿共80页石灰法石灰法第73页，本讲稿共80页镁法镁法第74页，本讲稿共80页钠法钠法第75页，本讲稿共80页氨法氨法第76页，本讲稿共80页海水法海水法第77页，本讲稿共80页加镁石灰法烟气脱硫工艺加镁石灰法烟气脱硫工艺第78页，本讲稿共80页由由MgO和和CaO根据具体工艺按一定比例配制成脱硫剂，根据具体工艺按一定比例配制成脱硫剂，以廉价以廉
47、价CaO为主要消耗品，又充分利用为主要消耗品，又充分利用MgO良好的脱硫性能，良好的脱硫性能，降低了液气比，同时解决了工艺系统中的结垢问题，实现长期稳降低了液气比，同时解决了工艺系统中的结垢问题，实现长期稳定、经济高效的烟气脱硫。定、经济高效的烟气脱硫。系统一般由系统一般由脱硫剂制备系统、吸收氧化系统、副产品处理系统、烟气脱硫剂制备系统、吸收氧化系统、副产品处理系统、烟气再热系统再热系统和和控制系统控制系统等组成，具体系统配置取决于工程实等组成，具体系统配置取决于工程实际情况。际情况。加镁石灰法适用于装机容量加镁石灰法适用于装机容量50MW以上，烟气流量以上，烟气流量300,000m3/h以上的机组。以上的机组。第79页，本讲稿共80页文丘里除尘脱硫文丘里除尘脱硫一体化装置一体化装置文丘里洗涤器可单独作文丘里洗涤器可单独作为除尘器，也可以同时进行为除尘器，也可以同时进行除尘脱硫。其脱硫除尘过程，除尘脱硫。其脱硫除尘过程，可分为雾化、凝聚反应和分可分为雾化、凝聚反应和分离除尘（脱水或除雾）三个离除尘（脱水或除雾）三个阶段。第一阶段在文丘里管阶段。第一阶段在文丘里管内进行，第三阶段在分离器内进行，第三阶段在分离器内进行，第二阶段则在两者内进行，第二阶段则在两者内同时进行。内同时进行。第80页，本讲稿共80页