煤气净化湿法脱硫的化学工艺探析

煤气净化湿法脱硫的化学工艺探析

郝小鹏

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摘要：随着工业化进程的加速，大气污染问题尤为突出，其中二氧化硫（SO2）的排放是造成大气污染的主要原因之一。SO2排放不仅会对环境造成影响，同时也会对人类的健康和生活质量造成严重的威胁。因此，采取有效的脱硫措施成为当今工业生产中亟待解决的问题。湿法脱硫技术作为一种有效的脱硫措施被广泛应用于许多工业生产领域中，并取得了显著的效果。本文旨在对湿法脱硫技术的化学工艺进行探析，以期为相关领域的科研和生产提供参考。

关键词：湿法脱硫；废气净化

引言

我国能源结构中以煤炭为主，煤的大量燃烧会排放大量的气体污染物，其中SO2的排放量占到二氧化碳排放量的10%～15%。随着工业化进程的加快和经济水平的提高，我国的能源消费和SO2排放量也在不断增加。因此，有效地控制SO2的排放对于保障环境质量和人们身体健康具有重要的意义。湿法脱硫技术因具有成本低、效果好、操作简单、易于管理等优点成为控制SO2排放的主要手段之一。

一、湿法脱硫的基本原理

湿法脱硫是通过将烟气与含有氧化性物质的水溶液接触，将SO2转化为可溶性的硫酸盐，达到去除SO2的目的。具体来说，湿法脱硫的基本原理是用氧化剂将SO2氧化为SO3，然后将SO3与洗涤液中的水反应，生成硫酸和亚硫酸。而湿法脱硫的化学反应机理主要包括以下三个步骤：

1.氧化反应：SO2+1/2O2→SO3

通常用浓硝酸、高氯酸、氢氧化钙等作为氧化剂，在烟气脱硫设备中加入。

2.吸收反应：SO3+H2O→H2SO4

湿法脱硫的关键是湿润洗涤液，也称为吸收液，通常是碱性的，例如氢氧化钙或氢氧化钠。SO3通过接触洗涤液被转化为硫酸（H2SO4），同时，由于反应放热，溶液温度会上升。

3.还原反应：H2SO4+H2S→2H2O+SO2

如果湿润洗涤液中含有还原剂，例如亚硫酸钠，它可还原硫酸为二氧化硫。这允许将洗涤液循环使用，同时产生二氧化硫气流，可重新用于其他化学过程中。

二、湿法脱硫的工艺流程

湿法脱硫的工艺流程通常包括六个环节：首先需要进行烟气净化，通常采用除尘器将烟气中的灰尘和颗粒物去除。在氧化环节，使用氧化剂将SO2氧化成SO3，通常使用浓硝酸、高氯酸、氢氧化钙等。将氧化后的SO3通过喷淋洗涤液的方式进行吸收，生成H2SO4和亚硫酸。湿法脱硫的关键在于湿润洗涤液，通常使用氢氧化钙或氢氧化钠。通常采用沉淀、过滤、旋流分离等方法对反应生成的硫酸盐进行分离。将洗涤液中的硫酸盐转化为二氧化硫或硫化氢，以便将洗涤液回收。将洗涤液中的废水排放出去，确保不会对环境造成影响。

各个环节的作用如下：烟气净化将烟气中的灰尘和颗粒物去除，以减少湿法脱硫过程中对设备的损害。氧化将SO2氧化成SO3，便于后续的吸收反应，同时减少SO2气态的排放。吸收将氧化后的SO3吸收，生成可溶性的H2SO4和亚硫酸。分离反应生成的硫酸盐，以保证反应的稳定和高效。再生将洗涤液中的硫酸盐转化为二氧化硫或硫化氢，以便将洗涤液回收和再利用。而将废水安全地排放出去，则很好地保护了环境。

三、湿法脱硫液的性能分析

湿法脱硫液是湿法脱硫过程中产生的液体产物，是脱除硫化物的最终产物。湿法脱硫液的主要成分是硫酸钙和水，其中硫酸钙的含量一般在20%～30%之间。除了硫酸钙和水之外，湿法脱硫液中还可能包含其他的物质，如氯化物、钠、镁、铁等离子。由于湿法脱硫液是一种强酸性的液体，其pH值一般在1左右，因此需要注意其对环境的影响和危害。在湿法脱硫液中，硫酸钙是其主要作用的物质。硫酸钙对SO2有很强的吸收能力，可以将SO2转化为硫酸二氧化钙，从而实现对SO2的脱除。此外，硫酸钙还可以通过晶体生长作用，将氮氧化物、氯化物、铁离子等杂质分离出来，从而达到净化效果。硫酸钙晶体的形态、大小和分布对湿法脱硫效果有很大的影响。通常情况下，硫酸钙晶体的大小越大，分布越均匀，吸收SO2的效果就越好。

另外，在湿法脱硫液中，还有一些其他的物质会对湿法脱硫过程产生影响。例如，氯离子和氯化合物会对硫酸钙晶体的生长和形态产生影响，从而影响湿法脱硫效果；钠离子和钾离子会影响硫酸钙晶体的生长速度和形态，从而影响湿法脱硫效果；铁离子会与SO2发生反应，从而产生二氧化硫和铁离子生成物，影响湿法脱硫效果；氨气会与SO2反应，从而产生二氧化氮和硫酸铵，从而影响湿法脱硫效果。总体来看，湿法脱硫液的性能主要受硫酸钙晶体的形态、大小和分布和湿法脱硫液中其他杂质的影响。为了提高湿法脱硫效果，需要通过调整反应条件和优化化学配方来控制湿法脱硫液中的化学成分和物理性质。

四、湿法脱硫反应器的设计

湿法脱硫反应器是湿法脱硫系统中最重要的设备之一，它的主要功能是将SO2与湿法脱硫液发生反应，从而实现对SO2的脱除。湿法脱硫反应器的选型应该考虑到反应器的尺寸、材料和适用范围等因素。一般来说，湿法脱硫反应器可以根据其尺寸分为小型反应器和大型反应器两种类型。小型反应器一般适用于小型工程和小型燃煤锅炉，而大型反应器一般适用于大型工程和大型燃煤锅炉。湿法脱硫反应器的结构设计应该考虑到反应器的工作原理和工艺要求。反应器的结构应该分为入口区、混合区和出口区三部分。在入口区，应该设置喷雾头，将SO

2和湿法脱硫液喷淋在一起，使其充分混合。在混合区，应该设置湿法脱硫液的喷淋喉，使湿法脱硫液充分喷淋在反应器内，形成充分的湿式环境。出口区应该设置排污管道，将反应器中的废液排出。

湿法脱硫反应器的材料选择应该考虑到其耐腐蚀性和耐久性。由于湿法脱硫反应器会接触到强酸性的湿法脱硫液，因此其表面应该使用耐酸材料，如铁慕尼、陶瓷和玻璃钢等。此外，湿法脱硫反应器的内壁应该平整无缝，避免湿法脱硫液在反应器内形成死角，影响反应器的效率和可靠性。湿法脱硫反应器的传热设计应该考虑到反应器内溶液的温度和流速等因素。一般来说，传热系数越大，反应器内的溶液温度就越稳定，反应效率也就越高。因此，在传热设计上，应该选用高效的传热设备和传热介质，如热交换器、螺旋管、板式换热器等。总之，湿法脱硫反应器的设计是湿法脱硫系统中至关重要的一环。通过合理的反应器设计和优化的工艺条件，可以最大程度提高湿法脱硫效率和设备的可靠性，为工业环保事业做出贡献。

五、湿法脱硫的工程应用及优缺点

湿法脱硫技术是目前广泛应用于煤炭电厂的脱硫方法之一，它在工程应用中具有高效性，湿法脱硫技术可以有效地去除燃烧废气中的SO2，其对于一些高硫煤的脱硫效率可以达到90%以上，可以有效保护环境。多功能性，湿法脱硫技术还可以去除燃烧废气中的其他污染物，如NOx和Hg等，使得该技术具备了多重污染物净化的功能。湿法脱硫技术工艺流程相对简单，易于实现。因此，其投资和运营成本相对较低。其设备结构简单，操作容易，稳定性也较高。

缺点是湿法脱硫技术相比于干法脱硫，能耗较高，这也是它在某些煤炭电厂中没有被广泛应用的原因之一。并且，湿法脱硫过程中会产生大量废水，其中含有二氧化硫、氯化物、铬和铁等化学物质，需要经过处理后才能排放或回用，这增加了环保成本。此外，湿法脱硫后产生的废渣需要专门的处理，否则会对环境造成较大影响。湿法脱硫技术未来将继续发展，以提高效率、降低成本、减少对环境的影响为目标。随着环保标准的日益严格，湿法脱硫技术在我国煤炭电厂中的市场需求将会进一步增加。同时，随着新能源的发展和应用，燃煤电厂的数量和规模也将逐渐减少，湿法脱硫技术将逐渐向其他工业领域拓展。

结论

湿法脱硫技术是一种有效的煤炭电厂废气净化技术，其具有高效、多功能、工艺流程简单、设备稳定性高等优点。但是，也存在能耗高、产生化学废水和废渣等缺点。未来，随着环保标准的日益严格，湿法脱硫技术在我国市场需求将会增加，它也将逐渐向其他工业领域拓展。在操作中，需要采取一系列防范措施，确保其安全。

参考文献

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