石灰石-石膏法烟气脱硫设计.docx

合肥学院

HefeiUniversity

化工工艺课程设计

题目：烟气-液相石膏法脱硫工艺

系别：化学与材料工程系

专业：化工工程与工艺

学号：14030210031403021018

姓名：

李思平陈悦

导师：孙虹

2018年1月

设计任务书

题目：烟气-液相石膏法脱硫工艺研究与设计

原始数据：

1.脱硫脱硝系统的处理烟气量：2×10?Nm3·h,常压，130℃

2.年工作日：310天；;

3.脱硫率为95%

4.烟气中的SO?含量1500mgNm3

5.烟气中的其他气体的摩尔分数：

Xx?=70.67%,xo?=9.65%,xco?=11.4%,xo=8.2275%,

6.催化剂用量422.06t

7.吸收塔操作压力115kPa(绝压)

8.塔内反应温度以及烟气出口温度60℃

9.吸收方式：喷淋塔吸收

主要任务：

1.选定方法及流程；

2.确定脱硫设备的工艺操作条件；

3.完成烟气液相法脱硫工艺中基本的物料计算、热量衡算

4.设备选型及确定主要设备的工艺尺寸；

5.绘图：(1)带控制点工艺流程图；

(2)脱硫技术工段平面布置图。

(3)主设备图。

一、反应原理

该工艺采用石灰石或石灰做脱硫吸收剂，石灰石破碎与水混合，磨细成粉壮，制成吸收浆液(当采用石灰为吸收剂时，石灰粉经消化处理后加水搅拌制成吸收浆)。在吸收塔内，烟气中的SO2与浆液中的CaCO3(碳酸钙)以及鼓入的氧化空气进行化学反应生成二水石膏，二氧化硫被脱除。吸收塔排出的石膏浆液经脱水装置脱水后

回收。脱硫后的烟气经除雾器去水、换热器加热升温后进入烟囱排向大气。

烟气从吸收塔下侧进入，与吸收浆液逆流接触，在塔内CaCO3与SO2、H2O进行反应，生成CaSO3·1/2H2O和CO2↑;对落入吸收塔浆浆池的CaSO3·1/2H2O

和O2、H2O再进行氧气反应，得到脱流副产品二水石膏。

(1)吸收反应

烟气与喷嘴喷出的循环浆液在吸收塔内有效接触，循环浆液吸收大部分SO2,反

应如下：

SO?+H?O→H?SO?(溶解)

HSO?=H?+HSO?(电离)

吸收反应的机理：

吸收反应是传质和吸收的的过程，水吸收SO2属于中等溶解度的气体组份的吸

收，根据双膜理论，传质速率受气相传质阻力和液相传质阻力的控制，

吸收速率=吸收推动力/吸收系数(传质阻力为吸收系数的倒数)

(2)氧化反应

一部分HSO3一在吸收塔喷淋区被烟气中的氧所氧化，其它的HSO3一在反应池

中被氧化空气完全氧化，反应如下：

HSO?+1/20?→HSO?

HSO?~=H++SO?2-

氧化反应的机理：

氧化反应的机理基本同吸收反应，不同的是氧化反应是液相连续，气相离散。水吸收O2属于难溶解度的气体组份的吸收，根据双膜理论，传质速率受液膜传质

阻力的控制。

强化氧化反应的措施：

a)降低PH值，增加氧气的溶解度

b)增加氧化空气的过量系数，增加氧浓度

c)改善氧气的分布均匀性，减小气泡平均粒径，增加气液接触面积。

(3)中和反应

吸收剂浆液被引入吸收塔内中和氢离子，使吸收液保持一定的pH值。中和后

的浆液在吸收塔内再循环。中和反应如下：

Ca2++C032-+2H++SO2-+H?0→CaSO?·2H?O+CO?t

2H?+CO2-→H?O+CO?↑

中和反应的机理：

中和反应伴随着石灰石的溶解和中和反应及结晶，由于石灰石较为难溶，因此本环节的关键是，如何增加石灰石的溶解度，反应生成的石膏如何尽快结晶，以降

低石膏过饱和度。中和反应本身并不困难。

强化中和反应的措施：

a)提高石灰石的活性，选用纯度高的石灰石，减少杂质。

b)细化石灰石粒径，提高溶解速率。

c)降低PH值，增加石灰石溶解度，提高石灰石的利用率。

d)增加石灰石在浆池中的停留时间。

e)增加石膏浆液的固体浓度，增加结晶附着面，控制石膏的相对饱和度。

二.工序设计特点

(1)高速气流设计增强了物质传递能力，降低了系统的成本，标准设计烟气流速4.0m/s。

(2)技术成熟可靠，多于55000MW的湿法脱硫安装业绩。

(3)最优的塔体尺寸，系统采用最优尺寸，平衡了SO2去除与压降的关系，使

得资金投入和运行成本最低。

(4)吸收塔液体再分配装置，有效避免烟气爬壁现象的产生，提高经济性，降

低能耗。从而达到：

1、适合于燃烧高、中、低硫任何燃料的锅炉机组，SO2处理浓度～25000mg

/Nm3;

2、单塔处理烟气量大，适合于200MW～1000MW机组容量的烟气