氨法脫硫工藝的基本原理

       煙氣中的SO2從煙氣主體進(jìn)入吸收液的過程是物理吸收和化學(xué)反應(yīng)的過程，通過這個(gè)過程，使SO2從氣相進(jìn)入液相而被捕獲。在本質(zhì)上氨法脫硫工藝是采用NH3來吸收凈化煙氣的，包含著復(fù)雜的物理、化學(xué)過程。以下將從物理化學(xué)原理方面對(duì)工藝各階段加以分析。該過程可分為如下幾個(gè)步驟：

氨法脫硫工藝中的化學(xué)步驟

1.煙氣中SO2溶解于水形成H2SO3。

2.氨吸收劑溶解于水形成NH3˙H2O。

3.溶解于水形成的NH3˙H2O與溶解于水形成的H2SO3進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)形成(NH4)2SO3。

4.形成的(NH4)2SO3在氧化空氣的作用下氧化形成(NH4)2SO4

氨法脫硫過程的總化學(xué)反應(yīng)式可以綜合表示為：

SO2+H2O+XNH3=(NH4)xH2-xSO3

(NH4)xH2-xSO3+1/2O2+(2-x)NH3=(NH4)2SO4

雖然該綜合反應(yīng)式中列出了主要的反應(yīng)物和生成物，但整個(gè)反應(yīng)過程非常復(fù)雜，可以通過以下的一系列反應(yīng)過程表示：

A：脫硫塔中SO2的吸收

煙氣中的二氧化硫(SO2)溶于水并生成亞硫酸。

SO2 + H2O → H2SO3 (1)

B：亞硫酸同溶于水中的硫酸銨和亞硫酸銨起反應(yīng)。

H2SO3 +(NH4)2SO4 →NH4HSO4 + NH4HSO3 (2)

H2SO3+(NH4)2SO3 →2NH4HSO3 (3)

C：吸收劑氨的溶解

NH3 + H2O → NH4OH →NH4+ + OH- (4)

由于反應(yīng)(4)的進(jìn)行，可以不斷提供中和用的堿度及反應(yīng)用的銨離子。氨同溶于水中的亞硫酸、硫酸氫銨和亞硫酸氫銨起反應(yīng)。

D：中和吸收的SO2

SO2極易與堿性物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成亞硫酸鹽。堿過剩時(shí)生成正鹽;SO2過剩時(shí)形成酸式鹽。

SO2 + NH4OH→ NH4HSO3 (5)

SO2 + 2NH4OH →(NH4)2SO3 + H2O (6)

由于反應(yīng)(5)、(6)的進(jìn)行，可以使SO2可被吸收。

E：吸收的(亞)硫酸(氫)銨氧化成硫酸(氫)銨

亞硫酸鹽不穩(wěn)定，可被煙氣及氧化空氣中的氧氣氧化成穩(wěn)定的硫酸鹽。

2 NH4HSO3 + O2 → 2NH4HSO4 (7)

2(NH4)2SO3 + O2 →2(NH4)2SO4 (8)

F：硫酸銨溶液濃縮后結(jié)晶析出硫酸銨固體

硫酸銨 + 水 → 硫酸銨固體 + 水蒸汽

G：脫硝功能

氨法脫硫在脫出二氧化硫的同時(shí)，對(duì)氮氧化物也有的脫除效果，其反應(yīng)原理如下：

煙氣中氮氧化物(NOx)主要以NO(占NOx的90)形式存在，其次是NO2、N2O5等。在溫度下，NO 在空氣中部分氧化成NO2，建立如下平衡：

NO+ 1/2O2 = NO2

在溫度的水溶液中，亞硫酸銨(NH4)2SO3與水中溶解的NO2反應(yīng)生成(NH4)2SO4 與N2，建立如下平衡：

2(NH4)2SO3 + NO2 = 2(NH4)2SO4 + 1/2N2 ↑

亞硫酸銨(NH4)2SO3與水中溶解的NO反應(yīng)生成(NH4)2SO4與N2，建立如下平衡：

(NH4)2SO3+ NO= (NH4)2SO4+ 1/2N2↑

亞硫酸氫銨NH4HSO3與水中溶解的NO2反應(yīng)生成NH4HSO4 與N2，建立如下平衡：

4NH4HSO3+2NO2→4NH4HSO4+N2↑