- •Введение
- •1.Охрана окружающей среды от вредных выбросов и способы их подавления
- •1.1 Характеристика выбросов от тэс и котельных и проблема охраны окружающей среды.
- •Обезвреживание вредных выбросов
- •Постановка задачи исследования
- •2. Основы рабочего процесса в противоточном полом скруббере-абсорбере
- •2.1 Процессы взаимодействия твердых частиц с каплями жидкости
- •2.2. Повышение степени очистки от диоксида серы при использовании щелочных свойств золы.
- •Процессы, происходящие в жидкой фазе.
Процессы, происходящие в жидкой фазе.
Процессы происходящие в газовой фазе в аппаратах мокрой очистки достаточно подробно описаны в литературе /1, 21, 24, 25 и др./. Поэтому в данном разделе особое внимание будет уделено описанию процессов, протекающих в жидкой фазе, так как в большинстве интересующих нас случаев они являются определяющими с точки зрения улавливания вредных компонентов из дымовых газов.
При растворении двуокиси серы в воде, часть растворенного газа вступает в реакцию с молекулами растворителя - воды с образованием неустойчивой сернистой кислоты, которая в водном растворе частично может диссоциировать на ионы /21, 22/:
SO2+H2O H2SO3 H++HSO3- H++SO32- (2.2.9)
Обратимый характер поглощения SO2 водой ограничивает ее растворимость. Поглощенная двуокись серы присутствует в растворе в виде физически растворенной двуокиси серы, не диссоциированной сернистой кислоты и ионов HSO3- и SO32-. В отсутствии других химически активных поглотителей двуокиси серы в воде, эти четыре вида серы, перешедших в раствор и будут определять степень извлечения SO2 из газовой фазы. Содержание ионов HSO3- и SO32- в значительной степени будет зависеть от температуры и водородного показателя раствора рН. Если водородный показатель не превышает 5, то согласно /21, 22/, вторая степень диссоциации сернистой кислоты отсутствует, тогда общая концентрация всех видов двуокиси серы в растворе будет равна:
, (2.2.10)
Если водородный показатель не превышает 7, то необходимо учитывать вторую степень диссоциации сернистой кислоты. Общее содержание всех модификаций двуокиси серы тогда определяется как:
(2.2.11)
где - концентрация физически растворенной двуокиси серы; – концентрация недиссоциированной сернистой кислоты; - концентрация ионов, продиссоциировавших по первой ступени; - концентрация ионов, продиссоциировавших по второй ступени.
Следует заметить, что при рН ≤ 5 дополнительную концетрацию ионов водорода, возникших вследствие диссоциации сернистой кислоты по первой ступени, можно определить: .
Суммарную концентрацию ионов водорода, определяющую рН раствора можно найти как:
(2.2.12)
где - концентрация ионов водорода в отсутствие диссоциации сернистой кислоты.
Таким образом, на основе теории электролитической диссоциации, согласно /22/, выражение для расчета общей концентрации всех видов двуокиси серы в водном растворе при рН ≤ 5 можно пред ставить в виде:
(2.2.13)
где - суммарная концентрация ионов водорода, моль/л, определяется из выражения – константа диссоциации H2SO3 по первой ступени, моль/л.
Во втором случае, при рН ≤ 7 следует учитывать вторую ступень диссоциации сернистой кислоты, вследствие которой общая концентрация ионов водорода в растворе увеличится:
(2.2.14)
Общая концентрация всех модификаций двуокиси серы в растворе тогда будет:
, (2.2.15)
где К2 - константа второй ступени диссоциации сернистой кислоты, моль-л.
В случае, когда рН>7, то водный раствор будет щелочным и процессы, происходящие при абсорбции таким раствором следует рассматривать с учетом химических реакций.
При растворении двуокиси серы в водном растворе, содержащим поглотители (основания, соли кислот, основных солей и др.) в орошающей воде кроме ионов , , H+ и OH-, могут присутствовать ионы металлов Me+(в данном случае преимущественно Сa2+), анионы кислот А-( обуславливающие щелочность раствора). При этом следует иметь ввиду, что содержание ионов кальция Ca2+ можно определить по общему содержанию щелочных ионов (OH-, , ). Общее содержание связанной и несвязанной двуокиси серы в таком растворе, согласно указаниям /22/, можно принять равным:
(2.2.16)