火电厂烟气脱硫技术理论与原理

一)二氧化硫的物化特性

硫的氧化物有5种:SO、S203、S02、S03、S04。其中最重要的是SO2和SO3。

1.二氧化硫

S02是无色有强烈刺激性气味的气体。S02的基本性质见表1 - 1,不同温度下S02的物理性质见表1-1, S02在水中的溶解度见表1 - 2。

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S02分子结构为角状,0-S-0键角12°,S-0键长0.143nm。分子中的S原子呈SP2杂化态,在不成键的杂化轨道中有一对孤电子对。两个S-0键具有双键特征。在S02分子中,S的氧化值为+4,介于其最低和最高氧化值(-2和+6)之间。因此,S02既可作为氧化剂,也可用作还原剂,不过主要是还原性。

S02易溶于水,根据对S02水溶液的光谱研究,认为其中主要物质为各种水合物S02·nH20,根据不同浓度、温度和pH值,存在的离子有H3O+、HS03-、S2O52-,还有痕量的S032-。在常温下,1体积水可溶解40体积S02,约相当于质量分数为10%的溶液,呈弱酸性。

S02+ H20 = H2S03

亚硫酸的酸性远比硫酸弱,在水溶液中,除H+和HS03-T外,只有少量的SO32-。

H2S03 = H+ + S03      K1=1.7x 10-2"

HS03" = H+ +S032-    K2=5.6x10-8

亚硫酸是二元酸,与碱作用生成酸式盐和正盐两种,分别称为亚硫酸氢盐和亚硫酸盐(MHS03,M2S03,M为一价金属元素)。在亚硫酸盐中,除了碱金属和铵的盐以外,几乎所有其他正盐均难溶于水,而所有的酸式盐都易溶于水。与S02类似,亚硫酸和亚硫酸盐的氧化性不及还原性突出,而亚硫酸盐的还原性比亚硫酸强,空气中的氧就能将它氧化成硫酸盐。


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2.三氧化硫

S03是由S02催化氧化而得。它是无色的易挥发固体,熔点为16.8℃,沸点为44.84℃,密度在-10℃时为2.29g/cm3,20℃时为1.92g/cm3。S03蒸气状态下分子结构为平面三角形,键角120°,S-0键长0.143nm,具有双键特征,其中原子呈sp2杂化态。固体S03有两种形态:纤维状(S03)n和冰状结构的三聚体(S03 )3。

S03是强氧化剂,因其中S原子处于最高氧化态(+6)。S03能与不溶解的碱性或两性氧化物作用,生成可溶性盐。

S03与水作用生成H2S04,同时放出大量热:

S03 + H20 → H2S04 + 79.55kJ

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