一種脫硫副產(chǎn)物硫酸鎂溶液連續(xù)濃縮純化的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種煙氣污染物資源化處理技術(shù)，旨在提供一種氧化鎂脫硫副產(chǎn)物-硫酸鎂溶液的連續(xù)濃縮純化方法。在脫硫循環(huán)吸收液中引出一部分硫酸鎂溶液，加入助濾劑后過濾。過濾后的溶液返回脫硫塔中，利用高溫?zé)煔獾慕^熱蒸發(fā)，使得稀硫酸鎂溶液中的水份被汽化，硫酸鎂溶液得以濃縮，當(dāng)硫酸鎂濃度達(dá)到20~25%以上后，引出一部分硫酸鎂溶液通過常規(guī)的冷卻結(jié)晶或蒸發(fā)結(jié)晶，經(jīng)分離，就可得到純度99%以上的七水硫酸鎂，從而實(shí)現(xiàn)了硫元素的資源化，降低了氧化鎂脫硫工藝的脫硫費(fèi)用。
【專利說明】一種脫硫副產(chǎn)物硫酸鎂溶液連續(xù)濃縮純化的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及環(huán)境保護(hù)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種基于氧化脫硫副產(chǎn)物-硫酸鎂溶液的連續(xù)濃縮純化方法。
【背景技術(shù)】
[0002]我國(guó)是燃煤大國(guó)，煤炭占一次能源消費(fèi)總量的75%。能源的大量消耗造成了嚴(yán)重的大氣環(huán)境污染，其中最突出的是SO2和NOx排放造成的酸雨危害，以及NOx造成的臭氧層破壞和光化學(xué)煙霧。根據(jù)國(guó)家環(huán)保部2010年2月6日公布的《第一次全國(guó)污染源普查公報(bào)》顯示，2007年度，我國(guó)二氧化硫排放量為2320.00萬噸，煙塵1166.64萬噸，氮氧化物1797.70萬噸，大氣污染治理任務(wù)十分艱巨。目前，我國(guó)二氧化硫排放總量居世界首位，酸雨和二氧化硫污染造成的經(jīng)濟(jì)損失每年在1000億元以上。近年來，國(guó)家先后出臺(tái)多項(xiàng)旨在強(qiáng)力推進(jìn)SO2減排的措施，緩解二氧化硫排放增長(zhǎng)勢(shì)頭的政策法規(guī)，火電廠積極行動(dòng)，或興建FGD裝置，或更換潔凈燃料，或采用清潔燃燒技術(shù)，或關(guān)、停老、小機(jī)組，使多年來扶搖直上的SO2排放總量初步有所遏制。
[0003]石灰石/石膏法(WFGD)是目前煙氣脫硫的主流工藝，推行此工藝雖符合循環(huán)經(jīng)濟(jì)思想，但我國(guó)富產(chǎn)石膏，工藝回收產(chǎn)品難以銷售，經(jīng)濟(jì)性差。而且石灰/石膏法基本上沒有脫硝效果，為了達(dá)到脫硝效果，采用了 WFGD+SCR技術(shù)，即濕法脫硫工藝和選擇性催化還原工藝相組合，完成煙氣中SO2和NOx的脫除?，F(xiàn)有工藝有許多優(yōu)點(diǎn)，能夠滿足環(huán)境保護(hù)的要求，但不足之處是投資和運(yùn)行成本高，脫硫副產(chǎn)物如硫酸鈣等價(jià)值低，甚至還帶來二次污染問題。因此，開發(fā)低投資、低成本的脫硫技術(shù)，實(shí)現(xiàn)脫硫副產(chǎn)物資源化是燃煤污染物控制新技術(shù)的發(fā)展方向。
[0004]氧化鎂濕法煙氣脫硫，具有脫硫效率高，操作簡(jiǎn)單，不易結(jié)垢等優(yōu)點(diǎn)。從1972年開始美國(guó)建立第一套工業(yè)裝置至今，全世界采用不同形式鎂法煙氣脫硫的電廠規(guī)模在10 -340 MW的工業(yè)裝置已超過100套。經(jīng)過近40年的實(shí)踐考驗(yàn)，鎂法煙氣脫硫技術(shù)已日趨成熟，是目前成熟度僅次于鈣法的脫硫技術(shù)。隨著該技術(shù)基礎(chǔ)研究和應(yīng)用開發(fā)的不斷深入，勢(shì)必為該工藝工程問題的進(jìn)一步改進(jìn)和創(chuàng)新完善提供依據(jù)。國(guó)內(nèi)外運(yùn)行實(shí)踐表明，只要能提供來源充足、質(zhì)量可靠的鎂質(zhì)資源，又因地制宜地采用經(jīng)濟(jì)合理的處理回收工藝，鎂法煙氣脫硫技術(shù)必將得到進(jìn)一步的發(fā)展和更加廣泛的應(yīng)用。然而，由于氧化鎂脫硫技術(shù)中形成的副產(chǎn)物是亞硫酸鎂，其在水溶液中的溶解度很小，在35°C時(shí)，只有0.846%(wt)。亞硫酸鎂固體的存在，不但使得脫硫管線易堵，同時(shí)也容易包裹在氧化鎂晶體的外面，降低了脫硫劑氧化鎂的使用效率，造成脫硫成本提高。因此，需要將亞硫酸鎂氧化成硫酸鎂，對(duì)于脫硫產(chǎn)物亞硫酸鎂轉(zhuǎn)化為硫酸鎂的方式，除CN102078750A用濃硫酸和亞硫酸鎂反應(yīng)得到硫酸鎂和SO2夕卜，大部分技術(shù)采用鼓入空氣等強(qiáng)制氧化手段將其氧化為硫酸鎂。由于國(guó)家對(duì)硫酸鎂溶液的排放還沒有強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)，因此，很多企業(yè)用氧化鎂脫硫后形成2%左右的硫酸鎂溶液就直接外排了。
[0005]隨著國(guó)家環(huán)保政策的日趨嚴(yán)格，硫酸鎂溶液將不能直接排放。因此，需要將脫硫后的稀硫酸鎂溶液中硫酸鎂以晶體方式脫除出來，生成七水硫酸鎂產(chǎn)品。如CN100335154C公開了一種氧化鎂煙氣脫硫及產(chǎn)物濃漿法回收工藝，將循環(huán)吸收液中的亞硫酸鎂濃漿液引出一部分到調(diào)溫氧化槽中，用蒸汽直接加熱調(diào)節(jié)氧化槽中亞硫酸鎂溶液溫度和保溫，然后鼓入空氣進(jìn)行氧化，氧化液經(jīng)過濾后，濾液進(jìn)入結(jié)晶槽中通過冷卻結(jié)晶析出七水硫酸鎂。
[0006]因此，常規(guī)的氧化鎂脫硫工藝中，具有亞硫酸鎂氧化為硫酸鎂的時(shí)間長(zhǎng)、功耗高，硫酸鎂溶液濃度低、提濃能耗高等缺點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明目的在于，克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種氧化鎂脫硫副產(chǎn)物-硫酸鎂溶液的連續(xù)濃縮純化方法，能夠經(jīng)濟(jì)地獲得高純硫酸鎂結(jié)晶，使得脫硫運(yùn)行費(fèi)用降低，從而經(jīng)濟(jì)有效地解決已有工藝存在的問題。
[0008]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案:
本發(fā)明提出基于氧化鎂脫硫副產(chǎn)物-硫酸鎂溶液的連續(xù)濃縮純化方法，在脫硫塔中利用氧化鎂漿料進(jìn)行脫硫，生成亞硫酸鎂，在脫硫塔底部的亞硫酸鎂溶液中，加入催化劑，通入空氣進(jìn)行催化氧化，大大提高了亞硫酸鎂的氧化速度和轉(zhuǎn)化率，在循環(huán)吸收液中引出一部分硫酸鎂溶液，加入助濾劑后過濾。過濾后的溶液返回脫硫塔中，利用高溫?zé)煔獾慕^熱蒸發(fā)，使得稀硫酸鎂溶液中的水份被汽化，硫酸鎂溶液得以濃縮，硫酸鎂濃度達(dá)到25%以上后，引出一部分硫酸鎂溶液通過常規(guī)的冷卻結(jié)晶或蒸發(fā)結(jié)晶，經(jīng)分離，可得到純度99%以上的七水硫酸鎂，從而實(shí)現(xiàn)了硫元素的資源化，降低了氧化鎂脫硫工藝的脫硫費(fèi)用。
[0009]本發(fā)明所說的一種快速氧化亞硫酸鎂的方法，其包括如下步驟:
(I)氧化鎂粉末自管線10、水自管線11進(jìn)入熟化配料槽9中，加熱熟化氧化鎂漿料，氧化鎂漿料濃度一般取10%~20%左右。
[0010](2)熟化后的氧化鎂漿料自配料槽9進(jìn)入脫硫塔3的底部，漿料的加入量使得
化鎂/nS02 ( 1-1 (摩爾比)。
[0011](3)來自鍋爐、經(jīng)過除塵的煙氣自管線I從下部進(jìn)入脫硫塔3。
[0012](4)在脫硫塔3的底部溶液中，經(jīng)鼓風(fēng)機(jī)20通入空氣氧化。
[0013](5)溶液經(jīng)循環(huán)泵6通過管線7進(jìn)入脫硫塔3的上部進(jìn)行脫硫，脫硫后的煙氣經(jīng)除霧器4后自管線5排入煙囪或直接排向空中。一部分溶液從管線8進(jìn)入緩沖槽12中，自管線13加入助濾劑硅藻土后，用泵14輸送到液固分離器15中，清液進(jìn)入濾液槽16中，固體雜質(zhì)經(jīng)管線21排出。
[0014](6)濾液槽16中的硫酸鎂溶液經(jīng)泵17通過管線18返回脫硫塔3的底部，利用煙氣的蒸發(fā)，將脫硫塔塔釜的硫酸鎂溶液濃度增濃至20%~40%，將一部分吸收液通過管線19排出，進(jìn)入后續(xù)工段。
[0015](7)通過管線19排出的、濃度20%~40%的硫酸鎂溶液，經(jīng)常規(guī)的方法結(jié)晶得到七水硫酸鎂晶體。
[0016](8)為了保持脫硫塔3塔釜的液位穩(wěn)定，通過管線2加入補(bǔ)充水。
[0017]所說的脫硫塔為噴淋塔或填料塔。
[0018]采用上述技術(shù)方案煙氣脫硫率可達(dá)96%以上?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0019]圖1為硫酸鎂溶液連續(xù)濃縮純化的方法流程示意圖。
[0020]圖1中部分符號(hào)說明如下:
3 —脫硫塔，4 一除霧器，6-吸收液循環(huán)泵，9 一氧化鎂漿料槽、12-緩沖槽，14-過濾泵，16-濾液槽、17-濾液泵、20-鼓風(fēng)機(jī)。
[0021]
【具體實(shí)施方式】
[0022]本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的:
在熟化配料槽中加入氧化鎂，加入補(bǔ)充水，配好的漿料進(jìn)入脫硫塔的底部，氧化鎂漿料濃度一般取10%?20%左右，η氧化鎂/(nSQ2) ( 1.1 (摩爾比)。
[0023]來自鍋爐風(fēng)機(jī)的煙氣經(jīng)過除塵后，進(jìn)入脫硫塔的下部。循環(huán)的吸收液從上部噴入脫硫塔中，液氣比< 6 L/m3。在脫硫塔底部溶液中，用空氣壓縮機(jī)(或鼓風(fēng)機(jī))通入空氣對(duì)亞硫酸鎂進(jìn)行催化氧化。循環(huán)吸收液引出一部分溶液進(jìn)入到緩沖槽中，加入絮凝助濾劑硅藻土后，用液固分離器進(jìn)行分離，不溶性雜質(zhì)被除掉，清液進(jìn)入濾液槽中，濾液返回吸收塔，利用高溫?zé)煔獾慕^熱蒸發(fā)，溶液中硫酸鎂的濃度不斷提高，當(dāng)濾液中硫酸鎂濃度增濃至20%?40%，將一部分濾液通過泵引出，進(jìn)入后續(xù)的工段，通過常規(guī)的結(jié)晶分離手段，析出MgSO4.7H20晶體，經(jīng)過濾、干燥，分別得到七水硫酸鎂產(chǎn)品。
[0024]經(jīng)過脫硫后的煙氣從脫硫塔的頂部經(jīng)除霧器除霧后排入鍋爐的煙囪。
[0025]這樣含SO2煙氣得到了治理，回收了 SO2的副產(chǎn)品，變廢為純度大于99%、附加值較高的硫酸鎂產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)了廢氣脫硫資源化過程的價(jià)值最大化，大大降低了脫硫費(fèi)用。而且脫硫都基于氧化鎂，氧化鎂在我國(guó)資源豐富、價(jià)格低，在一個(gè)塔內(nèi)完成脫硫、氧化、濃縮任務(wù)，流程簡(jiǎn)單、設(shè)備投資低、系統(tǒng)阻力低，風(fēng)機(jī)的功耗低。
[0026]下面通過實(shí)施例對(duì)本作進(jìn)一步闡述，其目的僅在于更好理解本發(fā)明的內(nèi)容。因此，所舉之例并不限制本發(fā)明的保護(hù)范圍:
實(shí)施例1
煙氣條件:170000Nm3/h，SO2濃度1200mg/Nm3，溫度150°C。氧化鎂漿料濃度10%，體積87m3。
[0027]煙氣進(jìn)入脫硫塔(脫硫塔為噴淋塔)，吸收液從上部噴入塔內(nèi)，吸收液中加有催化齊U，吸收液流量為1500t/h。塔頂出口的煙氣中SO2含量為30mg/Nm3，脫硫率為97.5%，。經(jīng)過脫硫后，煙氣經(jīng)除霧器除霧后從塔頂進(jìn)入煙?。20h后，得到了含硫酸鎂25%的溶液。抽出一部分吸收液，經(jīng)蒸發(fā)濃縮、降溫后，硫酸鎂結(jié)晶析出，經(jīng)過濾、干燥得到七水硫酸鎂，含量 99.5%ο
[0028]實(shí)施例2
煙氣條件:6500Nm3/h，SO2濃度2286mg/Nm3)，溫度140°C。氧化鎂漿料濃度10%，體積3.0m3。
煙氣進(jìn)入脫硫塔(脫硫塔為噴淋塔)吸收液從上部噴入塔內(nèi)，吸收液中加有催化劑，吸收液流量為lot/h。塔頂出口的煙氣中SO2含量為40mg/Nm3，脫硫率為98.2%。經(jīng)過脫硫后，煙氣經(jīng)除霧器除霧后從塔頂進(jìn)入煙囪。47h后，得到了含硫酸鎂23.6%的溶液。抽出一部分吸收液，經(jīng)蒸發(fā)濃縮、降溫后，硫酸鎂結(jié)晶析出，經(jīng)過濾、干燥得到七水硫酸鎂。
[0029]實(shí)施例3
煙氣條件:45000NmVh，SO2濃度914mg/Nm3，溫度160°C。氧化鎂漿料濃度15%，體積7m3。
[0030]煙氣進(jìn)入脫硫塔(脫硫塔為噴淋塔)，吸收液從上部噴入塔內(nèi)，吸收液中加有催化齊U，吸收液流量為30t/h。塔頂出口的煙氣中SO2含量為20mg/Nm3，脫硫率為97.8%。經(jīng)過脫硫后，煙氣經(jīng)除霧器除霧后從塔頂進(jìn)入煙?。21h后，得到了含硫酸鎂22.6%的溶液。抽出一部吸收液，經(jīng)常規(guī)的結(jié)晶分離，得到七水硫酸鎂，含量99.4%。
【權(quán)利要求】
1.一種脫硫副產(chǎn)物硫酸鎂溶液連續(xù)濃縮純化的方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)在脫硫塔塔釜的循環(huán)液中加入催化劑，通入空氣進(jìn)行亞硫酸鎂的快速催化氧化； (2)脫硫循環(huán)液經(jīng)循環(huán)泵進(jìn)入脫硫塔的上部進(jìn)行脫硫，脫硫后的煙氣經(jīng)除霧器后排入煙囪或直接排向空中； (3)—部分溶液進(jìn)入緩沖槽中，加入助濾劑硅藻土后，用泵輸送到液固分離器中，清液進(jìn)入濾液槽中，固體雜質(zhì)排出，硫酸鎂溶液得到了純化； 濾液槽中的硫酸鎂溶液返回脫硫塔的底部，利用煙氣的蒸發(fā)，將脫硫塔塔釜的硫酸鎂溶液濃度增濃至20%~40%，將一部分吸收液排出，進(jìn)入后續(xù)工段； (4)從脫硫塔底部抽出的一部分吸收液，采用常規(guī)的結(jié)晶分離，得到七水硫酸鎂。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，其中所說的脫硫塔為噴淋塔或填料塔。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所說的一種脫硫副產(chǎn)物硫酸鎂溶液連續(xù)濃縮純化的方法，包括如下步驟: (1)氧化鎂粉末自管線10、水自管線11進(jìn)入熟化配料槽9中，加熱熟化氧化鎂漿料，氧化鎂漿料濃度一般取10%~20%左右； (2)熟化后的 氧化鎂漿料自配料槽9進(jìn)入脫硫塔3的底部，漿料的加入量使得nS02≤1.1 (摩爾比)； (3)來自鍋爐、經(jīng)過除塵的煙氣自管線I從下部進(jìn)入脫硫塔3; (4)在脫硫塔3的底部溶液中，經(jīng)鼓風(fēng)機(jī)20通入空氣氧化； (5)溶液經(jīng)循環(huán)泵6通過管線7進(jìn)入脫硫塔3的上部進(jìn)行脫硫，脫硫后的煙氣經(jīng)除霧器4后自管線5排入煙囪或直接排向空中； (6)—部分溶液從管線8進(jìn)入緩沖槽12中，自管線13加入助濾劑硅藻土后，用泵14輸送到液固分離器15中，清液進(jìn)入濾液槽16中，固體雜質(zhì)經(jīng)管線21排出； (7)濾液槽16中的硫酸鎂溶液經(jīng)泵17通過管線18返回脫硫塔3的底部，利用煙氣的蒸發(fā)，將脫硫塔塔釜的硫酸鎂溶液濃度增濃至20%~40%，將一部分吸收液通過管線19排出，進(jìn)入后續(xù)工段； (8)通過管線19排出的、濃度20%~40%的硫酸鎂溶液，經(jīng)常規(guī)的方法結(jié)晶得到七水硫酸鎂晶體； (9)為了保持脫硫塔3塔釜的液位穩(wěn)定，通過管線2加入補(bǔ)充水。
【文檔編號(hào)】B01D53/50GK103990360SQ201410079344
【公開日】2014年8月20日 申請(qǐng)日期:2014年3月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月6日
【發(fā)明者】方云進(jìn), 江建軍, 鄒建, 倪瓊, 湯濤, 殷志祥, 黃驊, 沈達(dá), 范大鴻, 沙驍, 周澄, 李強(qiáng), 郭葉書, 姚承宗, 褚紅娟, 朱建華 申請(qǐng)人:華東理工大學(xué), 南通醋酸纖維有限公司