CN102357329A - 一种烧结烟气脱硫贫液复苏工艺 - Google Patents

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刘潘
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邹维嘉
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Abstract

本发明提供了一种烧结烟气脱硫贫液复苏工艺。该烧结烟气脱硫贫液复苏工艺包括以下步骤：a)将SO2气体被解吸出的烧结烟气脱硫贫液进行沉降以除去所述脱硫贫液中的悬浮物；b)向步骤a中得到的溶液中加入碱性氢氧化物以将溶液中的部分金属阳离子形成沉淀除去；c)利用NaOH调节在步骤b中得到的溶液中Na+和SO4 2-的浓度使Na+和SO4 2-的摩尔浓度比在1.4-2∶1的范围内；d)将步骤c中得到溶液冷却至0℃-10℃的温度范围内以将溶液中的Na+和SO4 2-结晶形成芒硝除去；e)将步骤d中得到的溶液通过阴离子交换树脂以除去溶液中的部分阴离子，从而得到复苏溶液。根据本发明的工艺可以使烧结烟气脱硫贫液得到有效的复苏，并可以防止离子交换树脂的板结。

Description

一种烧结烟气脱硫贫液复苏工艺
技术领域
本发明涉及烧结烟气脱硫领域，具体地讲，涉及一种烧结烟气脱硫贫液复苏工艺。
背景技术
烧结烟气是冶金行业中混合料在高温烧结成型过程中产生的废气。烧结烟气中含有大量的SO2气体，同时含有大量粉尘、SO3气体、氮氧化物、含氯化合物和金属化合物等成分。若不对烟气中的SO2气体进行处理，而将烧结烟气直接排放到大气中，则会对环境造成巨大的影响。
烟气脱硫技术是控制烟气中的SO2气体进入大气中的重要技术。目前烟气脱硫技术主要包括石灰石-石膏法、旋转喷雾干燥法、电子束辐射法、脉冲电晕等离子法等。而在众多烟气脱硫方法中，吸收液循环吸收法是一种综合利用较好的烟气脱硫方法。
吸收液循环吸收法的整个系统包括二氧化硫吸收系统和二氧化硫解吸系统。在二氧化硫吸收系统中，含有大量SO2气体、大量粉尘、SO3气体、氮氧化物、含氯化合物和金属化合物等成分的烟气与脱硫溶液(吸收液)接触，从而烟气中的SO2气体、粉尘、SO3气体、氮氧化物、含氯化合物和金属化合物等成分进入脱硫溶液形成含有大量SO2的“富液”；在二氧化硫解吸系统中，含有上述成分的富液解吸出SO2气体，SO2气体得到回收利用。这样，SO2气体被解吸出的烧结烟气脱硫溶液含有大量的悬浮物、金属离子、SO4 2-、Cl-、NO3 -等，使得脱硫溶液变成不含SO2且被悬浮物、金属离子、SO4 2-、Cl-、NO3 -等劣化的“贫液”。为了使劣化的脱硫贫液在整个系统中继续用于循环吸收烧结烟气，需要对脱硫贫液进行复苏，使其中的大量的悬浮物、金属离子、SO4 2-离子、Cl-、NO3 -等除去或部分地除去，以便于在二氧化硫吸收系统中用于吸收烟气。
目前，主要利用离子交换树脂对脱硫贫液进行复苏。在利用离子交换树脂对脱硫贫液进行复苏的情况下，离子交换树脂既作为脱硫贫液中的悬浮物等的过滤器，又用于脱除脱硫贫液中的SO4 2-、Cl-、NO3 -等。脱硫贫液中的悬浮物以及Fe3+、Cu2+、Mg2+、Pb2+等金属离子形成的沉淀会造成离子交换树脂的板结。同时，在高浓度SO4 2-的存在下，离子交换树脂不能有效地脱除脱硫贫液中的Cl-和NO3 -，造成脱硫溶液中Cl-和NO3 -的积累，另外，利用离子交换树脂对脱硫贫液进行复苏时，大量的金属离子因不能被离子交换树脂除去而会在脱硫溶液中富集，这些都会使脱硫溶液的吸收效果劣化。
发明内容
为了克服现有技术中的上述和/或其他问题，提供一种能够将脱硫贫液中的悬浮物、金属离子、SO4 2-、Cl-、NO3 -等有效地除去的烧结烟气脱硫贫液复苏工艺。
根据本发明的一方面，一种烧结烟气脱硫贫液复苏工艺可以包括以下步骤a)将SO2气体被解吸出的烧结烟气脱硫贫液进行沉降以除去所述脱硫贫液中的悬浮物；b)向步骤a中得到的溶液中加入碱性氢氧化物以将溶液中的部分金属阳离子形成沉淀除去；c)利用NaOH调节在步骤b中得到的溶液中Na+和SO4 2-的浓度使Na+和SO4 2-的摩尔浓度比在1.4-2∶1的范围内；d)将步骤c中得到溶液冷却至0℃-10℃的温度范围内以将溶液中的Na+和SO4 2-结晶形成芒硝除去；e)将步骤d中得到的溶液通过阴离子交换树脂以除去溶液中的部分阴离子，从而得到复苏溶液。
根据本发明的另一方面，一种烧结烟气脱硫贫液复苏工艺可以包括以下步骤：a)将SO2气体被解吸出的烧结烟气脱硫贫液进行沉降以除去所述脱硫贫液中的悬浮物；b)向步骤a中得到的溶液中加入碱性氢氧化物以将溶液中的部分金属阳离子形成沉淀除去；c)利用NaOH调节在步骤b中得到的溶液中Na+和SO4 2-的摩尔浓度使Na+和SO4 2-的摩尔浓度比在1.4-2∶1的范围内；d)将步骤c中得到溶液冷却至0℃-10℃的温度范围内以将溶液中的Na+和SO4 2-结晶形成芒硝除去；e)将步骤d中得到溶液的一部分通过离子交换树脂以除去溶液中的部分阴离子；f)将步骤e中得到的溶液与在步骤d中得到溶液的另一部分混合，从而得到复苏溶液。步骤d中得到的溶液的所述一部分的可以是在步骤d中得到的溶液总量的30％-100％。
根据本发明的另一方面，一种烧结烟气脱硫贫液复苏工艺可以包括以下步骤：a)将SO2气体被解吸出的烧结烟气脱硫贫液进行沉降以除去所述脱硫贫液中的悬浮物；b)向步骤a中得到的溶液中加入碱性氢氧化物以将溶液中的部分金属阳离子形成沉淀除去；c)利用NaOH调节在步骤b中得到溶液的一部分中的Na+和SO4 2-的摩尔浓度使Na+和SO4 2-的摩尔浓度比在1.4-2∶1的范围内；d)将步骤c中得到的溶液冷却至0℃-10℃的温度范围内以将溶液中的Na+和SO4 2-结晶形成芒硝除去；e)将步骤d中得到的溶液通过阴离子交换树脂以除去溶液中的部分阴离子；f)将步骤e中得到的溶液与在步骤b中得到溶液的另一部分混合，从而得到复苏溶液。步骤b中得到的溶液的所述一部分可以是在步骤b中得到的溶液总量的30％-100％。
在步骤a中可以加入沉降剂。沉降剂可以为硅藻土。
可以将在步骤a中沉降得到的悬浮物进行板框压滤，板框压滤得到的溶液与在步骤a中得到的溶液混合。
还可以在步骤b中加入二乙基二硫代氨基甲酸钠。碱性氢氧化物与二乙基二硫代氨基甲酸钠的重量比可以为1∶0.07至1∶0.15。
碱性氢氧化物可以为NaOH、KOH、浓氨水、Ca(OH)2或它们的任意组合。
在步骤b中可以利用碱性氢氧化物将溶液的pH值控制在9-11的范围内。
可以将在步骤b中得到的金属阳离子沉淀进行板框压滤，板框压滤得到的溶液与在步骤b中得到的溶液混合。
可以在同一板框压滤机中对在步骤a中得到的沉降物和在步骤b中得到的金属阳离子沉淀物进行板框压滤，压滤所得到的溶液与步骤a中得到的溶液进行混合。
在步骤c中可以利用NaOH调节溶液中Na+和SO4 2-的摩尔浓度使Na+和SO4 2-的摩尔浓度比在1.6-2∶1的范围内。
可以将步骤c中得到溶液冷却至5℃-10℃的温度范围内以将溶液中的Na+和SO4 2-结晶形成芒硝除去。
本发明的工艺在脱硫贫液进入离子交换树脂之前，将脱硫贫液中的悬浮物、金属离子和SO4 2-有效地除去，从而避免了脱硫贫液进入离子交换树脂中引起离子交换树脂的板结的缺陷，并且能够将脱硫贫液中的氯离子和硝酸根离子通过离子交换树脂有效地除去。
附图说明
图1是根据本发明的烧结烟气脱硫贫液复苏工艺的流程图。
图2和图3是根据本发明的变型得到的烧结烟气脱硫贫液复苏工艺的流程图。
具体实施方式
为了使吸收液循环吸收法中的脱硫溶液能够被循环利用并且使SO2被解吸出的脱硫贫液能够再次有效地吸收SO2，本发明的工艺在脱硫贫液进入二氧化硫吸收系统之前对脱硫贫液进行了复苏，使脱硫贫液中的悬浮物、金属离子、SO4 2-以及Cl-和NO3 -依次除去。
脱硫贫液中的悬浮物主要来源于烧结烟气中的粉尘，悬浮物包括SiO2、TiO2、硫酸铝钙、硫酸钙、亚硫酸钙等。金属离子主要为由Ca、Mg、Fe、Pb、Al、Cr、Ti、Cu等金属元素形成的离子。
下面将参照附图和具体实施例来详细地描述本发明的示例性实施例。
图1是根据本发明的烧结烟气脱硫贫液复苏工艺的流程图。
参照图1，首先将SO2气体被解吸出的烧结烟气脱硫贫液在沉降槽中进行静止沉降，以将脱硫贫液中的悬浮物除去。脱硫贫液在沉降槽中分层，其中，上层为清液，下层为悬浮物。这里，可以对下层悬浮物进行板框压滤，压滤得到的溶液可以与上层清液混合。此外，在悬浮物的沉降过程中可以加入诸如硅藻土的沉降剂以加速悬浮物的沉降。然后，向上述步骤中得到的悬浮物被除去的溶液中加入碱性氢氧化物，以将溶液中的部分金属阳离子形成沉淀除去。这里可以使用NaOH、KOH、浓氨水、Ca(OH)2或它们的任意组合将溶液的pH值控制在9-11的范围内，以便于部分金属离子形成氢氧化物固体。这里优选地采用NaOH来调节溶液的pH值，以免带入新的阳离子杂质。
优选地，将二乙基二硫代氨基甲酸钠与碱性氢氧化物一起加入所述悬浮物被除去的溶液中，以最大化地降低溶液中金属元素的含量。二乙基二硫代氨基甲酸钠能够增强金属离子在碱性介质中的沉淀能力，同时，二乙基二硫代氨基甲酸钠能与金属离子形成稳定性更强的有机螯合物沉淀。因此，通过将碱性氢氧化物与二乙基二硫代氨基甲酸钠和碱性氢氧化物一起加入，能够最大化地降低溶液中的杂质浓度。这里，碱性氢氧化物与二乙基二硫代氨基甲酸钠的重量比可以为1∶0.07至1∶0.15。
可以采用静止沉降的方式使形成的氢氧化物固体与溶液分离。可以对从溶液分离出的氢氧化物固体进行板框压滤，压滤得到溶液可以与氢氧化物固体被除去的溶液混合。
在上述的步骤中，可以在同一板框压滤机中对悬浮物的沉降物和金属阳离子沉淀物进行板框压滤，压滤所得到的溶液可以与悬浮物被除去的溶液进行混合。这样，可以简化工艺流程。
然后，利用NaOH调节溶液中Na+和SO4 2-的浓度使Na+和SO4 2-的摩尔浓度比在1.4-2∶1的范围内，优选地使Na+和SO4 2-的摩尔浓度比在1.6-2∶1的范围内。将溶液冷却至0℃-10℃的温度范围内，优选地将溶液冷却至5℃-10℃的温度范围内以将溶液中的Na+和SO4 2-结晶形成芒硝除去。这里可以采用离心分离机将芒硝和液体分离。
然后，将芒硝被除去的液体通过阴离子交换树脂，以将溶液中的Cl-和NO3 -除去。根据本发明的示例性实施例，不对冷冻结晶得到的溶液与阴离子交换树脂的接触方式进行特定的限定，例如，可以将阴离子交换树脂浸渍在冷冻结晶得到的溶液中，也可以将冷冻结晶后得到的溶液通过阴离子交换树脂。
因此，通过上述步骤完成了根据本发明的烧结烟气脱硫贫液复苏工艺。
图2和图3是根据本发明的变型得到的烧结烟气脱硫贫液复苏工艺的流程图。
参照图2，除以下流程之外，图2中的流程与图1中的流程相同：仅将冷冻结晶后得到的溶液的一部分通过离子交换树脂以除去溶液中的部分阴离子；通过离子交换树脂的溶液与冷冻结晶后得到的溶液的另一部分混合，从而完成脱硫贫液的复苏。其中，冷冻结晶后得到的溶液中经过离子交换树脂的一部分溶液是冷冻结晶中的得到的溶液总量的30％-100％。在本示例性实施例中，虽然仅将一部分溶液通过离子交换树脂，但得到的复苏溶液仍能满足对烧结烟气中SO2气体吸收的要求。
参照图3，除以下流程之外，图3中的流程与图1中的流程相同：仅将氢氧化物沉淀被除去的溶液中的一部分依次经过冷冻结晶和通过阴离子交换树脂，最后与氢氧化物沉淀被除去的溶液的另一部分混合，从而完成脱硫贫液的复苏。其中，氢氧化物沉淀被除去的溶液中的所述一部分溶液是与氢氧化物沉淀被脱除的溶液总量的30％-100％。在本示例性实施例中，虽然仅将一部分溶液通过冷冻结晶和离子交换树脂处理，但得到的复苏溶液仍能满足对烧结烟气中SO2气体吸收的要求。
实施例1
首先，将SO2气体被解吸出的主要成分如表1中所示的烧结烟气脱硫贫液在沉降槽中进行静止沉降。对沉降槽中的下层悬浮物进行板框压滤，得到的压滤溶液与上层清液进行混合。
然后，向上述悬浮物被除去的溶液中加入重量比为1∶0.15的NaOH和二乙基二硫代氨基甲酸钠，将溶液的pH值调节至9，从而溶液中的大部分金属离子形成氢氧化物沉淀。采用静止沉降的方式使溶液分层，并对下层的氢氧化物沉淀进行板框压滤，压滤得到的溶液与氢氧化物被除去的上层清液混合。
然后，利用NaOH调节溶液中Na+和SO4 2-的浓度使Na+和SO4 2-的摩尔浓度为在1.4∶1。将溶液冷却至0℃，从而溶液中Na+和SO4 2-结晶形成芒硝，利用离心分离机将芒硝和液体分离。
最后，将芒硝被除去的液体通过阴离子交换树脂，以将溶液中的Cl-和NO3 -除去。从而得到脱硫复苏溶液。得到的脱硫复苏溶液中的杂质的主要含量如表1中所示。
表1
Figure BSA00000544529400061
实施例2
首先，将SO2气体被解吸出的主要成分如表2中所示的烧结烟气脱硫贫液在沉降槽中进行静止沉降。对沉降槽中的下层悬浮物进行板框压滤，得到的压滤溶液与上层清液进行混合。
然后，向上述悬浮物被除去的溶液中加入重量比为1∶0.07的NaOH和二乙基二硫代氨基甲酸钠，将溶液的pH值调节至11，从而溶液中的大部分金属离子形成氢氧化物沉淀。采用静止沉降的方式使溶液分层，并利用对悬浮物进行板框压滤的同一板框压滤机对下层的氢氧化物沉淀进行板框压滤，压滤得到的溶液与上述的悬浮物被除去的溶液进行混合。
然后，利用NaOH调节氢氧化物被除去的溶液中Na+和SO4 2-的浓度使Na+和SO4 2-的摩尔浓度为在1.6∶1。将溶液冷却至5℃，从而溶液中Na+和SO4 2-结晶形成芒硝，利用离心分离机将芒硝和液体分离。
然后，将芒硝被除去的液体中的80％的溶液通过阴离子交换树脂，以将溶液中的Cl-和NO3 -除去。
最后将经过阴离子交换树脂的溶液与芒硝被除去的溶液中的另外20％的溶液混合，从而得到脱硫复苏溶液。得到的脱硫复苏溶液中的杂质的主要含量如表2中所示。
表2
Figure BSA00000544529400071
实施例3
首先，将SO2气体被解吸出的主要成分如表3中所示的烧结烟气脱硫贫液在沉降槽中进行静止沉降。对沉降槽中的下层悬浮物进行板框压滤，得到的压滤溶液与上层清液进行混合。
然后，向上述悬浮物被除去的溶液中加入重量比为1∶0.07的NaOH和二乙基二硫代氨基甲酸钠，将溶液的pH值调节至9，从而溶液中的大部分金属离子形成氢氧化物沉淀。采用静止沉降的方式使溶液分层，并对下层的氢氧化物沉淀进行板框压滤，压滤得到的溶液与氢氧化物被除去的上层清液混合。
然后，利用NaOH调节氢氧化物沉淀被除去溶液中的60％的溶液，使该部分溶液中的Na+和SO4 2-的摩尔浓度为在2∶1。将溶液冷却至10℃，从而溶液中Na+和SO4 2-结晶形成芒硝，利用离心分离机将芒硝和液体分离。
然后，将芒硝被除去的液体通过阴离子交换树脂，以将溶液中的Cl-和NO3 -除去。
最后，将通过阴离子交换树脂的溶液与氢氧化物沉淀被除去溶液中的另外40％的溶液混合，从而得到脱硫复苏溶液。得到的脱硫复苏溶液中的杂质的主要含量如表3中所示。
表3
Figure BSA00000544529400081
从以上对本发明的各个实施例的描述中可以看出，本发明的烧结烟气脱硫贫液复苏工艺可以将脱硫贫液中的悬浮物、金属离子、SO4 2-、Cl-和NO3 -有效地除去，使得脱硫贫液得到复苏。另外，本发明的烧结烟气脱硫贫液复苏工艺不会使离子交换树脂板结。

Claims (16)

1.一种烧结烟气脱硫贫液复苏工艺，其特征在于，所述工艺包括以下步骤：
a)将SO2气体被解吸出的烧结烟气脱硫贫液进行沉降以除去所述脱硫贫液中的悬浮物；
b)向步骤a中得到的溶液中加入碱性氢氧化物以将溶液中的部分金属阳离子形成沉淀除去；
c)利用NaOH调节在步骤b中得到的溶液中Na+和SO4 2-的浓度使Na+和SO4 2-的摩尔浓度比在1.4-2∶1的范围内；
d)将步骤c中得到溶液冷却至0℃-10℃的温度范围内以将溶液中的Na+和SO4 2-结晶形成芒硝除去；
e)将步骤d中得到的溶液通过阴离子交换树脂以除去溶液中的部分阴离子，从而得到复苏溶液。
2.一种烧结烟气脱硫贫液复苏工艺，其特征在于，所述工艺包括以下步骤：
a)将SO2气体被解吸出的烧结烟气脱硫贫液进行沉降以除去所述脱硫贫液中的悬浮物；
b)向步骤a中得到的溶液中加入碱性氢氧化物以将溶液中的部分金属阳离子形成沉淀除去；
c)利用NaOH调节在步骤b中得到的溶液中Na+和SO4 2-的摩尔浓度使Na+和SO4 2-的摩尔浓度比在1.4-2∶1的范围内；
d)将步骤c中得到溶液冷却至0℃-10℃的温度范围内以将溶液中的Na+和SO4 2-结晶形成芒硝除去；
e)将步骤d中得到溶液的一部分通过离子交换树脂以除去溶液中的部分阴离子；
f)将步骤e中得到的溶液与在步骤d中得到溶液的另一部分混合，从而得到复苏溶液。
3.如权利要求2所述的烟气脱硫贫液复苏工艺，其特征在于，步骤d中得到的溶液的所述一部分的是在步骤d中得到的溶液总量的30％-100％。
4.一种烧结烟气脱硫贫液复苏工艺，其特征在于，所述工艺包括以下步骤：
a)将SO2气体被解吸出的烧结烟气脱硫贫液进行沉降以除去所述脱硫贫液中的悬浮物；
b)向步骤a中得到的溶液中加入碱性氢氧化物以将溶液中的部分金属阳离子形成沉淀除去；
c)利用NaOH调节在步骤b中得到溶液的一部分中的Na+和SO4 2-的摩尔浓度使Na+和SO4 2-的摩尔浓度比在1.4-2∶1的范围内；
d)将步骤c中得到的溶液冷却至0℃-10℃的温度范围内以将溶液中的Na+和SO4 2-结晶形成芒硝除去；
e)将步骤d中得到的溶液通过阴离子交换树脂以除去溶液中的部分阴离子；
f)将步骤e中得到的溶液与在步骤b中得到溶液的另一部分混合，从而得到复苏溶液。
5.如权利要求4所述的烟气脱硫贫液复苏工艺，其特征在于，步骤b中得到的溶液的所述一部分是在步骤b中得到的溶液总量的30％-100％。
6.如权利要求1、2和4任一项所述的烧结烟气脱硫贫液复苏工艺，其特征在于，在步骤a中加入沉降剂。
7.如权利要求6所述的烧结烟气脱硫贫液复苏工艺，其特征在于，所述沉降剂为硅藻土。
8.如权利要求1、2和4任一项所述的烧结烟气脱硫贫液复苏工艺，其特征在于，将在步骤a中沉降得到的悬浮物进行板框压滤，板框压滤得到的溶液与在步骤a中得到的溶液混合。
9.如权利要求1、2和4任一项所述的烧结烟气脱硫贫液复苏工艺，其特征在于，还在步骤b中加入二乙基二硫代氨基甲酸钠。
10.如权利要求9所述的烧结烟气脱硫贫液复苏工艺，其特征在于，碱性氢氧化物与二乙基二硫代氨基甲酸钠的重量比为1∶0.07至1∶0.15。
11.如权利要求1、2和4任一项所述的烧结烟气脱硫贫液复苏工艺，其特征在于，所述碱性氢氧化物为NaOH、KOH、浓氨水、Ca(OH)2或它们的任意组合。
12.如权利要求1、2和4任一项所述的烧结烟气脱硫贫液复苏工艺，其特征在于，在步骤b中利用碱性氢氧化物将溶液的pH值控制在9-11的范围内。
13.如权利要求1、2和4任一项所述的烧结烟气脱硫贫液复苏工艺，其特征在于，将在步骤b中得到的金属阳离子沉淀进行板框压滤，板框压滤得到的溶液与在步骤b中得到的溶液混合。
14.如权利要求1、2和4任一项所述的烧结烟气脱硫贫液复苏工艺，其特征在于，在同一板框压滤机中对在步骤a中得到的沉降物和在步骤b中得到的金属阳离子沉淀物进行板框压滤，压滤所得到的溶液与步骤a中得到的溶液进行混合。
15.如权利要求1、2和4任一项所述的烧结烟气脱硫贫液复苏工艺，其特征在于，在步骤c中利用NaOH调节溶液中Na+和SO4 2-的摩尔浓度使Na+和SO4 2-的摩尔浓度比在1.6-2∶1的范围内。
16.如权利要求1、2和4任一项所述的烧结烟气脱硫贫液复苏工艺，其特征在于，将步骤c中得到溶液冷却至5℃-10℃的温度范围内以将溶液中的Na+和SO4 2-结晶形成芒硝除去。
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