CN103387247A - 一种综合利用镁法脱硫副产物制取七水硫酸镁和液态二氧化硫的工艺 - Google Patents

Abstract

一种综合利用镁法脱硫副产物制取七水硫酸镁和液态二氧化硫的工艺，包括浆料配制、加酸反应、气相干燥、加压液化、浆液除杂、结晶、固液分离、干燥、滤渣沉降工序，其特征是：配浆池中注水、加亚硫酸镁，配成浆料打入反应釜内，加浓硫酸反应，生成硫酸镁和亚硫酸，亚硫酸分解成二氧化硫和水，反应过程中，气相二氧化硫从反应体系中溢出，经过浓硫酸干燥后，经隔膜式压缩机压缩液化得到液态二氧化硫成品，加酸反应结束后，液相经除杂、结晶、固液分离、干燥，制得七水硫酸镁成品。本发明的积极效果是，实现镁法脱硫副产物的综合利用。适用于镁法脱硫副产物加酸制取七水硫酸镁和液态二氧化硫的工艺。

Description

一种综合利用镁法脱硫副产物制取七水硫酸镁和液态二氧化硫的工艺

技术领域

本发明属于烟气脱硫技术，特别涉及一种综合利用镁法脱硫副产物制取七水硫酸镁和液态二氧化硫的工艺。

背景技术

镁法脱硫是目前常用的烟气脱硫方法。传统工艺中镁法脱硫副产物处理有两种方法：一种是直接向脱硫副产物亚硫酸镁废液中曝气，生产硫酸镁成品。其缺点是亚硫酸镁曝气效果不好，硫酸镁含量低，硫酸镁纯度低，生产成本较高。另外一种是向脱硫副产物亚硫酸镁中加入工业废硫酸，生产硫酸镁成品和液态二氧化硫成品。其缺点是过程较复杂，原料采用工业废硫酸，对设备要求较高。现有的二氧化硫制备方法是采用焙烧硫磺或硫铁矿石，生成二氧化硫，在焙烧和研磨过程中产生粉尘，对环境产生污染。

中国专利ZL200510086387.8一种氧化镁烟气脱硫及产物浓浆法氧化回收工艺，采用在循环吸收液脱硫过程中分离和引出浓浆液，再鼓入空气，并用蒸汽加热调温，将一次脱硫产物亚硫酸镁的浓浆氧化为硫酸镁。其工艺简练可靠，但仍属于曝气方法类型。对废液中的二氧化硫气体未能回收。

中国专利ZL200810180890.3一种制备七水硫酸镁和液态二氧化硫工艺，向脱硫副产物亚硫酸镁中加入工业废硫酸，生产硫酸镁成品和液态二氧化硫成品。包括氧化反应、酸碱中和、浆液除杂、固液分离、结晶干燥、成品包装等工序，工艺过程相对复杂，对设备要求较高。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种综合利用镁法脱硫副产物亚硫酸镁的工艺，通过向亚硫酸镁浆料中加入浓硫酸，经置换反应生成硫酸镁和亚硫酸，亚硫酸分解生成水和二氧化硫，反应过程中，气相二氧化硫从反应体系中溢出，经过浓硫酸干燥后，经隔膜式压缩机压缩液化得到液态二氧化硫成品，液相经浆液除杂、结晶、固液分离、干燥，制得七水硫酸镁成品，实现镁法脱硫副产物亚硫酸镁的综合利用。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种综合利用镁法脱硫副产物制取七水硫酸镁和液态二氧化硫的工艺，包括浆料配制、加酸反应、气相干燥、加压液化、浆液除杂、结晶、固液分离、干燥、滤渣沉降工序，其具体工序是：

(1)浆料配制：向配浆池中注入一定量的水，搅拌，投入一定量的亚硫酸镁，配浆池中水注入量与亚硫酸镁投入量的质量比为1∶2.5～1∶3.5，比例要严格控制，浆料要配制均匀。

(2)加酸反应：将配制好的亚硫酸镁浆料用泵打入反应釜中，向反应釜中加浓硫酸，在反应釜中，亚硫酸镁和浓硫酸发生强酸制弱酸的复分解反应，生成硫酸镁和亚硫酸，亚硫酸自身发生分解反应，生成水和二氧化硫；反应过程非常剧烈，会产生大量的二氧化硫气体，所以反应釜内会出现大量气泡，甚至会产生一定的正压，为保证浓硫酸能尽快加到反应釜中，促进反应的顺利进行，需要在加酸罐中用空气压缩机压入0.1MPa的正压，保证向反应釜中加入浓硫酸的速度，提高生产效率。根据反应釜内的反应情况，控制向反应釜内加入浓硫酸的速度，避免意外的发生，反应温度控制在75℃±5℃，反应釜中加入浓硫酸的量为反应釜中加入亚硫酸镁浆料质量的25％，加酸罐中的浓硫酸全部加入到反应釜中后搅拌20分钟，反应终止。

(3)气相干燥：加酸反应过程中产生的湿二氧化硫气体经过冷凝器后，被二氧化硫夹带出来的大部分水被冷凝下来，流到储水罐中而被去除，含少量水的湿二氧化硫再经过硫酸喷淋塔进一步被干燥，最后经过硫酸吸水塔得到干二氧化硫气体。二氧化硫气体必须被彻底干燥，否则会对后续加压液化过程用到的隔膜压缩机造成腐蚀。

(4)加压液化：经过硫酸喷淋塔和硫酸吸水塔两级干燥得到的干二氧化硫气体，经过隔膜压缩机，被隔膜压缩机从常压压缩到0.7MPa，被压缩到0.7MPa的二氧化硫气体温度相对较高，经过冷凝器冷凝后被液化为液态二氧化硫成品。

(5)浆液除杂：加酸反应结束后，用空气压缩机向反应釜内压入0.3MPa的正压，靠反应釜内压力把反应釜内的液相压到过滤器中进行过滤；反应釜内液相为饱和硫酸镁溶液，比较容易结晶，整个压滤过程要保证物料的温度，所以反应釜、过滤器、反应釜到过滤器之间的管路都要做保温，避免因温度降低造成大量产品结晶析出，导致管路堵塞和过滤器堵塞；过滤过程温度控制在75℃±5℃，以保证过滤步骤的顺利进行。

(6)结晶：饱和硫酸镁溶液经过滤器过滤到结晶器中，在结晶器中搅拌、降温，实现硫酸镁的结晶。

(7)固液分离：饱和硫酸镁溶液在结晶器中充分结晶后，把结晶器内的液相过滤到滤渣沉降池中，固相湿硫酸镁放到湿产品池中。

(8)干燥：湿产品池中的湿硫酸镁经过皮带输送到干燥器中，在干燥器中进行干燥，最后得到干燥的七水硫酸镁成品。

(9)滤渣沉降：反应釜内反应完全的液相经过滤器过滤后，过滤器内残余的母液排到滤渣沉降池中，用压缩空气和大量的热水对过滤器进行清洗，清洗后的水和滤渣排到滤渣沉降池中，滤渣在滤渣沉降池中沉降，滤渣沉降池内上清液用泵打回配浆池中回用配料，滤渣沉降池内滤渣定期清理。

如上所述的一种综合利用镁法脱硫副产物制取七水硫酸镁和液态二氧化硫的工艺，其反应釜是一种带夹套的搪瓷反应釜，顶部设有浓硫酸进口、浆料进口、气相二氧化硫出口、压力表口，温度计口、上法兰，底部设有下法兰、出料口，中部设有夹套、夹套排气口、触媒进口、触媒出口，中间设有搅拌器。

如上所述的一种综合利用镁法脱硫副产物制取七水硫酸镁和液态二氧化硫的工艺，其过滤器是一种带夹套的不锈钢过滤器，顶部设有压缩空气进口(冲洗水进口)、放空口、出料口、温度计口、压力表口、上法兰，底部设有下法兰、排渣口，中部设有进料口、触媒进口、触媒出口、夹套、夹套排气口，过滤器内部设有金属粉末烧结滤芯。

如上所述的一种综合利用镁法脱硫副产物制取七水硫酸镁和液态二氧化硫的工艺，其硫酸吸水塔是一种内部设有金属粉末烧结滤芯的硫酸吸水塔，顶部设有放空口、出气口、不锈钢丝网除沫器，塔体上部设有浓硫酸进口，塔体中下部设有进气口、法兰、液位计，底部设有浓硫酸出口，塔体内部设有金属粉末烧结滤芯。

本发明的积极效果是：实现了镁法脱硫副产物的综合利用。避免了亚硫酸镁曝气氧化后硫酸镁浓度低、含水量大等缺点。系统不设置曝气氧化装置，节约大量的能耗。减少了酸碱中和等过程，实现工艺的简化。生产硫酸镁成品的同时，产生了高附加值的液态二氧化硫成品。适用于镁法脱硫副产物亚硫酸镁制取七水硫酸镁和液态二氧化硫的工艺。

附图说明

图1是一种利用镁法脱硫副产物制取七水硫酸镁和液态二氧化硫的工艺的流程图

图2是加酸反应时的反应釜的结构示意图

图3是浆液除杂时的过滤器的结构示意图

图4是气相干燥时的硫酸吸水塔的结构示意图

图2中，1-浓硫酸进口，2-浆料进口，3-气相二氧化硫出口，4压力表口，5-温度计口、6-上法兰，7-搅拌器，8-夹套，9-触媒进口，10-触媒出口，11-下法兰，12-出料口，13-夹套排气口，14-丝网除沫器。

图3中，21-压缩空气进口(冲洗水进口)，22-放空口，23-出料口，24-温度计口，25-压力表口，26-上法兰，27-下法兰，28-进料口，29-触媒进口，30-触媒出口，31-排渣口，32-夹套，33-金属粉末烧结滤芯，34-夹套排气口。

图4中，41-放空口，42-出气口，43-不锈钢丝网除沫器，44-浓硫酸进口，45-进气口，46-法兰，47-液位计，48-金属粉末烧结滤芯，49-浓硫酸出口。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细的描述。

如图1所示，本发明是一种综合利用镁法脱硫副产物制取七水硫酸镁和液态二氧化硫的工艺，包括浆料配制、加酸反应、气相干燥、加压液化、浆液除杂、结晶、固液分离、干燥、滤渣沉降工序，其具体工序是：

(1)浆料配制：向配浆池中注入一定量的水，搅拌，投入一定量的亚硫酸镁，配浆池中水注入量与亚硫酸镁投入量的质量比为1∶2.5～1∶3.5，比例要严格控制，浆料要配制均匀。

(2)加酸反应：将配制好的亚硫酸镁浆料用泵打入反应釜中，向反应釜中加浓硫酸，在反应釜中，亚硫酸镁和浓硫酸发生强酸制弱酸的复分解反应，生成硫酸镁和亚硫酸，亚硫酸自身发生分解反应，生成水和二氧化硫；反应过程非常剧烈，会产生大量的二氧化硫气体，所以反应釜内会出现大量气泡，甚至会产生一定的正压，为保证浓硫酸能尽快加入到反应釜中，促进反应的顺利进行，需要在加酸罐中用空气压缩机压入0.1MPa的正压，保证向反应釜中加入浓硫酸的速度，提高生产效率。根据反应釜内的反应情况，控制向反应釜内加入浓硫酸的速度，避免意外的发生，反应温度控制在75℃±5℃，反应釜中加入浓硫酸的量为反应釜中加入亚硫酸镁浆料质量的25％，加酸罐中的浓硫酸全部加到反应釜后搅拌20分钟，反应终止。

(3)气相干燥：加酸反应过程中产生的湿二氧化硫气体经过冷凝器后，被二氧化硫夹带出来的大部分水被冷凝下来，流到储水罐中而被去除，含少量水的湿二氧化硫再经过硫酸喷淋塔进一步被干燥，最后经过硫酸吸水塔得到干二氧化硫气体。二氧化硫气体必须被彻底干燥，否则会对后续加压液化过程用到的隔膜压缩机造成腐蚀。

(4)加压液化：经过硫酸喷淋塔和硫酸吸水塔两级干燥得到的干二氧化硫气体，经过隔膜压缩机，被隔膜压缩机从常压压缩到0.7MPa，被压缩到0.7MPa的二氧化硫气体温度相对较高，经过冷凝器冷凝后被液化为液态二氧化硫成品。

(5)浆液除杂：加酸反应结束后，用空气压缩机向反应釜内压入0.3MPa的正压，靠反应釜内压力把反应釜内的液相压到过滤器中进行过滤；反应釜内液相为饱和硫酸镁溶液，比较容易结晶，整个压滤过程要保证物料的温度，所以反应釜、过滤器、反应釜到过滤器之间的管路都要做保温，避免因温度降低造成大量产品结晶析出，造成管路堵塞和过滤器堵塞；过滤过程温度控制在75℃±5℃，以保证过滤步骤的顺利进行。

(6)结晶：饱和硫酸镁溶液经过滤器过滤到结晶器中，在结晶器中搅拌、降温，实现硫酸镁的结晶。

(7)固液分离：饱和硫酸镁溶液在结晶器中充分结晶后，把结晶器内的液相过滤到滤渣沉降池中，固相湿硫酸镁放到湿产品池中。

(8)干燥：湿产品池中的湿硫酸镁经过皮带输送到干燥器中，在干燥器中进行干燥，最后得到干燥的七水硫酸镁成品。

(9)滤渣沉降：反应釜内反应完全的液相经过滤器过滤后，过滤器内残余的母液排到滤渣沉降池中，用压缩空气和大量的热水对过滤器进行清洗，清洗后的水和滤渣排到滤渣沉降池中，滤渣在滤渣沉降池中沉降，滤渣沉降池内上清液用泵打回配浆池中回用配料，滤渣沉降池内滤渣定期清理。

如图2所示，一种综合利用镁法脱硫副产物制取七水硫酸镁和液态二氧化硫的工艺，其加酸反应时的反应釜是一种带夹套的搪瓷反应釜，可以避免反应釜被腐蚀，可以承受0.3MPa以上的压力，顶部设有浓硫酸进口1、浆料进口2、气相二氧化硫出口3、丝网除沫器14、压力表口4(实时监控反应压力、监控过滤时反应釜内压力)，温度计口5(实时监控反应温度)、上法兰6(便于检修)，底部设有下法兰11(便于检修)、出料口12，中部设有夹套8、夹套排气口13、触媒进口9、触媒出口10(保证反应过程在较高的温度下进行)，中间设有搅拌器7(保证反应体系混合均匀)。

如图3所示，一种综合利用镁法脱硫副产物制取七水硫酸镁和液态二氧化硫的工艺，其浆液除杂时的过滤器是一种带夹套的不锈钢过滤器，可以避免反应釜被腐蚀，可以承受0.3MPa以上的压力，顶部设有压缩空气进口(冲洗水进口)21(保证过滤器内滤渣能清洗干净)、放空口22、出料口23、温度计口24(实时监控过滤器内体系温度、判断过滤器内过滤情况)、压力表口25(实时监控过滤器压力、判断过滤器内过滤情况)、上法兰26(便于检修)，底部设有下法兰27(便于检修)、排渣口31(保证排渣彻底)，中部设有进料口28、触媒进口29、触媒出口30(保证过滤过程在较高的温度下进行)、夹套32，过滤器内部设有金属粉末烧结滤芯33(保证过滤过程的正常进行)，夹套排气口34。

如图4所示，一种综合利用镁法脱硫副产物制取七水硫酸镁和液态二氧化硫的工艺，其气相干燥时的硫酸吸水塔是一种内部设有金属粉末烧结滤芯的硫酸吸水塔，顶部设有放空口41、出气口42、不锈钢丝网除沫器43，塔体上部设有浓硫酸进口44，塔体中下部设有进气口45、法兰46(便于检修)、液位计47(浓硫酸计量)，底部设有浓硫酸出口49，塔体内部设有金属粉末烧结滤芯48(使含少量水的二氧化硫气体变为微米级的气泡，使其彻底干燥)。

Claims (4)

1.一种综合利用镁法脱硫副产物制取七水硫酸镁和液态二氧化硫的工艺，包括浆料配制、加酸反应、气相干燥、加压液化、浆液除杂、结晶、固液分离、干燥、滤渣沉降工序，其特征是：

(1)浆料配制：向配浆池中注入一定量的水，搅拌，投入一定量的亚硫酸镁，配浆池中水注入量与亚硫酸镁投入量的质量比为1∶2.5～1∶3.5，比例要严格控制，浆料要配制均匀；

(2)加酸反应：将配制好的亚硫酸镁浆料用泵打入反应釜中，向反应釜中加入浓硫酸，在反应釜中，亚硫酸镁和浓硫酸发生强酸制弱酸的复分解反应，生成硫酸镁和亚硫酸，亚硫酸自身发生分解反应，生成水和二氧化硫；反应过程非常剧烈，会产生大量的二氧化硫气体，所以反应釜内会出现大量气泡，甚至会产生一定的正压，为保证浓硫酸能尽快加入到反应釜中，促进反应的顺利进行，需要在盛浓硫酸的容器中用空气压缩机压入0.1MPa的正压，保证向反应釜中加入浓硫酸的速度，提高生产效率；根据反应釜内的反应情况，控制向反应釜内加入浓硫酸的速度，避免意外的发生；反应温度控制在75℃±5℃，反应釜中加入浓硫酸的量为反应釜中加入亚硫酸镁浆料质量的25％，浓硫酸全部加到反应釜后搅拌20分钟，反应终止；

(3)气相干燥：加酸反应过程中产生的湿二氧化硫气体经过冷凝器后，被二氧化硫夹带出来的大部分水被冷凝下来，流到储水罐中而被去除，含少量水的湿二氧化硫再经过硫酸喷淋塔进一步被干燥，最后经过硫酸吸水塔得到干二氧化硫气体，二氧化硫气体必须被彻底干燥，否则会对后续加压液化过程用到的隔膜压缩机造成腐蚀；

(4)加压液化：经过硫酸喷淋塔和硫酸吸水塔两级干燥得到的干二氧化硫气体，经过隔膜压缩机，被隔膜压缩机从常压压缩到0.7MPa，被压缩到0.7MPa的二氧化硫气体温度相对较高，经过冷凝器冷凝后被液化为液态二氧化硫成品；

(5)浆液除杂：加酸反应结束后，用空气压缩机向反应釜内压入0.3MPa的正压，靠反应釜内压力把反应釜内的液相压到过滤器中进行过滤；反应釜内液相为饱和硫酸镁溶液，比较容易结晶，整个压滤过程要保证物料的温度，所以反应釜、过滤器、反应釜到过滤器之间的管路都要做保温，避免因温度降低造成大量产品结晶析出，造成管路堵塞和过滤器堵塞；过滤过程温度控制在75℃±5℃，以保证过滤步骤的顺利进行；

(6)结晶：饱和硫酸镁溶液经过滤器过滤到结晶器中，在结晶器中搅拌、降温，实现硫酸镁的结晶；

(7)固液分离：饱和硫酸镁溶液在结晶器中充分结晶后，把结晶器内的液相过滤到滤渣沉降池中，固相湿硫酸镁放到湿产品池中；

(8)干燥：湿产品池中的湿硫酸镁经过皮带输送到干燥器中，在干燥器中进行干燥，最后得到干燥的七水硫酸镁成品；

(9)滤渣沉降：反应釜内反应完全的液相经过滤器过滤后，过滤器内残余的母液排到滤渣沉降池中，用压缩空气和大量的热水对过滤器进行清洗，清洗后的水和滤渣排到滤渣沉降池中，滤渣在滤渣沉降池中沉降，滤渣沉降池内上清液用泵打回配浆池中配料用，滤渣沉降池内滤渣定期清理。

2.如权利要求1所述的一种综合利用镁法脱硫副产物制取七水硫酸镁和液态二氧化硫的工艺，其特征是：反应釜是一种带夹套的搪瓷反应釜。

3.如权利要求1所述的一种综合利用镁法脱硫副产物制取七水硫酸镁和液态二氧化硫的工艺，其特征是：过滤器是一种带夹套的不锈钢过滤器。

4.如权利要求1所述的一种综合利用镁法脱硫副产物制取七水硫酸镁和液态二氧化硫的工艺，其特征是：硫酸吸水塔是一种内部设有金属粉末烧结滤芯的硫酸吸水塔。

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