CN103990360A

CN103990360A - 一种脱硫副产物硫酸镁溶液连续浓缩纯化的方法

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Publication number: CN103990360A
Application number: CN201410079344.6A
Authority: CN
Inventors: 方云进; 江建军; 邹建; 倪琼; 汤涛; 殷志祥; 黄骅; 沈达; 范大鸿; 沙骁; 周澄; 李强; 郭叶书; 姚承宗; 褚红娟; 朱建华
Original assignee: East China University of Science and Technology; Nantong Cellulose Fibers Co Ltd
Current assignee: East China University of Science and Technology; Nantong Cellulose Fibers Co Ltd
Priority date: 2014-03-06
Filing date: 2014-03-06
Publication date: 2014-08-20

Abstract

本发明涉及一种烟气污染物资源化处理技术，旨在提供一种氧化镁脱硫副产物-硫酸镁溶液的连续浓缩纯化方法。在脱硫循环吸收液中引出一部分硫酸镁溶液，加入助滤剂后过滤。过滤后的溶液返回脱硫塔中，利用高温烟气的绝热蒸发，使得稀硫酸镁溶液中的水份被汽化，硫酸镁溶液得以浓缩，当硫酸镁浓度达到20~25%以上后，引出一部分硫酸镁溶液通过常规的冷却结晶或蒸发结晶，经分离，就可得到纯度99%以上的七水硫酸镁，从而实现了硫元素的资源化，降低了氧化镁脱硫工艺的脱硫费用。

Description

一种脱硫副产物硫酸镁溶液连续浓缩纯化的方法

技术领域

本发明涉及环境保护技术领域，尤其涉及一种基于氧化脱硫副产物-硫酸镁溶液的连续浓缩纯化方法。

背景技术

我国是燃煤大国，煤炭占一次能源消费总量的75％。能源的大量消耗造成了严重的大气环境污染，其中最突出的是SO₂ 和NO_x 排放造成的酸雨危害，以及NO_x造成的臭氧层破坏和光化学烟雾。根据国家环保部2010年2月6日公布的《第一次全国污染源普查公报》显示，2007年度，我国二氧化硫排放量为2320.00万吨，烟尘1166.64万吨，氮氧化物1797.70万吨，大气污染治理任务十分艰巨。目前，我国二氧化硫排放总量居世界首位，酸雨和二氧化硫污染造成的经济损失每年在1000亿元以上。近年来，国家先后出台多项旨在强力推进SO₂减排的措施，缓解二氧化硫排放增长势头的政策法规，火电厂积极行动，或兴建FGD装置，或更换洁净燃料，或采用清洁燃烧技术，或关、停老、小机组，使多年来扶摇直上的SO₂排放总量初步有所遏制。

石灰石/石膏法（WFGD）是目前烟气脱硫的主流工艺，推行此工艺虽符合循环经济思想，但我国富产石膏，工艺回收产品难以销售，经济性差。而且石灰/石膏法基本上没有脱硝效果，为了达到脱硝效果，采用了WFGD+SCR技术，即湿法脱硫工艺和选择性催化还原工艺相组合，完成烟气中SO₂和NOx的脱除。现有工艺有许多优点，能够满足环境保护的要求，但不足之处是投资和运行成本高，脱硫副产物如硫酸钙等价值低，甚至还带来二次污染问题。因此，开发低投资、低成本的脱硫技术，实现脱硫副产物资源化是燃煤污染物控制新技术的发展方向。

氧化镁湿法烟气脱硫，具有脱硫效率高，操作简单，不易结垢等优点。从1972年开始美国建立第一套工业装置至今，全世界采用不同形式镁法烟气脱硫的电厂规模在10－340 MW的工业装置已超过100套。经过近40年的实践考验，镁法烟气脱硫技术已日趋成熟，是目前成熟度仅次于钙法的脱硫技术。随着该技术基础研究和应用开发的不断深入，势必为该工艺工程问题的进一步改进和创新完善提供依据。国内外运行实践表明，只要能提供来源充足、质量可靠的镁质资源，又因地制宜地采用经济合理的处理回收工艺，镁法烟气脱硫技术必将得到进一步的发展和更加广泛的应用。然而，由于氧化镁脱硫技术中形成的副产物是亚硫酸镁，其在水溶液中的溶解度很小，在35℃时，只有0.846%(wt)。亚硫酸镁固体的存在，不但使得脱硫管线易堵，同时也容易包裹在氧化镁晶体的外面，降低了脱硫剂氧化镁的使用效率，造成脱硫成本提高。因此，需要将亚硫酸镁氧化成硫酸镁，对于脱硫产物亚硫酸镁转化为硫酸镁的方式，除CN102078750A用浓硫酸和亚硫酸镁反应得到硫酸镁和SO₂外，大部分技术采用鼓入空气等强制氧化手段将其氧化为硫酸镁。由于国家对硫酸镁溶液的排放还没有强制性标准，因此，很多企业用氧化镁脱硫后形成2%左右的硫酸镁溶液就直接外排了。

随着国家环保政策的日趋严格，硫酸镁溶液将不能直接排放。因此，需要将脱硫后的稀硫酸镁溶液中硫酸镁以晶体方式脱除出来，生成七水硫酸镁产品。如CN100335154C公开了一种氧化镁烟气脱硫及产物浓浆法回收工艺，将循环吸收液中的亚硫酸镁浓浆液引出一部分到调温氧化槽中，用蒸汽直接加热调节氧化槽中亚硫酸镁溶液温度和保温，然后鼓入空气进行氧化，氧化液经过滤后，滤液进入结晶槽中通过冷却结晶析出七水硫酸镁。

因此，常规的氧化镁脱硫工艺中，具有亚硫酸镁氧化为硫酸镁的时间长、功耗高，硫酸镁溶液浓度低、提浓能耗高等缺点。

发明内容

本发明目的在于，克服现有技术存在的缺陷，提供一种氧化镁脱硫副产物-硫酸镁溶液的连续浓缩纯化方法，能够经济地获得高纯硫酸镁结晶，使得脱硫运行费用降低，从而经济有效地解决已有工艺存在的问题。

实现本发明目的的技术方案：

本发明提出基于氧化镁脱硫副产物-硫酸镁溶液的连续浓缩纯化方法，在脱硫塔中利用氧化镁浆料进行脱硫，生成亚硫酸镁，在脱硫塔底部的亚硫酸镁溶液中，加入催化剂，通入空气进行催化氧化，大大提高了亚硫酸镁的氧化速度和转化率，在循环吸收液中引出一部分硫酸镁溶液，加入助滤剂后过滤。过滤后的溶液返回脱硫塔中，利用高温烟气的绝热蒸发，使得稀硫酸镁溶液中的水份被汽化，硫酸镁溶液得以浓缩，硫酸镁浓度达到25%以上后，引出一部分硫酸镁溶液通过常规的冷却结晶或蒸发结晶，经分离，可得到纯度99%以上的七水硫酸镁，从而实现了硫元素的资源化，降低了氧化镁脱硫工艺的脱硫费用。

本发明所说的一种快速氧化亚硫酸镁的方法，其包括如下步骤：

（1）氧化镁粉末自管线10、水自管线11进入熟化配料槽9中，加热熟化氧化镁浆料，氧化镁浆料浓度一般取10%～20%左右。

（2）熟化后的氧化镁浆料自配料槽9进入脱硫塔3的底部，浆料的加入量使得n_氧化镁/n_SO2≤1.1 （摩尔比）。

（3）来自锅炉、经过除尘的烟气自管线1从下部进入脱硫塔3。

（4）在脱硫塔3的底部溶液中，经鼓风机20通入空气氧化。

（5）溶液经循环泵6通过管线7进入脱硫塔3的上部进行脱硫，脱硫后的烟气经除雾器4后自管线5排入烟囱或直接排向空中。一部分溶液从管线8进入缓冲槽12中，自管线13加入助滤剂硅藻土后，用泵14输送到液固分离器15中，清液进入滤液槽16中，固体杂质经管线21排出。

（6）滤液槽16中的硫酸镁溶液经泵17通过管线18返回脱硫塔3的底部，利用烟气的蒸发，将脱硫塔塔釜的硫酸镁溶液浓度增浓至20%～40%，将一部分吸收液通过管线19排出，进入后续工段。

（7）通过管线19排出的、浓度20%~40%的硫酸镁溶液，经常规的方法结晶得到七水硫酸镁晶体。

（8）为了保持脱硫塔3塔釜的液位稳定，通过管线2加入补充水。

所说的脱硫塔为喷淋塔或填料塔。

采用上述技术方案烟气脱硫率可达96%以上。

附图说明

图1为硫酸镁溶液连续浓缩纯化的方法流程示意图。

图1中部分符号说明如下：

3－脱硫塔，4－除雾器，6-吸收液循环泵，9－氧化镁浆料槽、12-缓冲槽，14-过滤泵，16-滤液槽、17-滤液泵、20-鼓风机。

具体实施方式

本发明是这样实现的：

在熟化配料槽中加入氧化镁，加入补充水，配好的浆料进入脱硫塔的底部，氧化镁浆料浓度一般取10%～20%左右，n_氧化镁/(n_SO2)≤1.1 （摩尔比）。

来自锅炉风机的烟气经过除尘后，进入脱硫塔的下部。循环的吸收液从上部喷入脱硫塔中，液气比≤6 L/m³。在脱硫塔底部溶液中，用空气压缩机（或鼓风机）通入空气对亚硫酸镁进行催化氧化。循环吸收液引出一部分溶液进入到缓冲槽中，加入絮凝助滤剂硅藻土后，用液固分离器进行分离，不溶性杂质被除掉，清液进入滤液槽中，滤液返回吸收塔，利用高温烟气的绝热蒸发，溶液中硫酸镁的浓度不断提高，当滤液中硫酸镁浓度增浓至20%～40%，将一部分滤液通过泵引出，进入后续的工段，通过常规的结晶分离手段，析出MgSO₄·7H₂O晶体，经过滤、干燥，分别得到七水硫酸镁产品。

经过脱硫后的烟气从脱硫塔的顶部经除雾器除雾后排入锅炉的烟囱。

这样含SO₂烟气得到了治理，回收了SO₂的副产品，变废为纯度大于99%、附加值较高的硫酸镁产品，实现了废气脱硫资源化过程的价值最大化，大大降低了脱硫费用。而且脱硫都基于氧化镁，氧化镁在我国资源丰富、价格低，在一个塔内完成脱硫、氧化、浓缩任务，流程简单、设备投资低、系统阻力低，风机的功耗低。

下面通过实施例对本作进一步阐述，其目的仅在于更好理解本发明的内容。因此，所举之例并不限制本发明的保护范围：

实施例1

烟气条件：170000Nm³/h，SO₂浓度1200mg/Nm³，温度150℃。氧化镁浆料浓度10%，体积87m³。

烟气进入脱硫塔（脱硫塔为喷淋塔），吸收液从上部喷入塔内，吸收液中加有催化剂，吸收液流量为1500t/h。塔顶出口的烟气中SO₂含量为30mg/Nm³，脱硫率为97.5%，。经过脱硫后，烟气经除雾器除雾后从塔顶进入烟囱。20h后，得到了含硫酸镁25%的溶液。抽出一部分吸收液，经蒸发浓缩、降温后，硫酸镁结晶析出，经过滤、干燥得到七水硫酸镁，含量99.5%。

实施例2

烟气条件：6500Nm³/h，SO₂浓度2286mg/Nm³)，温度140℃。氧化镁浆料浓度10%，体积3.0m³

烟气进入脱硫塔（脱硫塔为喷淋塔）吸收液从上部喷入塔内，吸收液中加有催化剂，吸收液流量为10t/h。塔顶出口的烟气中SO₂含量为40mg/Nm³，脱硫率为98.2%。经过脱硫后，烟气经除雾器除雾后从塔顶进入烟囱。47h后，得到了含硫酸镁23.6%的溶液。抽出一部分吸收液，经蒸发浓缩、降温后，硫酸镁结晶析出，经过滤、干燥得到七水硫酸镁。

实施例3

烟气条件：45000Nm³/h，SO₂浓度914mg/Nm³，温度160℃。氧化镁浆料浓度15%，体积7m³。

烟气进入脱硫塔（脱硫塔为喷淋塔），吸收液从上部喷入塔内，吸收液中加有催化剂，吸收液流量为30t/h。塔顶出口的烟气中SO₂含量为20mg/Nm³，脱硫率为97.8%。经过脱硫后，烟气经除雾器除雾后从塔顶进入烟囱。21h后，得到了含硫酸镁22.6%的溶液。抽出一部吸收液，经常规的结晶分离，得到七水硫酸镁，含量99.4%。

Claims

1.一种脱硫副产物硫酸镁溶液连续浓缩纯化的方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）在脱硫塔塔釜的循环液中加入催化剂，通入空气进行亚硫酸镁的快速催化氧化；

（2）脱硫循环液经循环泵进入脱硫塔的上部进行脱硫，脱硫后的烟气经除雾器后排入烟囱或直接排向空中；

（3）一部分溶液进入缓冲槽中，加入助滤剂硅藻土后，用泵输送到液固分离器中，清液进入滤液槽中，固体杂质排出，硫酸镁溶液得到了纯化；

滤液槽中的硫酸镁溶液返回脱硫塔的底部，利用烟气的蒸发，将脱硫塔塔釜的硫酸镁溶液浓度增浓至20%～40%，将一部分吸收液排出，进入后续工段；

（4）从脱硫塔底部抽出的一部分吸收液，采用常规的结晶分离，得到七水硫酸镁。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，其中所说的脱硫塔为喷淋塔或填料塔。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所说的一种脱硫副产物硫酸镁溶液连续浓缩纯化的方法，包括如下步骤：

（1）氧化镁粉末自管线10、水自管线11进入熟化配料槽9中，加热熟化氧化镁浆料，氧化镁浆料浓度一般取10%～20%左右；

（2）熟化后的氧化镁浆料自配料槽9进入脱硫塔3的底部，浆料的加入量使得n_氧化镁/n_SO2≤1.1 （摩尔比）；

（3）来自锅炉、经过除尘的烟气自管线1从下部进入脱硫塔3；

（4）在脱硫塔3的底部溶液中，经鼓风机20通入空气氧化；

（5）溶液经循环泵6通过管线7进入脱硫塔3的上部进行脱硫，脱硫后的烟气经除雾器4后自管线5排入烟囱或直接排向空中；

（6）一部分溶液从管线8进入缓冲槽12中，自管线13加入助滤剂硅藻土后，用泵14输送到液固分离器15中，清液进入滤液槽16中，固体杂质经管线21排出；

（7）滤液槽16中的硫酸镁溶液经泵17通过管线18返回脱硫塔3的底部，利用烟气的蒸发，将脱硫塔塔釜的硫酸镁溶液浓度增浓至20%～40%，将一部分吸收液通过管线19排出，进入后续工段；

（8）通过管线19排出的、浓度20%~40%的硫酸镁溶液，经常规的方法结晶得到七水硫酸镁晶体；

（9）为了保持脱硫塔3塔釜的液位稳定，通过管线2加入补充水。