CN103990360A - 一种脱硫副产物硫酸镁溶液连续浓缩纯化的方法 - Google Patents
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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
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NOx 排放造成的酸雨危害,以及NOx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/nSO2≤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/(nSO2)≤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 (3)
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/nSO2≤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。
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