CN105463579B - 一种利用活性炭脱硫制备硫酸钙晶须的工艺方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种利用活性炭脱硫制备硫酸钙晶须的工艺方法，包括以活性炭烟气脱硫净化工艺产生的二氧化硫再生气为原料，依次包括洗涤降温、与石灰浆液进行钙硫反应、氧化酸化结晶及浓缩脱水得到目标产物。本发明以从活性炭烟气脱硫净化工艺产生的二氧化硫为原料，得到高纯度高附加值产品硫酸钙晶须，同时不需要提取中间产品，生产效率高，工艺过程简单，对环境友好，能耗也低，能通过不同的控制条件得到不同的硫酸钙晶须，且硫酸钙的含量达98％以上。

Description

一种利用活性炭脱硫制备硫酸钙晶须的工艺方法
技术领域
本发明属于化工产品生产领域，尤其涉及一种利用活性炭脱硫副产品制备硫酸钙晶须的工艺方法。
背景技术
硫酸钙晶须，别名：石膏晶须，石膏纤维，以单晶形式生长，具有均匀的横截面、完整的外形、完善的内部结构的纤维状(须状)单晶体。硫酸钙晶须有二水(CaSO4·2H2O)、半水(CaSO4·1/2H2O)和无水(CaSO4)之分。具有较广泛的用途，可用作造纸原料，作为塑料、橡胶、聚氨酯、金属及陶瓷的增强组元，作为摩擦材料为石棉的代用品，还可用于环境工程方面，可用于过滤材料除去废气及废水中的有害杂质。
目前，国内外工业化的硫酸钙晶须的生产主要以天然石膏为原料，主要有水热法和常压酸化法两种方法：水热法是将质量分数小于5％的二水石膏悬浮液加到高温耐压容器中处理，在饱和蒸汽压下，二水石膏变为细小针状的半水石膏，再经晶形稳定化处理，得到半水硫酸钙晶须，该方法原料质量要求高、生产成本高，应用受到限制；常压酸化法是指在一定温度下，高浓度二水石膏悬浮液在酸性溶液中可以转变成针状或纤维状半水硫酸钙晶须。与水热法相比，此方法不需要高温耐压容器，且原料的质量要求低，易于降低成本，但需要外排大量酸渣、污染严重，发展前景一般。
而且我国的能源结构90％以上以燃煤作为动力，燃烧煤炭都会产生含SO2的废气，利用活性炭对含硫废气进行脱硫净化，产生的高浓度二氧化硫基本都用于生产浓硫酸，其不但附价值低，市场趋于饱和，而且浓硫酸是危化品，贮存、运输很不方便。
发明内容
本发明目的是提供一种通过活性炭从含硫烟气中吸附二氧化硫，产生高浓度低杂质的二氧化硫再生气，并把二氧化硫再生气通过中温氧化酸化法生产成高附加值产品硫酸钙晶须的生产方法。
为实现发明目的，本发明采取如下技术方案：
一种利用活性炭脱硫制备硫酸钙晶须的工艺方法，包括以活性炭烟气脱硫净化工艺产生的二氧化硫再生气为原料，依次包括洗涤降温、与石灰浆液进行钙硫反应、氧化酸化结晶及浓缩脱水得到目标产物。
本发明中的二氧化硫再生气的获得可参考发明人以前申请的专利，专利号为201320086268.2，名称为一种基于活性炭的烟气脱硫脱硝塔，这里我们称之为活性炭脱硫吸附塔。
本发明中所述的二氧化硫再生气的浓度为5％以上。
更具体的，本发明关于一种利用活性炭脱硫制备硫酸钙晶须的工艺方法，包括如下具体步骤：
1、对经活性炭脱硫吸附解析塔产生的二氧化硫再生气进行冷却和洗涤，降低温度除去杂质，将二氧化硫再生气冷却到40-80℃，洗涤后的溶液收集备用，该冷却洗涤过程能除去从活性解析出来后含有的少量的杂质；
2、将含CaO90％以上的生石灰或含CaO52％以上的石灰石制成5-20％的石灰浆液；
3、采用吸附反应塔将5-20％石灰浆液与经洗涤降温后的二氧化硫再生气经多次喷淋反应生成亚硫酸钙，所述的二氧化硫再生气进入吸附反应塔内，经气流均布器均匀分布，在喷淋区与由上而下的多层喷洒的石灰浆液充分反应，然后经过除雾器除去大部分水分，再送回活性炭脱硫吸附解析塔；
4、从吸附反应塔抽出15-20％浓度的反应溶液进入氧化酸化槽进行瀑气或搅拌氧化，并同时往氧化酸化槽中加入步骤1收集的洗涤后的溶液进行酸化；
5、氧化酸化达到要求后，对所得溶液迅速进行热过滤，然后进入沉淀池进行冷却、结晶和沉淀得到目标产物。
作为优选，所述步骤1包括先采用换热器将二氧化硫再生气冷却到150℃以下，同时换出的热量一部分用来作氧化酸化槽加热，另一部分用来干燥硫酸钙晶须成品，当二氧化硫再生气被冷却到150℃以下后，采用冷却洗涤塔用常温雾化喷淋水将二氧化硫再生气洗涤冷却至40-80℃，收集雾化喷淋后的溶液备用，此过程同时能除去从活性解析出来后含有的少量的杂质；
如上所述的步骤1，还包括对步骤1收集得到的雾化喷淋后的溶液进行过滤处理。
作为优选，所述步骤3中的二氧化硫再生气以0.5-2.5m/s的速度进入吸附反应塔内，吸附反应塔尾气中二氧化硫低于50mg/Nm3，所述喷淋的浆液与二氧化硫再生气的液气比为16-40L：1Nm3，所述的吸附塔内的反应温度为45-65℃。
作为优选，所述步骤4中所述的氧化酸化槽为方形或圆形的钢结构槽，内衬为耐酸耐温玻璃磷片胶泥，内设有氧化瀑气管和加热管，所述的酸化的反应条件为调节反应溶液的pH值为1.8-4.5，反应温度为100-150℃，时间约为3-25min；
作为优选，所述步骤4中所述洗涤后的溶液的pH值为1.5-4.5，温度约60-95℃，当洗涤液的酸度达不到控制要求时，可加用部分硫酸；当洗涤后的溶液的温度达不到控制要求时，用步骤1换热得到的部分热气或蒸汽进行补充加热。
作为优选，所述步骤5中的热过滤是指对溶液不降温迅速过滤，沉淀后采用旋流器进行浓缩、并用脱水机进行脱水，得到滤饼；再采用干燥机用步骤1所述的热管换热得到的部分热气对滤饼进行低温干燥得到目标产物。
本发明中，氧化酸化结晶工艺中，在pH值为2-3的条件下，酸化温度越高(最高150℃)，硫酸钙晶须结晶水越少，其中无水硫酸钙晶须的含量最高。
本发明的有益效果体现在：以从活性炭烟气脱硫净化工艺产生的二氧化硫为原料，得到高纯度高附加值产品硫酸钙晶须，变废为宝，同时不需要提取中间产品，生产效率高，工艺过程简单，对环境友好，能耗也低，能通过不同的控制条件得到不同的硫酸钙晶须，且硫酸钙的含量达98％以上。
附图说明
图1是本发明的利用活性炭脱硫制备硫酸钙晶须的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明。
实施例1：
一种利用活性炭脱硫制备硫酸钙晶须的工艺方法，包括
1、对经活性炭脱硫吸附解析塔产生二氧化硫进行冷却和洗涤，降低温度除去杂质；先采用热管换热器将250-330℃的二氧化硫再生气冷却到120℃，同时换出的热量一部分用来作氧化酸化槽加热，另一部分用来干燥成品即硫酸钙晶须，当二氧化硫再生气被冷却到120℃后，再采用冷却洗涤塔用常温雾化喷淋水将二氧化硫洗涤冷却到40℃，收集雾化喷淋后的溶液，此过程同时能除去从活性解析出来后含有的少量的杂质，对收集的雾化喷淋后的溶液进行过滤，用硫酸调节洗涤后的溶液的pH值为1.5-4.5，温度约60-95℃，温度达不到酸化所需要的温度即沸腾温度时用换热得到的部分热气或蒸汽进行补充加热；
2、将含CaO90％以上的生石灰或含CaO52％以上的石灰石制成5％的石灰浆液；
3、采用吸附反应塔将5％石灰浆液与经洗涤降温后的二氧化硫经多次喷淋反应生成亚硫酸钙：二氧化硫再生气以0.5m/s的速度进入吸附反应塔，经气流均布器均匀分布，在喷淋区与由上而下的多层(4-6层)喷洒的石灰浆液充分反应，使吸附反应塔尾气中二氧化硫低于50mg/Nm3，然后经过除雾器除去大部分水分，再回送至活性炭脱硫吸附解析塔，喷淋的浆液与洗净的二氧化硫(气)的液气比为16L：1Nm3，塔(釜)内反应温度45℃。
4、从吸附反应塔抽出达到15-20％浓度的反应溶液进入氧化酸化槽进行瀑气或搅拌氧化，并同时往氧化酸化槽中加入洗涤液进行酸化，所述的氧化酸化槽为方形或圆形的钢结构槽，内衬耐酸耐温玻璃磷片胶泥，内设有氧化瀑气管和加热管，以对溶液进行氧化和加热，所述酸化的反应条件为反应系统的pH值1.8-4.5，酸化的温度为100℃，时间约为3-25min；
5、氧化酸化达到要求后，对溶液迅速过滤(使不降温)，然后进入沉淀池进行冷却、结晶和沉淀、然后采用旋流器进行浓缩、并用脱水机(离心脱水或真空过滤脱水)进行脱水，得到滤饼；再采用干燥机用热管换热得到的部分热气对滤饼进行低温干燥得到成品，检测硫酸钙的含量为98％。干燥后的废气经除尘器除尘后，再用水洗塔洗涤达标后外排。
实施例2：
一种利用活性炭脱硫制备硫酸钙晶须的工艺方法，包括
1、对经活性炭脱硫吸附解析塔产生二氧化硫进行冷却和洗涤，降低温度除去杂质；先采用热管换热器将250-330℃的二氧化硫再生气冷却到130℃，同时换出的热量一部分用来作氧化酸化槽加热，另一部分用来干燥成品即硫酸钙晶须，当二氧化硫再生气被冷却到130℃后，再采用冷却洗涤塔用常温雾化喷淋水将二氧化硫冷却到60℃，收集雾化喷淋后的溶液，此过程同时能除去从活性解析出来后含有的少量的杂质，对收集的雾化喷淋后的溶液进行过滤，用硫酸调节洗涤后的溶液的pH值为1.5-4.5，温度约60-95℃，温度达不到酸化所需要的温度即沸腾温度时用换热得到的部分热气或蒸汽进行补充加热；
2、将含CaO90％以上的生石灰或含CaO52％以上的石灰石制成12％的石灰浆液；
3、采用吸附反应塔将12％石灰浆液与经洗涤降温后的二氧化硫经多次喷淋反应生成亚硫酸钙：二氧化硫再生气以1.2m/s的速度进入吸附反应塔，经气流均布器均匀分布，在喷淋区与由上而下的多层(4-6层)喷洒的石灰浆液充分反应，使吸附反应塔尾气中二氧化硫低于50mg/Nm3，然后经过除雾器除去大部分水分，再回送至活性炭脱硫吸附解析塔，喷淋的浆液与洗净的二氧化硫(气)的液气比为40L：1Nm3，塔(釜)内反应温度55℃。
4、从吸附反应塔抽出达到15-20％浓度的反应溶液进入氧化酸化槽进行瀑气或搅拌氧化，并同时往氧化酸化槽中加入洗涤液进行酸化，所述的氧化酸化槽为方形或圆形的钢结构槽，内衬耐酸耐温玻璃磷片胶泥，内设有氧化瀑气管和加热管，以对溶液进行氧化和加热，所述酸化的反应条件为反应系统的pH值1.8-4.5，酸化的温度为120℃，时间约为3-25min；
5、氧化酸化达到要求后，对溶液迅速过滤(使不降温)，然后进入沉淀池进行冷却、结晶和沉淀、然后采用旋流器进行浓缩、并用脱水机(离心脱水或真空过滤脱水)进行脱水，得到滤饼；再采用干燥机用热管换热得到的部分热气对滤饼进行低温干燥得到成品，检测硫酸钙的含量为98％。干燥后的废气经除尘器除尘后，再用水洗塔洗涤达标后外排。
实施例3：
一种利用活性炭脱硫制备硫酸钙晶须的工艺方法，包括
1、对经活性炭脱硫吸附解析塔产生二氧化硫进行冷却和洗涤，降低温度除去杂质；先采用热管换热器将250-330℃的二氧化硫再生气冷却到150℃，同时换出的热量一部分用来作氧化酸化槽加热，另一部分用来干燥成品即硫酸钙晶须，当二氧化硫再生气被冷却到150℃后，再采用冷却洗涤塔用常温雾化水将二氧化硫冷却到80℃，收集雾化喷淋后的溶液，此过程同时能除去从活性解析出来后含有的少量的杂质，对收集的雾化喷淋后的溶液进行过滤，用硫酸调节洗涤后的溶液的pH值为1.5-4.5，温度约60-95℃，温度达不到酸化所需要的温度即沸腾温度时用换热得到的部分热气或蒸汽进行补充加热；
2、将含CaO90％以上的生石灰或含CaO52％以上的石灰石制成20％的石灰浆液；
3、采用吸附反应塔将20％石灰浆液与经洗涤降温后的二氧化硫经多次喷淋反应生成亚硫酸钙：二氧化硫再生气以2.5m/s的速度进入吸附反应塔，经气流均布器均匀分布，在喷淋区与由上而下的多层(4-6层)喷洒的石灰浆液充分反应，使吸附反应塔尾气中二氧化硫低于50mg/Nm3，然后经过旋流除雾器除去大部分水分，再回送至往活性炭脱硫吸附解析塔，喷淋的浆液与洗净的二氧化硫(气)的液气比为25L：1Nm3，塔(釜)内反应温度65℃。
4、从吸附反应塔抽出达到15-20％浓度的反应溶液进入氧化酸化槽进行瀑气或搅拌氧化，并同时往氧化酸化槽中加入洗涤液进行酸化，所述的氧化酸化槽为方形或圆形的钢结构槽，内衬耐酸耐温玻璃磷片胶泥，内设有氧化瀑气管和加热管，以对溶液进行氧化和加热，所述酸化的反应条件为反应系统的pH值1.8-4.5，酸化的温度为150℃，时间约为3-25min；
5、氧化酸化达到要求后，对溶液迅速过滤(使不降温)，然后进入沉淀池进行冷却、结晶和沉淀、然后采用旋流器进行浓缩、并用脱水机(离心脱水或真空过滤脱水)进行脱水，得到滤饼；再采用干燥机用热管换热得到的部分热气对滤饼进行低温干燥得到成品，检测硫酸钙的含量为98％。干燥后的废气经除尘器除尘后，再用水洗塔洗涤达标后外排。
对实施例1至3所得的硫酸钙晶须进行检测，得到如下数据。

Claims (6)

1.一种利用活性炭烟气脱硫产生的二氧化硫再生气制备硫酸钙晶须的方法，其特征在于以活性炭烟气脱硫净化工艺产生的二氧化硫再生气为原料，依次包括洗涤降温、与石灰浆液进行钙硫反应、氧化酸化结晶及浓缩脱水得到目标产物，包括如下具体步骤：
A、对经活性炭脱硫吸附解析塔产生的二氧化硫再生气进行冷却和洗涤，降低温度除去杂质，将二氧化硫再生气冷却到40-80℃，洗涤后的溶液收集备用，该冷却洗涤过程能除去从活性解析出来后含有的少量的杂质；
B、将含CaO90％以上的生石灰或含CaO52％以上的石灰石制成5-20％的石灰浆液；
C、采用吸附反应塔将5-20％石灰浆液与经洗涤降温后的二氧化硫再生气经多次喷淋反应生成亚硫酸钙，所述的二氧化硫再生气进入吸附反应塔内，经旋流耦合器均匀分布，在喷淋区与由上而下的多层喷洒的石灰浆液充分反应，然后经过旋流除雾器除去大部分水分，再回送至活性炭脱硫吸附解析塔；
D、从吸附反应塔抽出15-20％浓度的反应溶液进入氧化酸化槽进行瀑气或搅拌氧化，并同时往氧化酸化槽中加入步骤A收集的洗涤后的溶液进行酸化；
E、氧化酸化达到要求后，对所得溶液迅速进行热过滤，然后进入沉淀池进行冷却、结晶和沉淀得到目标产物。
2.根据权利要求1所述的利用活性炭烟气脱硫产生的二氧化硫再生气制备硫酸钙晶须的方法，其特征在于所述的二氧化硫再生气的浓度为5％以上。
3.根据权利要求1所述的利用活性炭烟气脱硫产生的二氧化硫再生气制备硫酸钙晶须的方法，其特征在于所述步骤A包括先采用换热器将二氧化硫再生气冷却到150℃以下，同时换出的热量一部分用来作氧化酸化槽加热，另一部分用来干燥硫酸钙晶须成品，当二氧化硫再生气被冷却到150℃以下后，采用冷却洗涤塔用常温雾化喷淋水将二氧化硫再生气洗涤冷却至40-80℃，收集雾化喷淋后的溶液备用。
4.根据权利要求3所述的利用活性炭烟气脱硫产生的二氧化硫再生气制备硫酸钙晶须的方法，其特征在于对步骤A收集得到雾化喷淋后的溶液进行过滤处理。
5.根据权利要求1所述的利用活性炭烟气脱硫产生的二氧化硫再生气制备硫酸钙晶须的方法，其特征在于所述步骤D中所述的氧化酸化槽为方形或圆形的钢结构槽，内衬为耐酸耐温玻璃磷片胶泥，内设有氧化瀑气管和加热管，所述的酸化的反应条件为调节反应溶液的pH值为1.8-4.5，反应温度为100-120℃，时间为3-25min。
6.根据权利要求3所述的利用活性炭烟气脱硫产生的二氧化硫再生气制备硫酸钙晶须的方法，其特征在于所述步骤D中所述洗涤后的溶液的pH值为1.5-4.5，温度60-95℃，当洗涤后的溶液的酸度达不到pH值为1.5-4.5，加用部分硫酸；当洗涤后的溶液的温度达不到60-95℃，用步骤A换热得到的部分热气或蒸汽进行补充加热。
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