CN1057208A - 废气脱硫方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及废气脱硫方法，即在脱硫塔内使含氧 化硫的废气与含脱硫剂的处理液连续地气液接触，使 氧化硫在处理液中吸收，用轻质煅制氧化镁作脱硫 剂，在脱硫塔外设置由第一和第二反应步骤及固液分 离步骤组成的外部处理系统。第一步中使脱硫塔供 给的脱硫液与分离步供给的泥浆混合反应；第二步中 使以上反应物与轻质煅制氧化镁粒混合反应；分离步 中使上述反应物分离成不含固体的液和送往第一步 的泥浆，不含固体液体作处理液供往脱硫塔。

Description

本发明涉及诸如重油、煤等的燃烧废气那样含有氧化硫的废气脱硫方法，更具体地说，涉及用轻质煅制氧化镁作为脱硫剂的脱硫方法。

一般来说，废气脱硫是在立式脱硫塔内进行：从上部使由脱硫剂的水溶液乃至水泥浆组成的处理液以喷淋状流下，所说的处理液与由下方引入的废气连续地接触，从而使废气中的硫化物生成硫酸盐与亚硫酸盐。通常，以泵送方式使流下后的处理液（以下称之脱硫液）同连续供给的新的处理液一同循环，排出由上述供给所产生的增量部分。

以往，氢氧化物如氢氧化钠、氢氧化铵、氢氧化镁、氢氧化钙以及碱式氧化物等如氧化钙用作上述的脱硫剂是众所周知的，但是其中近年来广泛应用的是氢氧化镁。

这是因为氢氧化镁价廉，脱硫产物易溶于水，不会出现钙系脱硫剂那样的结垢的问题，而且可以以水溶液状使用，它是通过将处理液的pH值调整到6左右使氢氧化镁溶解得到的。

对于这样的废气脱硫来说，当然希望尽力可能地降低处理成本。为此，要寻求比上述的氢氧化镁更便宜的脱硫剂，然而目前尚未发现。例如，与氢氧化镁比较，可以便宜地得到在较低温度（800-1000℃左右）下煅烧菱镁矿等的碳酸镁（MgCO₃）矿石所得到的轻质煅制氧化镁（MgO）的粉碎物，尽管由于是低温煅烧难以生成熔块，故而是柔软的，作碱式氧化物的活性大（与水易成氢氧化物），但几乎从未被用作脱硫剂。

对此据考虑有如下的理由：

其一，对氧化镁来说，除作为脱硫的前阶段，要经历生成氢氧化物的水合反应外，还由于所说的水合反应，与作为同样的碱式氧化物的氧化钙（CaO）相比，相当缓慢，故而脱硫效率很差。其二，上述的轻质煅制氧化镁因为是以粗破碎的大小矿石块原封不动地烧制之后破碎的，所以煅烧时虽说是轻质煅制，但与高温气体接触的矿石块表面上也会由于烧成过度而呈硬的熔块状，而产生反应性低的部分，另一方面在大块矿石的中心部分残留未烧成的碳酸镁，而且矿石中存在着SiO₂和Al₂O₃等杂质，其结果是形成反应性波动大的氧化镁及其以外的成分混合在一起的不均匀的粉末。

因此，当把所说的轻质煅制氧化镁粉末的水泥浆用作处理液时，由于脱硫效率低，再加上氧化镁本来的反应速度慢，而且优先消耗反应性高的成分，在循环系统内，以反应性低的氧化镁为主的未反应物及其他的成分将作为残渣沉积，所以随着沉积量的增加，循环泵和管道内易产生结垢和阻塞，存在着脱硫装置不可能平稳而连续运转的问题。

鉴于如上所述，本发明的目的在于提供一种用轻质煅制氧化镁粉末作脱硫剂的原料，同时提高其利用率，而且防止残渣在上述的脱硫塔的循环系统内沉积，并且处理成本低，稳定高效的废气脱硫方法。

为了实现上述的目的，在重复研究的过程中，本发明人首先对广泛用作脱硫剂的常用氢氧化镁和轻质煅制氧化镁研究了它对脱硫液中的氧化镁的反应性，其结果：即使是不均匀且全部为反应性差的轻质煅制氧化镁，只要大量应用则反应性好的氧化镁成分也相应增加，故而可得到与氢氧化镁相匹敌的反应效率。然而，这样大量的使用，上述的残渣问题当然会更加突出。

因此，本发明人通过在脱硫塔外设置了由特定的工序组成的外部处理系统。在所说的外部处理系统中，使大量的轻质煅制氧化镁粉末水合，一方面将由其中反应性好的氧化镁成分生成的氢氧化镁水溶液作为处理液供入脱硫塔，另一方面在外部处理系统中以泥浆状使剩余的反应性差的氧化镁成分与碳酸镁及杂质一起循环，同时，将脱硫塔内的一部分脱硫液引入所说的循环系统，使之与上述的剩余的氧化镁成分反应，从而发现能在脱硫塔的循环系统内进行不会生成残渣的良好的脱硫反应的同时，在外部处理系统内使轻质煅制氧化镁粉末中反应性差的成分也有助于脱硫反应以提高该粉末用作脱硫剂的利用率，而且发现使废气以低成本、稳定、高效地脱硫成为可能，以致完成了本发明。

也就是说，本发明在使含有硫化物的废气与含有脱硫剂的处理液连续地进行气液接触且使上述的硫化物被处理液吸收的脱硫塔的外部，设置由第一和第二反应步骤及固液分离步骤组成的外部处理系统，废气脱硫方法的特征在于，

a）在第一反应步骤中，使吸收由上述脱硫塔供给的硫成分的脱硫液与由固液分离步骤供给的泥浆混合且进行反应;

b）在第二反应步骤中，使由第一反应步骤中制得的反应物与轻质煅制氧化镁粒子混合且进行反应;

c）在固液分离步骤中，由第二反应步骤制得的反应物中分离出不含固态组分的液体和送往第一反应步骤的泥浆;

d）把所说的分离出的不含固态组分的液体作为上述处理液供给到脱硫塔内。

在本发明的上述的脱硫方法中较好的组成是采用粉碎方法使至少一部分由固液分离步骤来的送往第一反应步骤的呈微粉泥浆。

采用本发明的废气脱硫方法，在可用廉价的轻质煅制氧化镁粉末作为脱硫剂原料使用的同时，由于大大地提高其利用率，与以往广泛使用氢氧化镁的脱硫方法相比，还能大幅度地降低处理成本。而且可以完全防止在脱硫塔内循环系统中成为结垢和阻塞的主要因素的残渣沉积，从而能以低成本、稳定、高效地进行废气脱硫。

此外，在本发明的脱硫方法中，如果采用粉碎方法使至少一部分由外部处理系统的固液分离步骤送往第一反应步骤的泥浆呈微粉泥浆，则由于粒子的反应面积增大，提高所说的反应性，故具有进一步提高轻质煅制氧化镁的利用率以及进一步降低处理成本的优点。

图1  所示为本发明废气脱硫方法所用装置组成的流程示意图。

以下，将结合附图对本发明的废气脱硫方法作说明。

参照图1，A为脱硫塔，由其外部设置的外部处理系统B供给的氢氧化镁水溶液组成的处理液从上方以喷淋状流下。通过使所说的处理液与由下方导入的含有氧化硫的废气G₁气液接触，在经脱硫反应使氧化硫以亚硫酸镁在处理液中被吸收和结合的同时，除去了氧化硫的废气G₂由上方排出塔外。

流下而进入脱硫塔A的下部槽a内的处理液，即吸收了氧化硫的脱硫液通常由MgSO₃、MgSO₄、Mg（HSO₃）₂等混合组成，它与新供给的处理液一起由泵P1和管道L1送往上部，并通过如此的反复，连续地在脱硫塔A内进行循环。

外部处理系统B由进行第一反应步骤的第一反应槽1、进行反二反应步骤的第二反应槽2、进行固液分离步骤的沉降槽3、放置轻质煅制氧化镁粉末的水泥浆的原料槽4以及湿式粉碎机5组成，反应槽1和2还设有搅拌机6。

在第一反应槽1中，使由脱硫塔A经泵P2和管道L2供给的脱硫液与由沉降槽3经泵P3供给的泥浆混合且进行反应。所说的反应物（泥浆）送往第二反应槽2。在第二反应槽2中，由原料槽4供给过量很多的轻质煅制氧化镁粉末的水泥浆，再使所说的泥浆与上述的第一反应槽1来的反应物混合且进行反应。所说的反应物被送往沉降槽3，通过沉降分离分别得到上清液和沉降泥浆。其中分离的上清液作为处理液被送往脱硫塔A，而沉降泥浆送往第一反应槽1。

在反应槽1、2中的反应是由固态氧化镁经水合反应生成的氢氧化镁和脱硫液中的氧化硫的反应，就是与脱硫塔A内几乎同样的反应。在所说的反应中未消耗的剩余的氢氧化镁和反应生成物亚硫酸镁等均溶于沉降槽3的上清液中。而沉降泥浆的固态部分由至此的过程中未水合的未反应的氧化镁成分即反应性低的成分以及由轻质煅制氧化镁的原料粉末带来的碳酸镁和Al₂O₃、SiO₂等的杂质组成。

在第一反应槽的第一反应步骤中，自沉降槽中来的泥浆是如上所述那样的低反应性的，但是自脱硫塔中来的脱硫液由于是含有很多Mg（HSO₃）₂的，即高反应性的，故而前者的反应性差被后者的反应性好所弥补，可相当程度地推进脱硫反应。另外，由沉降槽至第一反应槽1的泥浆输送线路中如图1所示设有湿式粉碎机5，如果被输送的一部分或者全泥浆经湿式粉碎成细粒泥浆，则会由于固态粒子的表面积即反应面积的增大而促进上述的反应。

再有，反应性明显低的氧化镁成分将反复地进行经第一第二反应槽1、2和沉降槽3的循环，但是它会随着这种反复循环慢慢地消耗于反应而减少。

在第二反应槽2中，被处理液由于经第一反应槽1的反应，Mg（HSO₃）₂的含量减少，但由于反应性好的氧化镁成分将重新过量很多地被供给，故而残存的Mg（HSO₃）₂几乎都转化为MgSO₃。这样，高效中和的液体的pH值大致为9左右，由pH测定器（PHC）7a测定。并通过基于所说的测定信号的供给阀V1的开关控制，从而自动地调节由原料槽4中来的泥浆的供给量。

反应槽作成单槽时，因为自原料槽4的新供的氧化镁中的反应性高的成分优先反应，所以从沉降槽3返回的反应性低的成分不会参与反应，上述新的氧化镁中的反应性低的成分将作为未反应物，在沉降槽3中急速加法蓄积，故是不受欢迎的。

经两反应槽1、2及沉降槽3反复循环也不反应的反应性极差的氧化镁成分和碳酸镁及其他杂质慢慢地螺积在循环系统内，但由于由此产生的固态部分的增加速度较小，最好要定期地从沉降槽3的排出管8中排出与增加的固态份量相平衡的泥浆。

此外，在脱硫塔A中，来自沉降槽3的上清液以处理液供给，但是因为所说的处理液中完全不含固态部分，所以循环系统可以保持稳定的运转状态而不会产生泵P1和管道L1因残渣而结垢和阻塞。另外，为了防止结垢，而希望把下部槽a的脱硫液的pH调节成6左右，该pH由pH测定器（PHC）7b测定，并通过控制由所说的测定信号自动控制的阀V2的节流，自动地调节供往第一反应槽1的脱硫液的输出量。沉降槽3供给的处理液量相对于输往第一反应槽1的脱硫液量来说，仅增加从原料槽4供给泥浆部分，而所说的增加部分由排出管9排出到系统之外。

对于上述的实施例来说，分别用一个反应槽作为第一及第二的反应步骤，但是使两步骤的一步或两步构成相互串联或并联连接的多个反应槽也无妨。此外，在固液分离步骤中，不限于附图所示的沉降槽3，可以采用液体旋流器及其他固液分离装置。

本发明还可使用最好由上述的碳酸镁矿石经低温煅制所得的，但是也可由其他原料制得的，例如由生产氧化镁熔块时的旋转窑炉所产生的粉尘回收的等作为轻质煅制氧化镁。

以下，将说明采用上述装置的脱硫方法的具体实施例。

将由C重油锅炉排出的含有1200ppm亚硫酸气体（SO₂）的废气G1以10⁴Nm/小时的速率导入脱硫塔A内，使所说的废气与自塔内上方以喷淋状流下的处理液连续地气液接触进行脱硫，同时把滞留在下部槽a的脱硫液的pH值调节到5.9-6.0，温度为55℃。泵P2以4500kg/小时的速率将所说的脱硫液抽出且送入容量为1m³的第一反应槽1，此外所说的脱硫液还自排出管9以1400kg/小时的速率排出到系统外。

在第一反应槽1中，使所说的脱硫液与由沉降槽3以120kg/小时速率供给的泥浆混合且停留大约10分钟进行反应，连续地把泥浆状的反应物送往容量为1m³的第二反应槽2。在第二反应槽中，使自第一反应槽1来的反应物与由原料槽4连续供给的固态组分浓度为30%（重量）的轻质煅制氧化镁粉末（平均粒径为20μm）的泥浆混合且停留大约10分钟进行反应，连续地把泥浆状的反应物送往沉降槽3。

从原料槽4向第二反应槽2供给的泥浆量在稳定运转下把第二反应槽2内的pH值调节成9.0。在沉降槽3中，由泵P3将沉降泥浆经湿或粉碎机5，以上述的速率送往第一反应槽，同时把溢出的全部上清液连续地供给脱硫塔A。

如此连续进行废气脱硫，但由此从脱硫塔A排出的处理后的废气G2的亚硫酸气体的浓度为10ppm。此外，流入脱硫塔A的下部槽a的脱硫液是水溶液，其组成平均为MgSO₄1.2%（重量）、MgSO₃1.32%（重量）、Mg（HSO₃）₂1.48%（重量），几乎不含固态组分。

Claims (2)

1、一种废气脱硫方法，其特征在于在使含有氧化硫的废气与含有脱硫剂的处理液连续地气液接触，并使上述氧化硫在处理液中被吸收的脱硫塔的外部，设置由第一和第二反应步骤及固液分离步骤组成的外部处理系统：

a)在第一反应步骤中，使由所说脱硫塔供给的吸收了硫成分的脱硫液与由固液分离步骤供给的泥浆混合且反应；

b)在第二反应步骤中，使由第一反应步骤得到的反应物与轻质煅制氧化镁粒子混合且反应；

c)在固液分离步骤中，使由第二反应步骤得到的反应物分离成不含固态组分的液体和送往第一反应步骤的泥浆；

d)将所说的分离出的不含固态组分的液体作为上述的处理液供往脱硫塔内。

2、根据权利要求1所述的废气脱硫方法，其特征在于由固液分离步骤送往第一反应步骤的泥浆至少一部分用粉碎方法制成微粉泥浆。