CN106731632A - 一种氧化锌脱除烟气中二氧化硫的装置及其工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种氧化锌脱除烟气中二氧化硫的装置及其工艺。本发明采用塔体中空设计,在塔体底部设置循环池,使得喷淋出的循环液与烟气混合接触后能快速流入循环池内,适用于较大的喷淋量,提高除尘和脱除二氧化硫的效率,不易产生堵塞,向循环池内的曝气管通入大量空气,空气上升进入塔体内,在循环池和塔体内形成强制氧化气氛,有效促进亚硫酸锌的氧化。并紧密结合锌的冶炼工艺,回收利用烟气中的二氧化硫来生产合格的硫酸锌溶液,明显降低了烟气处理成本,同时处理过程中产生的废气、废液都是循环利用,不产生废弃物和二次污染。
Description
技术领域
本发明属于含硫烟气处理的技术领域,具体涉及一种利用氧化锌脱除烟气中二氧化硫的装置及其工艺。
背景技术
在金属冶炼,化肥生产等行业中,产生大量的含硫烟气,若不经过处理,排放到大气中,就会对空气产生严重污染。目前,最常用的脱硫技术是石灰脱硫工艺,但由于脱硫后形成的石膏渣杂质含量多,一般是收集后运至固体废物处理中心进行收纳,经济效益低,难以进行后续的处理,脱硫产物难以进行再次利用,增加烟气脱硫成本。为降低烟气脱硫系统的运行成本,避免环境污染,技术人员研制开发出氧化锌脱硫技术,使用氧化锌来吸收烟气中的二氧化硫,得到的脱硫产物进行酸化后又产生二氧化硫,然后用来制酸。根据公开的氧化锌脱硫技术,氧化锌脱硫后产生微溶的亚硫酸锌,易堵塞脱硫系统,增加维护成本,亚硫酸锌经过氧化、酸化或者焙烧,产生高浓度的二氧化硫用于制酸,虽然能脱出烟气中含有的二氧化硫,但是后续过程中又放出二氧化硫,制酸系统排放的废气中也会含有未反应的二氧化硫气体,形成二次污染,还需要再次进行脱硫处理。造成工艺流程复杂,加大处理难度,难以有效利用烟气中的二氧化硫,同时,在脱硫过程中,需要精确控制反应过程才能达到脱硫指标。含硫烟气的处理一直是冶炼行业的难点。为此,本发明人经过潜心研究,研制开发出氧化锌脱除烟气中二氧化硫的设备和工艺,所使用的设备结构简单,工艺简便,成本低廉,与现有的锌电积方式紧密结合,不产生二次污染。试验证明,应用效果良好。
发明内容
本发明的第一目的是提供一种结构简单,不堵塞,投资少,喷淋量大,除尘和脱除二氧化硫效率高的装置。
本发明的第二目的是提供一种工艺简便,经济效益较好,同时紧密结合锌的冶炼工艺,有效解决氧化锌脱硫系统的氧化和二次污染问题。
本发明的第一目的是这样实现的,包括:塔体和循环池,所述的塔体上部设置有烟气出口和喷淋管,下部设置烟气进口,所述的循环池设置于塔体的底部,所述的循环池上部设置有进液口和溢流口,下部设置有曝气管和出液口,所述的出液口通过循环水泵与喷淋管连接。
本发明采用塔体中空设计,在塔体底部设置循环池,循环池与塔体联通,使得喷淋出的循环液与烟气混合接触后能快速流入循环池内,适用于较大的喷淋量,能在短时间内产生多次的循环喷淋,使得循环池内浆液浓度稳定,提高除尘和脱除二氧化硫的效率,同时喷淋而下的循环液快速冲刷塔体内壁,不易产生堵塞,向循环池内的曝气管通入大量空气,空气上升进入塔体内,在循环池和塔体内形成强制氧化气氛,有效促进亚硫酸锌的氧化。可以使用2~5个脱除烟气中二氧化硫的装置串联起来,上一个装置的出气口通过管道连接下一个装置的进气口,增强反应效果,使得烟气达标排放。
本发明的第二目的是这样实现的,包括制浆、脱硫、氧化、酸化、净化、电积锌工序,具体包括:
A、制浆:粒度不大于80目的氧化锌与液体混合,按照固体和液体的体积比为1:8~20的配比进行搅拌,制备成氧化锌粉体的悬浊浆液;
B、脱硫:含硫烟气从塔体下部进入,步骤A制备好的氧化锌浆液流入循环池内,经过循环泵在塔体中由上向下喷淋,循环使用,控制循环池内溶液pH值为4~5;
C、氧化:步骤B中得到的浆液流入循环池内,与通过曝气管鼓入的压缩空气充分接触,鼓入空气压力为0.2~1.6MPa,在强制氧化气氛下,亚硫酸锌氧化生成硫酸锌溶液,剩余的空气上升进入塔体中,增加塔体内的氧化气氛;
D、酸化:步骤C中循环池内的浆液从溢流口流出至酸化池中,使用电积锌产生的废液进行酸化处理,产生的二氧化硫使用管道引入塔体内;
E、净化:步骤D酸化处理后的溶液中加入锌粉进行置换反应,去除含有的杂质,达到电积锌的溶液质量要求;
F、电积锌:步骤E得到的溶液进入电积锌系统,生产出合格的电锌产品。
本发明采用氧化锌与烟气中的二氧化硫反应,生成亚硫酸锌,同时使用大量空气形成强制氧化气氛,有效促进亚硫酸锌氧化生成硫酸锌溶液,剩余部分的亚硫酸锌使用废电积液进行酸化处理,产生的二氧化硫返回塔体内进行处理,得到的硫酸锌溶液经过净化后达到电积锌的溶液质量要求,用于生产电锌。脱除烟气中二氧化硫和锌的冶炼工艺紧密结合,有效利用烟气中的二氧化硫来生产硫酸锌溶液,明显降低了烟气处理成本,同时处理过程中产生的废气、废液都是循环利用,不产生废弃物和二次污染。
附图说明
图1为本发明设备示意图;
图2为本发明工艺流程框图;
图中:1-塔体,2-循环池,3-烟气出口,4-喷淋管,5-烟气进口,6-进液口,7-溢流口,8-曝气管,9-出液口,10-循环水泵,11-搅拌桨,12-气体分布板。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明,但不以任何方式对本发明加以限制,基于本发明教导所作的任何变换或替换,均属于本发明的保护范围。
如图1所示,本发明包括:塔体1和循环池2,所述的塔体1上部设置有烟气出口3和喷淋管4,下部设置烟气进口5,所述的循环池2设置于塔体1的底部,所述的循环池2上部设置有进液口6和溢流口7,下部设置有曝气管8和出液口9,所述的出液口9通过循环水泵10与喷淋管4连接。中空的塔体1底部与循环池2连接,有利于循环液快速大量喷淋,使烟气短时间内与大量循环液接触,提高反应效率,循环液成分较均匀,易于控制循环液浓度。
所述的塔体1底部与循环池2连接处设置气体分布板12。使得上升的空气形成均匀的气流,合理分布塔体内的空气。
所述的循环池2内部设置搅拌桨11,所述的搅拌桨11的旋转轴与水平面夹角为30~90度。增加了循环液内浆液的均匀性,同时可使得浆液飞溅,提高气液的接触面积,增强氧化效果。
所述的曝气管8与螺杆空压机连接。能提供较大压力和流量的压缩空气,使得曝气效果更加充分,通入的空气量较大,在循环池和塔体内形成强制氧化气氛。
如图2所示,本发明包括制浆、脱硫、氧化、酸化、净化、电积锌工序,具体包括:
A、制浆:粒度不大于80目的氧化锌与液体混合,按照固体和液体的体积比为1:8~20的配比进行搅拌,制备成氧化锌粉体的悬浊浆液;
B、脱硫:含硫烟气从塔体下部进入,步骤A制备好的氧化锌浆液流入循环池2内,经过循环泵10在塔体1中由上向下喷淋,循环使用,控制循环池2内溶液pH值为4~5;
C、氧化:步骤B中得到的浆液流入循环池2内,与通过曝气管8鼓入的压缩空气充分接触,鼓入空气压力为0.2~1.6MPa,在强制氧化气氛下,亚硫酸锌氧化生成硫酸锌溶液,剩余的空气上升进入塔体1中,增加塔体内的氧化气氛;
D、酸化:步骤C中循环池2内的浆液从溢流口7流出至酸化池中,使用电积锌产生的废液进行酸化处理,产生的二氧化硫使用管道引入塔体1内;
E、净化:步骤D酸化处理后的溶液中加入锌粉进行置换反应,去除含有的杂质,达到电积锌的溶液质量要求;
F、电积锌:步骤E得到的溶液进入电积锌系统,生产出合格的电锌产品。
所述的A步骤中,制备氧化锌浆液时添加磺酸脂类乳化剂,添加量为液体重量的0.5~1%。在喷淋中形成微小气泡,增大气液接触面积,改善气液传质条件,增加反应速度。
所述的C步骤中,在循环池2内通入含氧量为21~30%的富氧空气和/或加入双氧水、锰粉或高锰酸盐。有利于提高氧化速率,提高氧化效果。
所述的D步骤中,酸化时浆液温度控制在50~100℃。加快反应速度,提高亚硫酸锌的分解效率。
所述的D步骤中,酸化后溶液内锌含量小于120g/L时,返回步骤A中使用。
所述的E步骤中,净化后溶液用于锌精矿的浸出。
本发明采用在中空塔体设计,并且把循环池与塔体紧密连接,同时采用较大的喷淋量来使得烟气和循环液充分接触,并冲刷塔壁,,使得脱硫过程中产生的亚硫酸锌不易附着于塔体内,完全流入塔底的循环池中。亚硫酸锌在循环池内被鼓入的压缩空气氧化,剩余的空气上升进入塔体内,与进入的烟气混合,增加了塔内的氧化气氛,使得亚硫酸锌在生成的初期即可发生氧化反应,较大提高了氧化速率,避免了脱硫过程中设备被亚硫酸锌堵塞的问题。溢流出的硫酸锌经过酸化和净化后,用于电积锌的生产,对脱硫产物进行有效回收,降低电锌的生产成本,提高经济效益。
本发明的氧化锌脱硫装置结构简单,维护方便,制造成本低廉,采用的工艺方法简单,易于控制,除尘和脱硫效率高,并能利用烟气中的二氧化硫生成硫酸锌后用于电积锌的生产,降低了生产成本,工艺过程中不产生二次污染,无污染物的排放。
实施例1:
使用粒度为80目的含有氧化锌的物料,按照固液的体积比为1:8进行混合搅拌,制备成浆液后流入循环池内,循环池内的浆液通过循环泵,从喷淋管中喷淋而下,喷淋量为20m3/h,在塔体内与向上含二氧化硫的烟气混合,同时在曝气管中通入压力为0.2MPa的压缩空气,浆液中的氧化锌和二氧化硫反应生成亚硫酸锌,多次循环喷淋后,溶液的pH值为4,大量的亚硫酸锌在循环池和塔体内被氧化成硫酸锌,烟气中99%的二氧化硫被吸收,从烟气出口排出,从溢流口流出的浆液流入酸化池中,加入电积锌时产生的废液,浆液中含有的亚硫酸锌反应放出的二氧化硫,引入塔体内再次吸收,得到的硫酸锌溶液使用锌粉进行净化处理,去除含有的杂质,达到电积锌溶液的质量要求,把净化后的硫酸锌溶液流入锌的电积槽内,生成出合格的电锌产品。
实施例2
使用粒度为100目的含有氧化锌的物料,按照固液的体积比为1:20进行混合搅拌,制备成浆液后流入循环池内,循环池内的浆液通过循环泵,从喷淋管中喷淋而下,喷淋量为60m3/h,在塔体内与向上含二氧化硫的烟气混合,同时在曝气管中通入压力为1.6MPa的压缩空气,浆液中的氧化锌和二氧化硫反应生成亚硫酸锌,多次循环喷淋后,溶液的pH值为5,大量的亚硫酸锌在循环池和塔体内被氧化成硫酸锌,烟气中99.4%的二氧化硫被吸收,从烟气出口排出,从溢流口流出的浆液流入酸化池中,加入电积锌时产生的废液,浆液中含有的亚硫酸锌反应放出的二氧化硫,引入塔体内再次吸收,得到的硫酸锌溶液使用锌粉进行净化处理,去除含有的杂质,达到电积锌溶液的质量要求,把净化后的硫酸锌溶液流入锌的电积槽内,生成出合格的电锌产品。
实施例3
使用粒度为120目的含有氧化锌的物料,按照固液的体积比为1:15进行混合搅拌,制备成浆液后流入循环池内,循环池内的浆液通过循环泵,从喷淋管中喷淋而下,喷淋量为30m3/h,在塔体内与向上含二氧化硫的烟气混合,同时在曝气管中通入压力为0.8MPa的压缩空气,向循环池内投入高锰酸钾,浆液中的氧化锌和二氧化硫反应生成亚硫酸锌,多次循环喷淋后,溶液的pH值为4.5,大量的亚硫酸锌在循环池和塔体内被氧化成硫酸锌,烟气中99%的二氧化硫被吸收,从烟气出口排出,从溢流口流出的浆液流入酸化池中,加入电积锌时产生的废液,浆液中含有的亚硫酸锌反应放出的二氧化硫,引入塔体内再次吸收,得到的硫酸锌溶液使用锌粉进行净化处理,去除含有的杂质,达到电积锌溶液的质量要求,把净化后的硫酸锌溶液流入锌的电积槽内,生成出合格的电锌产品。
实施例4
使用粒度为100目的含有氧化锌的物料,按照固液的体积比为1:18进行混合搅拌,并添加磺酸脂类乳化剂,添加量为液体重量的0.5%,制备成浆液后流入循环池内,循环池内的浆液通过循环泵,从喷淋管中喷淋而下,喷淋量为40m3/h,在塔体内与向上含二氧化硫的烟气混合,同时在曝气管中通入压力为0.9MPa,氧气含量为21%的富氧压缩空气,向循环池内投入锰粉,浆液中的氧化锌和二氧化硫反应生成亚硫酸锌,多次循环喷淋后,溶液的pH值为4.5,大量的亚硫酸锌在循环池和塔体内被氧化成硫酸锌,烟气中98.5%的二氧化硫被吸收,从烟气出口排出,从溢流口流出的浆液流入酸化池中,加入电积锌时产生的废液,浆液中含有的亚硫酸锌反应放出的二氧化硫,引入塔体内再次吸收,得到的硫酸锌溶液含锌离子浓度小于120g/L时,返回浆液制备步骤,与含氧化锌的物料混合后再次循环利用。
实施例5
使用粒度为80目的含有氧化锌的物料,按照固液的体积比为1:12进行混合搅拌,并添加磺酸脂类乳化剂,添加量为液体重量的1%,制备成浆液后流入循环池内,循环池内的浆液通过循环泵,从喷淋管中喷淋而下,喷淋量为50m3/h,在塔体内与向上含二氧化硫的烟气混合,同时在曝气管中通入压力为1.4MPa,氧气含量为30%的富氧压缩空气,浆液中的氧化锌和二氧化硫反应生成亚硫酸锌,多次循环喷淋后,溶液的pH值为4.5,大量的亚硫酸锌在循环池和塔体内被氧化成硫酸锌,烟气中98.5%的二氧化硫被吸收,从烟气出口排出,从溢流口流出的浆液流入酸化池中,控制浆液温度为50℃,加入电积锌时产生的废液,浆液中含有的亚硫酸锌反应放出的二氧化硫,引入塔体内再次吸收,得到的硫酸锌溶液使用锌粉进行净化处理,去除含有的杂质,然后用于锌湿法冶炼时锌精矿的浸出。
实施例6
使用粒度为100目的含有氧化锌的物料,按照固液的体积比为1:18进行混合搅拌,并添加磺酸脂类乳化剂,添加量为液体重量的0.8%,制备成浆液后流入循环池内,循环池内的浆液通过循环泵,从喷淋管中喷淋而下,喷淋量为40m3/h,在塔体内与向上含二氧化硫的烟气混合,同时在曝气管中通入压力为0.9MPa的压缩空气,向循环池内投入双氧水,浆液中的氧化锌和二氧化硫反应生成亚硫酸锌,多次循环喷淋后,溶液的pH值为4.5,大量的亚硫酸锌在循环池和塔体内被氧化成硫酸锌,烟气中99.4%的二氧化硫被吸收,从烟气出口排出,从溢流口流出的浆液流入酸化池中,控制浆液温度为100℃,加入电积锌时产生的废液,浆液中含有的亚硫酸锌反应放出的二氧化硫,引入塔体内再次吸收,得到的硫酸锌溶液含锌离子浓度小于120g/L时,返回浆液制备步骤,与含氧化锌的物料混合后再次循环利用,使酸化后得到硫酸锌溶液含锌离子浓度不小于120g/L,使用锌粉进行置换反应,去除含有的杂质,达到电积锌溶液的质量要求,后用于生产电锌。
实施例7
使用粒度为120目的含有氧化锌的物料,按照固液的体积比为1:16进行混合搅拌,并添加磺酸脂类乳化剂,添加量为液体重量的0.7%,制备成浆液后流入循环池内,循环池内的浆液通过循环泵,从喷淋管中喷淋而下,喷淋量为50m3/h,在塔体内与向上含二氧化硫的烟气混合,同时在曝气管中通入压力为1.4MPa,氧气含量为25%的富氧压缩空气,向循环池内投入双氧水,浆液中的氧化锌和二氧化硫反应生成亚硫酸锌,多次循环喷淋后,溶液的pH值为4.5,大量的亚硫酸锌在循环池和塔体内被氧化成硫酸锌,烟气中99.5%的二氧化硫被吸收,从烟气出口排出,从溢流口流出的浆液流入酸化池中,控制浆液温度为70℃,加入电积锌时产生的废液,浆液中含有的亚硫酸锌反应放出的二氧化硫,引入塔体内再次吸收,得到的硫酸锌溶液含锌离子浓度小于120g/L时,返回浆液制备步骤,与含氧化锌的物料混合后再次循环利用,使酸化后得到硫酸锌溶液含锌离子浓度不小于120g/L后使用锌粉进行置换反应,去除含有的杂质,达到电积锌溶液的质量要求,后用于生产电锌。
Claims (10)
1.一种氧化锌脱除烟气中二氧化硫的装置,包括:塔体(1)和循环池(2),所述的塔体(1)上部设置有烟气出口(3)和喷淋管(4),下部设置烟气进口(5),其特征是:所述的循环池(2)设置于塔体(1)的底部,所述的循环池(2)上部设置有进液口(6)和溢流口(7),下部设置有曝气管(8)和出液口(9),所述的出液口(9)通过循环水泵(10)与喷淋管(4)连接。
2.根据权利要求1所述的氧化锌脱除烟气中二氧化脱硫装置,其特征是:所述的塔体(1)底部与循环池(2)连接处设置气体分布板(12)。
3.根据权利要求1或2所述的氧化锌脱除烟气中二氧化脱硫装置,其特征是:所述的循环池(2)内部设置搅拌桨(11),所述的搅拌桨(11)的旋转轴与水平面夹角为30~90度。
4.根据权利要求1所述的氧化锌脱除烟气中二氧化脱硫装置,其特征是:所述的曝气管(8)与螺杆空压机连接。
5.一种利用氧化锌脱除烟气中二氧化硫的工艺,其特征是:包括制浆、脱硫、氧化、酸化、净化、电积锌工序,具体包括:
A、制浆:粒度不大于80目的氧化锌与液体混合,按照固体和液体的体积比为1:8~20的配比进行搅拌,制备成氧化锌粉体的悬浊浆液;
B、脱硫:含硫烟气从塔体下部进入,步骤A制备好的氧化锌浆液流入循环池(2)内,经过循环泵(10)在塔体(1)中由上向下喷淋,循环使用,控制循环池(2)内溶液pH值为4~5;
C、氧化:步骤B中得到的浆液流入循环池(2)内,与通过曝气管(8)鼓入的压缩空气充分接触,鼓入空气压力为0.2~1.6MPa,在强制氧化气氛下,亚硫酸锌氧化生成硫酸锌溶液,剩余的空气上升进入塔体(1)中,增加塔体内的氧化气氛;
D、酸化:步骤C中循环池(2)内的浆液从溢流口(7)流出至酸化池中,使用电积锌产生的废液进行酸化处理,产生的二氧化硫使用管道引入塔体(1)内;
E、净化:步骤D酸化处理后的溶液中加入锌粉进行置换反应,去除含有的杂质,达到电积锌的溶液质量要求;
F、电积锌:步骤E得到的溶液进入电积锌系统,生产出合格的电锌产品。
6.根据权利要求5所述的氧化锌脱除烟气中二氧化硫的工艺,其特征是:所述的A步骤中,制备氧化锌浆液时添加磺酸脂类乳化剂,添加量为液体重量的0.5~1%。
7.根据权利要求5所述的氧化锌脱除烟气中二氧化硫的工艺,其特征是:所述的C步骤中,在循环池(2)内通入含氧量为21~30%的富氧空气和/或加入双氧水、锰粉或高锰酸盐。
8.根据权利要求5所述的氧化锌脱除烟气中二氧化硫的工艺,其特征是:所述的D步骤中,酸化时浆液温度控制在50~100℃。
9.根据权利要求5所述的氧化锌脱除烟气中二氧化硫的工艺,其特征是:所述的D步骤中,酸化后溶液内锌含量小于120g/L时,返回步骤A中使用。
10.根据权利要求5所述的氧化锌脱除烟气中二氧化硫的工艺,其特征是:所述的E步骤中,净化后溶液用于锌精矿的浸出。
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