CN106731634A - 一种氧化镁脱硫联产七水硫酸镁系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种氧化镁脱硫联产七水硫酸镁系统及方法，该系统包括吸收塔、用于制备氢氧化镁浆液的制浆装置、氧化装置、用于过滤反应后浆液的压滤装置、副产物制备装置，所述吸收塔顶部设有烟气排出口，吸收塔下部一侧设有吸收塔烟气入口，其底部设有吸收浆液出口，吸收塔从上至下依次为塔顶烟囱、吸收塔除雾区、吸收塔喷淋反应区、吸收塔浆液区，吸收塔除雾区设有除雾器，所述吸收塔喷淋反应区设有喷淋头；所述制浆装置通过管道与所述吸收塔浆液区连通；所述氧化装置与所述吸收塔连通；压滤装置与吸收浆液出口连通；所述副产物制备装置的入口与所述压滤装置连通。本发明副产物制备装置由于采用了冷却结晶器,具有制备的产品颗粒大、易分离、产品质量高、分离和干燥单元设备负荷低、易操作等优势。
Description
技术领域
本发明涉及烟气污染物治理领域，尤其是一种利用氧化镁湿法吸收工艺脱除烟气中二氧化硫，并生成七水硫酸镁副产物的装置和方法。
背景技术
我国从70年代末开始引进消化吸收国外脱硫技术，并在一批大中型电厂实验运行。各种比较的结果是石灰石—石膏法效率高、脱硫剂价廉易得、运行操作相对容易、配套设备已经实现产业化，具备了在全国大力推广的条件。直至目前我国湿法脱硫行业主要是以石灰石-石膏法为主。
但是石灰石－石膏法湿法脱硫工艺产生的后果是脱硫石膏大量堆放、分解造成二次污染，对气候、土壤、植物和人类健康带来危害。另外，许多化工企业生产过程中的副产石膏早已积弊为患。且这些脱硫石膏无论纯度、抗压抗拉强度、含水率均无法与天然石膏竞争，不得不占用大量目前的土地作为废料处理。
发明内容
本发明为了要解决的上述的技术问题提供一种氧化镁脱硫联产七水硫酸镁系统及其方法，获得七水硫酸镁晶体颗粒大，易分离、能耗较小且产品质量高。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种氧化镁脱硫联产七水硫酸镁系统，包括吸收塔、用于制备氢氧化镁浆液的制浆装置、氧化装置、用于过滤反应后浆液的压滤装置、副产物制备装置。
所述吸收塔顶部设有烟气排出口，所述吸收塔下部一侧设有吸收塔烟气入口，其底部设有吸收浆液出口，所述吸收塔从上至下依次为塔顶烟囱、吸收塔除雾区、吸收塔喷淋反应区及吸收塔浆液区，所述吸收塔除雾区设有除雾器，所述吸收塔喷淋反应区设有喷淋头；所述制浆装置通过管道与所述吸收塔浆液区连通；所述氧化装置与所述吸收塔连通；压滤装置与吸收浆液出口连通；所述副产物制备装置的入口与所述压滤装置连通。
本发明的有益效果是：本发明由于采用了冷却结晶器,具有制备的产品颗粒大、易分离、产品质量高、分离和干燥单元设备负荷低、易操作等优势。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
本发明如上所述一种氧化镁脱硫联产七水硫酸镁系统，进一步，所述吸收塔底部设有浆液储存区，用于向吸收喷淋区的喷淋头供给浆液，并接收来自喷淋反应区的吸收浆液，所述制浆装置、所述喷淋头及所述吸收浆液出口均与所述浆液储存区连通。
本发明如上所述一种氧化镁脱硫联产七水硫酸镁系统，进一步，所述吸收塔喷淋区设有三层喷淋头，每层喷淋头均通过循环泵与所述浆液储存区连通。
采用上述进一步的有益效果是：强化含硫烟气与喷淋浆液的接触时间，提高吸附效果。
本发明如上所述一种氧化镁脱硫联产七水硫酸镁系统，进一步，所述副产物制备装置包括依次连通的蒸发器、冷却结晶器、离心机、干燥机和包装机；所述蒸发器入口与所述压滤装置连通。
采用上述进一步的有益效果是：通过上述装置的处理，使结晶产物品质更高、降低对后续系统设备要求、能耗低、提高脱硫系统经济效益。
本发明如上所述一种氧化镁脱硫联产七水硫酸镁系统，进一步，所述冷却结晶器为上部呈敞口的圆柱形罐体，下部为锥体，顶部设置搅拌器，所述圆柱形罐体内部设冷却管道，且侧壁上设有蒸发完成液入口，所述蒸发完成液入口与所述蒸发器的出口端连通；所述冷却管道与所述圆柱形罐体外部的循环冷却液连通；所述离心机与所述圆柱形罐体内部连通。
采用上述进一步的有益效果是：该结构简单，结晶颗粒大。
本发明如上所述一种氧化镁脱硫联产七水硫酸镁系统，进一步，所述吸收塔除雾区的除雾器为两层及至少三层除雾器冲洗层，所述除雾器冲洗层分别位于第一层除雾器下方、上方及第二层除雾器下方。
采用上述进一步的有益效果是：烟气经除雾器去除烟气中含有的雾滴及部分烟尘后通过烟囱排放。
本发明如上所述一种氧化镁脱硫联产七水硫酸镁系统，进一步，所述氧化装置包括氧化风机及氧化风管路，所述氧化风机的出风口与所述氧化风管路连通，所述氧化风管路与所述浆液储存区连通。
本发明如上所述一种氧化镁脱硫联产七水硫酸镁系统，进一步，所述蒸发器包括依次连接的一效蒸发器和二效蒸发器，所述一效蒸发器的入口端与所述压滤装置的出口端连通，所述二效蒸发器的出口端与所述冷却结晶器的入口连通。
本发明还提供一种氧化镁脱硫联产七水硫酸镁的方法，步骤1),含硫烟气从吸收塔的下部进入，依次通过吸收塔喷淋反应区、吸收塔除雾区从吸收塔顶端的烟气排出口排出；喷淋头喷淋的浆液与烟气逆流接触，烟气中的二氧化硫被浆液吸收，形成吸收浆液；
步骤2),当吸收浆液密度达到1150-1300kg/m3时被排出塔外；
步骤3)排出的浆液通过板框压滤机处理，过滤后形成清液进入副产物制备装置。
本发明如上所述一种氧化镁脱硫联产七水硫酸镁的方法，进一步，所述蒸发器包括依次连接的一效蒸发器和二效蒸发器；所述副产物制备装置包括依次连通的蒸发器、冷却结晶器、离心机、干燥机和包装机；所述蒸发器入口与所述压滤装置连通；
步骤3)清液与蒸汽顺流，依次通过一效蒸发器和二效蒸发器，一效蒸发温度为100-110℃，二效蒸发温度为60-85℃；在二效蒸发器处加设强制循环泵使清液循环蒸发，然后将蒸发完成液泵入冷却结晶器；结晶后的七水硫酸镁悬浮液依次经过离心机、干燥机进入包装机。
本发明通过蒸发、冷却结晶装置及压滤装置、离心机及干燥机的选择，控制工艺操作条件，使结晶产物品质更高、降低对后续系统设备要求、能耗低、提高脱硫系统经济效益。本发明的装置及方法适用于燃煤锅炉、钢铁烧结机、球团、工业窑炉等含SO2的烟气治理。
附图说明
图1为本发明一种氧化镁脱硫联产七水硫酸镁系统部分结构示意图；
图2为本发明一种氧化镁脱硫联产七水硫酸镁系统部分结构示意图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、吸收塔，2、吸收塔烟气入口，3、浆液储存区，4、第一层喷淋头层，5、第二层喷淋头层，6、第三层喷淋头层，7、除雾器,8、第一层喷淋层循环泵，9、第二层喷淋层循环泵，10、第三层喷淋层循环泵，11、烟气排出口，12、氧化风机，13、制浆装置，14、供应泵，15、吸收浆液出口。
16、压滤装置，17、压滤液储罐17，18、一效蒸发器，19、二效蒸发器，20、饱和溶液储罐，21、物料泵，22、冷却结晶器，23、结晶母液储罐，24、吊泵，25、稠厚器，26、离心机，27、干燥机，28、包装设备。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1所示，一种氧化镁脱硫联产七水硫酸镁系统，包括吸收塔1、用于制备氢氧化镁浆液的制浆装置13、氧化装置、蒸发器及冷却结晶器，所述吸收塔顶部设有烟气排出口11，所述吸收塔1下部一侧设有吸收塔烟气入口2，其下部另一侧设有吸收浆液出口15，所述吸收塔的烟气排出口11与烟气入口2之间从上之下依次为吸收塔除雾区和吸收塔喷淋区，所述吸收塔除雾区设有除雾器7，所述吸收塔喷淋区设有喷淋头；所述制浆装置13通过管道与所述喷淋头连通；所述氧化装置与所述吸收塔连通，用于向吸收塔内强制鼓风进而对喷淋浆液进行强制氧化；压滤装置16与吸收浆液出口连通；所述副产物制备装置的入口与所述压滤装置16连通。
上述的喷淋头为管状喷淋头，即管道上连接多个喷淋头或者开设有多个喷淋孔。
本发明上述制浆装置是通过氧化镁与水制成氢氧化镁浆液，吸收浆液即为含有吸收产物的氢氧化镁浆液，即当其未与烟气接触时，所述“浆液”就是氢氧化镁浆液，当与烟气接触之后，所述“浆液”中会含有亚硫酸镁、硫酸镁等吸收产物。制浆原理即
在一些具体实施例，所述吸收塔底部设有浆液储存区，所述制浆装置、所述喷淋头及所述吸收浆液出口均与所述浆液储存区连通，用于向吸收喷淋区的喷淋头供给浆液，并接收来自吸收喷淋区的吸收浆液。
根据本发明上述一些具体实施例，具体地，所述吸收塔喷淋区设有三层喷淋头，每层喷淋头均与所述浆液储存区3连通，即包括第一层喷淋头层4，第二层喷淋头层5，第三层喷淋头层6，三层喷淋头层连接管道上对应的设有第一层喷淋层循环泵8，第二层喷淋层循环泵9，第三层喷淋层循环泵10。
在另一些具体实施例中，所述副产物制备装置还包括依次连接的蒸发器、冷却结晶器22、离心机26、干燥机27、包装机28，所述蒸发器的入口端与所述吸收浆液出口连通；所述冷却结晶器22的入口与所述蒸发器的出口端连通。上述的制浆装置13与所述吸收塔1之间的连通管道上还设有供应泵；所述冷却结晶器22为上部呈敞口的圆柱形罐体，下部为锥体，顶部设置搅拌器，所述圆柱形罐体内部设冷却管道，且侧壁上设有蒸发完成液入口，所述蒸发完成液入口与所述蒸发器的出口端连通；所述冷却管道与所述圆柱形罐体外部的循环冷却液连通，所述离心机与所述圆柱形罐体内部连通。
在一个具体示例中，所述吸收塔除雾区的除雾器7为两层。根据本发明上述具体示例，还包括至少三层除雾器冲洗层，所述除雾器冲洗层分别位于第一层除雾器下方、上方及第二层除雾器下方。
在另一个具体示例中，所述氧化装置包括氧化风机12及氧化风管路，所述氧化风机的出风口与所述氧化风管路连通，所述氧化风管路与所述浆液储存区连通。
根据本发明具体实例上述蒸发器包括依次连接的一效蒸发器18和二效蒸发器19，所述一效蒸发器的入口端与所述吸收浆液出口连通，所述二效蒸发器的出口端与所述冷却结晶器的入口连通。
在另一些具体示例中，还可以包括稠厚器25，所述吸收浆液出口与所述压滤装置16的入口连通，所述压滤装置16的出口与所述蒸发器的入口端连通，优选地压滤装置16与所述蒸发器之间可以设置有压滤液储罐17，所述蒸发器的出口与所述冷却结晶器22的入口连通，优选地，所述蒸发器的出口与所述冷却结晶器22的入口还可以连接饱和溶液储罐20，饱和溶液储罐20与冷却结晶器22之间可以安装有物料泵21；所述稠厚器25的入口与所述冷却结晶器22的出口连通；所述稠厚器25的入口连通所述离心机的入口，所述干燥机27的入口与所述离心机的出口连通；具体地，干燥机27的末端可以连通包装设备28。本发明干燥机27优选为振动动流化床干燥机。分为两段干燥，一段冷却，前段干燥过程为高温干燥，为避免高温导致产品脱水，进风温度优选为不高于70℃，后段干燥为低温干燥，因此阶段的产品含水量已经非常小，低温干燥段冷却温度优选为不高于48℃，在出料末端设置冷却风机一部，可快速降低产品温度，温度降低后经过震动筛分检后，符合规格的产品送入包装设备，不符合规格产品收集后在冷却结晶器中重新溶解结晶。上述实施例或示例中的所述离心机即为离心机26。
上述的优选地，所述稠厚器25的入口与所述冷却结晶器22的出口之间可以连接结晶母液储罐23所述结晶母液储罐23内可以连通有吊泵24，吊泵可以通过管道连接稠厚器25的入口。
本发明在吸收塔中的脱硫主要原理如下：
Mg(OH)2+H2SO3→MgSO3+2H2O
MgSO3+1/2O2→MgSO4
MgSO4+7H2O→MgSO4·7H2O
实施例1
本发明一种氧化镁脱硫联产七水硫酸镁的方法，包括以下步骤：
步骤1),含硫烟气从吸收塔的下部进入，依次通过吸收塔喷淋区、吸收塔除雾区从吸收塔顶端的烟气排出口排出；喷淋头喷淋的浆液与逆流的烟气接触，烟气中的二氧化硫被浆液吸收，形成吸收浆液；
步骤2),当吸收浆液密度达到1150kg/m3时排出部分浆液，将排出的浆液通过板框压滤机处理，压滤后的清液进入蒸发器后，获得蒸发完成液，再将蒸发完成液泵入冷却结晶器；蒸发器采用一效蒸发器和二效蒸发器，上述清液与蒸汽顺流，依次通过一效蒸发器和二效蒸发器，一效蒸发温度为100℃，二效蒸发温度为60℃；在二效蒸发器处加设强制循环泵使清液循环蒸发；蒸发完成液进入冷却结晶器，在冷却结晶器内停留16小时进行冷却结晶。
步骤3)结晶后的七水硫酸镁悬浮液在稠厚器25中进行初步固液分层，经分层后，将七水硫酸镁悬浮液放至离心机27进行脱水分离，晶体固相作为产品输送至晶体料仓，液相被分离出后排入收集槽中，在收集槽中被集中收集后重新补充至蒸发器中进行蒸发处理，料仓中的晶体固相通过震动给料器均匀的送入干燥机27。
实施例2
本发明一种氧化镁脱硫联产七水硫酸镁的方法，包括以下步骤：
步骤1),含硫烟气从吸收塔的下部进入，依次通过吸收塔喷淋区、吸收塔除雾区从吸收塔顶端的烟气排出口排出；喷淋头喷淋的浆液与逆流的烟气接触，烟气中的二氧化硫被浆液吸收，形成吸收浆液；
步骤2),当吸收浆液密度达到1200kg/m3时排出部分浆液，将排出的浆液通过板框压滤机处理，压滤后的清液进入蒸发器后，获得蒸发完成液，再将蒸发完成液泵入冷却结晶器；蒸发器采用一效蒸发器和二效蒸发器，上述清液与蒸汽顺流，依次通过一效蒸发器和二效蒸发器，一效蒸发温度为110℃，二效蒸发温度为85℃；在二效蒸发器处加设强制循环泵使清液循环蒸发；蒸发完成液进入冷却结晶器，在冷却结晶器内停留18小时进行冷却结晶。
步骤3)结晶后的七水硫酸镁悬浮液在稠厚器25中进行初步固液分层，经分层后，将七水硫酸镁悬浮液放至离心机进行脱水分离，晶体固相作为产品输送至晶体料仓，液相被分离出后排入收集槽中，在收集槽中被集中收集后重新补充至蒸发器中进行蒸发处理，料仓中的晶体固相通过震动给料器均匀的送入干燥机27。
经本系统生成的脱硫副产物颗粒大，粒径为1-3mm，具有易分离、产品质量高、对分离和干燥单元设备负荷低、易操作等优势。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种氧化镁脱硫联产七水硫酸镁系统，其特征在于，包括吸收塔、用于制备氢氧化镁浆液的制浆装置、氧化装置、用于过滤反应后浆液的压滤装置、副产物制备装置，
所述吸收塔顶部设有烟气排出口，所述吸收塔下部一侧设有吸收塔烟气入口，其底部设有吸收浆液出口，所述吸收塔从上至下依次为塔顶烟囱、吸收塔除雾区、吸收塔喷淋反应区及吸收塔浆液区，所述吸收塔除雾区设有除雾器，所述吸收塔喷淋反应区设有喷淋头；所述制浆装置通过管道与所述吸收塔浆液区连通；所述氧化装置与所述吸收塔连通；压滤装置与吸收浆液出口连通；所述副产物制备装置的入口与所述压滤装置连通。
2.根据权利要求1所述一种氧化镁脱硫联产七水硫酸镁系统，其特征在于，所述吸收塔底部设有浆液储存区，用于向吸收喷淋区的喷淋头供给浆液，并接收来自喷淋反应区的吸收浆液，所述制浆装置、所述喷淋头及所述吸收浆液出口均与所述浆液储存区连通。
3.根据权利要求2所述一种氧化镁脱硫联产七水硫酸镁系统，其特征在于，所述吸收塔喷淋区设有三层喷淋头，每层喷淋头均通过循环泵与所述浆液储存区连通。
4.根据权利要求1至3任一项所述一种氧化镁脱硫联产七水硫酸镁系统，其特征在于，所述副产物制备装置包括依次连通的蒸发器、冷却结晶器、离心机、干燥机和包装机，所述蒸发器入口与所述压滤装置连通。
5.根据权利要求4所述一种氧化镁脱硫联产七水硫酸镁系统，其特征在于，所述冷却结晶器为上部呈敞口的圆柱形罐体，下部为锥体，顶部设置搅拌器，所述圆柱形罐体内部设冷却管道，且侧壁上设有蒸发完成液入口，所述蒸发完成液入口与所述蒸发器的出口端连通；所述冷却管道与所述圆柱形罐体外部的循环冷却液连通；所述离心机与所述圆柱形罐体内部连通。
6.根据权利要求1至3任一项所述一种氧化镁脱硫联产七水硫酸镁系统，其特征在于，所述吸收塔除雾区的除雾器为两层及至少三层除雾器冲洗层，所述除雾器冲洗层分别位于第一层除雾器下方、上方及第二层除雾器下方。
7.根据权利要求1至3任一项所述一种氧化镁脱硫联产七水硫酸镁系统，其特征在于，所述氧化装置包括氧化风机及氧化风管路，所述氧化风机的出风口与所述氧化风管路连通，所述氧化风管路与所述浆液储存区连通。
8.根据权利要求4所述一种氧化镁脱硫联产七水硫酸镁系统，其特征在于，所述蒸发器包括依次连接的一效蒸发器和二效蒸发器，所述一效蒸发器的入口端与所述压滤装置的出口连通，所述二效蒸发器的出口端与所述冷却结晶器的入口连通。
9.一种氧化镁脱硫联产七水硫酸镁的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1),含硫烟气从吸收塔的下部进入，依次通过吸收塔喷淋反应区、吸收塔除雾区从吸收塔顶端的烟气排出口排出；喷淋头喷淋的浆液与烟气逆流接触，烟气中的二氧化硫被浆液吸收，形成吸收浆液；
步骤2),当吸收浆液密度达到1150-1300kg/m3时被排出塔外；
步骤3)排出的浆液通过板框压滤机处理，过滤后形成清液进入副产物制备装置。
10.根据权利要求9所述一种氧化镁脱硫联产七水硫酸镁的方法，其特征在于，所述蒸发器包括依次连接的一效蒸发器和二效蒸发器；所述副产物制备装置包括依次连通的蒸发器、冷却结晶器、离心机、干燥机和包装机；所述蒸发器入口与所述压滤装置连通；
步骤3)过滤后形成清液与蒸汽顺流，依次通过一效蒸发器和二效蒸发器，一效蒸发温度为100-110℃，二效蒸发温度为60-85℃；在二效蒸发器处加设强制循环泵使清液循环蒸发，然后将蒸发完成液泵入冷却结晶器；结晶后的七水硫酸镁悬浮液依次经过离心机、干燥机进入包装机。
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