CN107617326A

CN107617326A - 基于电石渣的烟气脱硫的方法

Info

Publication number: CN107617326A
Application number: CN201711063703.9A
Authority: CN
Inventors: 童裳慧
Original assignee: Microtek Blue Industrial Co Ltd
Current assignee: Microtek Blue Industrial Co Ltd
Priority date: 2017-11-02
Filing date: 2017-11-02
Publication date: 2018-01-23

Abstract

本发明公开了一种基于电石渣的烟气脱硫的方法，其包括将脱硫剂组合物加水制成脱硫剂浆液，脱硫剂组合物由40～80重量份电石渣和20～60重量份氧化镁组成；将脱硫剂浆液与温度为140℃以下且氧气含量为10～20vol％的烟气接触，当脱硫后烟气的温度低于75℃时排出烟气；当脱硫后形成的浆料的pH为5.3～6.8时，排出所述浆料。本发明的脱硫方法一方面采用基于废弃物的电石渣得到的脱硫剂组合物实现了固体废弃物等垃圾的资源化利用，减少氧化镁的用量，使脱硫成本降低。另一方面，在对现有方法进行优化后，利用该脱硫剂组合物还可以实现高效脱硫。

Description

基于电石渣的烟气脱硫的方法

技术领域

本发明涉及一种烟气脱硫的方法，具体涉及一种基于电石渣脱硫剂进行烟气脱硫的方法。

背景技术

电石渣作为废弃物目前已被用于代替石灰石制造水泥、生产化工产品、生产建筑材料等。随着环保要求的不断提高以及研究成果的不断应用，利用电石渣作为烟气处理中脱硫剂的主要成分已成为电石渣废物利用的新途径。

CN101168117A公开了一种利用电石渣浆制取高效固体脱硫剂的方法，将电石渣浆离心分离，经过滤、压滤，然后加入干燥剂和高效防结聚助磨剂进行脱硫剂的制备；同时为了得到小于0.04毫米的固体颗粒粉末，先将电石渣浆压滤脱水形成含水量较低的滤饼，在通过干燥剂和烘干等方法进一步脱水，最后通过粉碎、研磨等方法控制脱硫剂中固体颗粒的细度。但是该工艺的实际效果并不理想，研磨的能耗高，研磨件被磨损之后很难控制固体的细度，设备的维护费用很高。

CN1654400A公开了一种利用废弃电石渣生产高纯度石膏的方法，包括原料预处理过程、烟气脱硫过程、旋流优选过程和脱水过程。电石渣原料的处理过程仅包括原料中固体物质的筛选，并没有涉及脱硫过程中还原性物质的去除，从而造成所产生的副产品成分复杂，无法进行有效利用。而且，脱硫剂与烟气反应速度慢，固体颗粒较大等均会对脱硫效果产生影响。

另外，CN101898083A和CN104437023A所公开的电石渣生产脱硫剂的方法及设备中，脱硫剂的工作状态要求温度较高，只能在进气口出使用，在烟囱上部温度降低之后，脱硫效果出现明显的下降；同时，等重量的脱硫剂扩散面积小，吸附能力较低，也会增加脱硫剂的用量；另外，为了实现环保的要求，达到脱硫效果，需要增大脱硫剂的使用量，因而造成成本的上升。

综上所述，目前仍然需要脱硫效果好、反应迅速且成本相对低廉的脱硫方法。

发明内容

为了克服现有技术存在的缺陷，本申请的发明人进行了深入研究。发明人发现基于电石渣和氧化镁得到的组合物对于特定烟气的处理具有优异效果。至少基于此，完成了本发明。具体地，本发明包括以下内容。

一种基于电石渣的烟气脱硫的方法，其包括以下步骤：

(1)制浆步骤：将脱硫剂组合物加水制成脱硫剂浆液，所述脱硫剂组合物由40～80重量份电石渣和20～60重量份氧化镁组成，其中所述电石渣中氢氧化钙的含量为70wt％以上，且所述氧化镁的活性氧化镁的含量为50wt％以上；

(2)烟气脱硫步骤：将所述脱硫剂浆液与温度为140℃以下且氧气含量为10～20体积％的烟气接触，当脱硫后烟气的温度低于75℃时排出烟气；和

(3)排浆步骤：当脱硫后形成的浆料的pH为5.3～6.8时，排出所述浆料。

根据本发明的方法，优选地，所述制浆步骤中脱硫剂组合物选自以下组成的组：

50重量份电石渣和50重量份氧化镁；

60重量份电石渣和40重量份氧化镁；或

70重量份电石渣和30重量份氧化镁。

根据本发明的方法，优选地，所述制浆步骤中氧化镁的活性氧化镁的含量为70～75wt％。

根据本发明的方法，优选地，所述制浆步骤中的水选自由工业用水、碱性工艺废水和冷凝水组成的组中的至少一种。

根据本发明的方法，优选地，所述烟气脱硫步骤中，控制氧气含量以使烟气中的至少部分二氧化硫转化为三氧化硫。

根据本发明的方法，优选地，通过增氧步骤来控制氧气含量。

根据本发明的方法，优选地，所述增氧步骤通过风机鼓风来进行。

根据本发明的方法，优选地，所述烟气中SO₂≤3000mg/Nm³，且NO≤600mg/Nm³。

根据本发明的方法，优选地，其进一步包括制备得到硫酸镁晶体的步骤。

根据本发明的方法，优选地，制备得到硫酸镁晶体的步骤包括以下步骤：

(4)过滤步骤：将步骤(3)中排出的浆料进行过滤，得到清澈浆液；

(5)浓缩步骤：将步骤(4)中得到的浆液在100～125℃下蒸发浓缩，随后排出得到浓缩浆料；

(6)结晶步骤：将步骤(5)中得到的浓缩浆料冷却至30～45℃，并进行结晶；

(7)干燥步骤：将结晶产物在50～60℃下干燥得到硫酸镁晶体。

根据本发明的脱硫方法，一方面采用基于废弃物的电石渣得到的脱硫剂组合物实现了固体废弃物等垃圾的资源化利用，减少氧化镁的用量，使脱硫成本降低。另一方面，在对现有方法进行优化后，配合使用该脱硫剂组合物还可以实现高效脱硫。在优选的实施方案中，本发明的方法还可进一步同步生产高价值副产品硫酸镁晶体，脱硫后生成的七水硫酸镁纯度达到98％以上，重金属含量及其它成份均达到国家相应质量标准，产量及质量都优于其它工艺方法。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。

本发明所述的“％”，如无特殊说明，均为质量百分比。本发明所述的“vol％”表示体积百分比，所述的“wt％”表示质量百分比。

本发明所用的术语“电石渣”是指工业制乙炔后的废弃物，主要成分是Ca(OH)₂，同时还含有多种杂质，主要为少量硫化物、氰化物、铁镁铝钙的氧化物等。

本发明的基于电石渣的烟气脱硫的方法至少包括(1)制浆步骤；(2)烟气脱硫步骤；和(3)排浆步骤。下面进行详细说明。

<制浆步骤>

(1)本发明的制浆步骤是指将脱硫剂组合物加水制成脱硫剂浆液的过程，有时也称作“脱硫剂浆液制备步骤”。

制浆步骤的脱硫剂组合物由电石渣和氧化镁两者组成。优选地，电石渣中氢氧化钙(Ca(OH)₂)的含量为70wt％以上，优选80wt％以上。优选地，氧化镁(MgO)中活性氧化镁的含量为50wt％以上，优选60wt％以上，例如，70wt％、75wt％。合适含量的活性氧化镁有利于反应的进行，从而改善脱硫效率。

在某些实施方案中，脱硫剂组合物中电石渣的含量为40～80重量份，氧化镁的含量为20～60重量份。优选地，脱硫剂组合物中电石渣的含量为50～70重量份，氧化镁的含量为30～50重量份。更优选地，脱硫剂组合物的组成选自下述之一：50重量份电石渣和50重量份氧化镁；60重量份电石渣和40重量份氧化镁；70重量份电石渣和30重量份氧化镁。此外，脱硫剂组合物的组成也可以选自下述组合：80重量份电石渣和20重量份氧化镁。

本发明的水是指任何来源的水，优选碱性水。从废物再利用的角度，优选工业用水、碱性工艺废水和冷凝水。

根据本发明的方法，所述脱硫剂组合物和水的用量比并不特别限定，只要能够实现得到碱性浆状物(即，脱硫剂浆液)的目的即可。优选的脱硫剂组合物和水的质量比为1:5～15，优选1:9。控制此范围的用量比可以使脱硫剂浆液中粒度为10～15μm的粒子占80％以上。此时，脱硫剂浆液中固体粒子的比表面积大，且含有大量氢氧化钙，更有利于脱硫效率的提高。

<烟气脱硫步骤>

本发明的烟气脱硫步骤包括将所述脱硫剂浆液与烟气接触的过程。脱硫可在脱硫设备中进行。例如，烟气在脱硫塔内与脱硫剂浆液逆向接触并发生物理化学反应，从而被吸收，达到脱硫的目的。

在某些实施方案中，控制接触时烟气的温度为140℃以下。烟气温度过高对于脱硫设备的要求提高，并且对于烟气的温度，从而增加脱硫成本。本发明的脱硫剂组合物可以在140℃以下发挥作用，与现有技术中某些脱硫剂需要较高的温度才能有效工作不同。另一方面，控制烟气中氧气含量为10～20vol％，优选15～20vol％。控制氧气含量至此范围内有利于脱硫过程中氧化的进行。本发明的氧化包括将二氧化硫氧化为三氧化硫，和/或将氧化亚硫酸镁氧化为硫酸镁。在某些实施方案中，脱硫过程中还包括增氧步骤来控制氧化过程。优选地，通过风机鼓入空气，以促进发生氧化反应。在由生产环节的变动带来的硫含量波动造成烟气短期含硫量过高或生产设备超负荷运行时，烟气中O₂不能达到完全将浆料中的MgSO₃氧化成MgSO₄所需要的O₂的情况下，特别需要增氧步骤。

本发明所述的方法中，脱硫剂浆料当脱硫后烟气的温度低于75℃、优选为55～70℃时排出烟气，这样可以保证脱硫效果良好，并且可以保证获得质量稳定的七水硫酸镁。

本发明所述的方法中，烟气可为各种类型的烟气；优选为燃煤锅炉、钢厂烧结机、钢厂球团设备的烟气。脱硫前烟气中的二氧化硫浓度可为≤3000mg/Nm³，例如1000～2800mg/Nm³。一氧化氮的浓度可为≤600mg/Nm³，例如100～500mg/Nm³。

<排浆步骤>

本发明的排浆步骤包括当脱硫后形成的浆料的pH值达到5.3～6.8时，优选5.8～6.5时，将脱硫后形成的浆料排出。在此pH值范围，一方面浆料中硫酸镁的含量较高，有利于后续硫酸镁产量的提高，另一方面通过排浆更换新的脱硫剂浆液，有利于保持高的脱硫效率。

<制备硫酸镁晶体的步骤>

在优选的实施方案中，本发明的烟气脱硫方法还包括制备硫酸镁晶体的步骤。具体地，可包括过滤步骤、浓缩步骤、结晶步骤、分离步骤和干燥步骤。

本发明所述的过滤步骤为将排出的浆料进行过滤，得到清澈浆液。本发明的过滤可以将排出浆料中的不溶物，如烟尘、原料氧化镁和电石渣中的杂质、未氧化的亚硫酸镁以及反应生成的CaSO₄等从浆料中分离。

在某些实施方案中，过滤步骤可采用两级过滤：初级过滤和精密过滤。初级过滤主要用于除去浆料中的粗渣，精密过滤主要用于除去浆料中的细渣。初级过滤装置和精密过滤装置可采用传统的分离固液的过滤装置，优选过滤筛。初级过滤装置可采用小于300目，例如200目以下的过滤筛，精密过滤装置可采用大于300目，例如400目以上的过滤筛。采用连续两级过滤装置既可以保证浆料过滤效果又能保证装置连续运行稳定性，同时节省了因设置絮凝沉淀池而增加的占地面积。

本发明的浓缩步骤为将过滤后得到的浆液在100～125℃下蒸发浓缩，随后排出得到浓缩浆料。浓缩浆料的密度可为1.35～1.4t/m³。优选地，浓缩步骤得到硫酸镁饱和溶液。在某些实施方案中，采用三效蒸发器进行蒸发浓缩。三效蒸发器中排出的高温冷凝水可用作制浆步骤中的水。

本发明的结晶步骤包括将得到的浓缩浆料冷却至30～45℃，并进行结晶。将高温饱和硫酸镁溶液冷却结晶，使得硫酸镁从溶液中析出。冷却结晶装置优选为连续冷却结晶器，更优选DTB连续冷却结晶器。完成冷却结晶后硫酸镁晶浆温度一般控制在25～35℃。本发明中，将浓缩蒸发步骤与冷却结晶步骤分开，不但可以避免蒸发装置管道堵塞现象，还可以充分利用硫酸镁溶液溶解性质实现硫酸镁饱和溶液稳定冷却结晶，制备出高品质的硫酸镁副产品。

本发明的分离步骤用于将从冷却结晶后的硫酸镁浆液进行固液分离，获得硫酸镁晶体。本发明采用的分离装置优选为稠厚器和离心机两级分离设备，将硫酸镁晶浆分离为硫酸镁晶体和硫酸镁饱和母液。母液回流至蒸发装置反复利用。

本发明的干燥步骤是指将从饱和母液中分离出的硫酸镁晶体中的水分除去。优选将结晶产物在50～60℃下干燥得到硫酸镁晶体。干燥装置优选为振动流化床干燥装置，优选采用配置热风装置的振动流化床干燥装置，从而更有利于针对硫酸镁晶体的物理特性进行干燥。本装置利用温度为120～133℃、压力为0.2～0.3Mpa的饱和蒸汽将空气加热送入振动流化床在并机械振动的作用下实现硫酸镁晶体充分烘干成硫酸镁成品。

制备硫酸镁晶体的步骤还可以包装步骤。例如，将干燥后的硫酸镁输送至自动包装机包装。

实施例1

(一)本发明脱硫剂组合物的调制：

按照以下配方将各组分混合均匀，得到脱硫剂组合物。

表1、脱硫剂组合物配方

(二)烟气脱硫工艺：

1、制浆：

将调制好的脱硫剂组合物加水制浆、熟化后形成脱硫剂浆液，并留在浆料罐中备用。

2、烟气脱硫：

烟气中的二氧化硫在脱硫塔中与脱硫剂浆液反应，脱除烟气中的二氧化硫。进入脱硫塔中的烟气的参数见表2。

表2、烟气脱硫入口参数

序号	参数	单位	数值
				1	入口烟气量(工况)	m³/h	1086078
2	入口烟气量(标况)	Nm³/h	721410
				3	入口烟温	℃	138
4	SO₂入口浓度	mg/Nm³	2600
				5	入口烟尘	mg/Nm³	80
6	烟气含湿量	wt％	5.5

3、排浆

当脱硫后形成的浆料的pH为6.5时，排出所述浆料。

(三)利用排出的浆料生产硫酸镁的工艺

4、脱硫后排出的浆料送入两级过滤装置中去除杂质，得到不含固体杂质的液体，过滤细度不大于75微米。

5、浓缩步骤：

将去除杂质后的液体送入三效蒸发器，将蒸发温度控制在115℃左右、排料温度控制为115℃左右。

6、结晶步骤：

排出的浆料直接进入可调节温度的冷却槽内进行冷却结晶，冷却槽内温度恒定在40℃左右，反应生成湿的七水硫酸镁和母液，湿的七水硫酸镁送干燥机干燥，母液返回曝气池中循环使用。

7、干燥包装：将蒸发、冷却后得到的湿的七水硫酸镁进行干燥，其中，干燥所采用的设备主要是振动硫化床干燥机，干燥温度为85℃左右；经干燥后的成品通过输送带送入包装车间直接打包成型。

实施例1的脱硫效果见表4，所得产物的性质参见表5，各项实验数据参见表6。

实施例2～4

除了根据表3调整各脱硫剂组合物中的配方外，以与实施例1相同的条件进行烟气脱硫和硫酸镁生产。脱硫效果见表4。

表3、各脱硫剂组合物配方

成分	实施例2	实施例3	实施例4
				电石渣(重量份)	70.0	60.0	50.0
氧化镁(重量份)	30.0	40.0	50.0

实施例5

除了当pH值达到5.8时开始排出脱硫浆料之外，其他条件与实施例1相同。脱硫效果见表4。

实施例6

除了将蒸发温度控制在110℃、排料温度控制为110℃之外，其他条件与实施例1相同。脱硫效果见表4。

实施例7

除了将冷却槽内温度恒定在35℃左右之外，其他条件与实施例1相同。脱硫效果见表4。

实施例8

除了将活性氧化镁的含量调整为75wt％之外，其他条件与实施例1相同。脱硫效果见表4。

表4、脱硫效果

表5、实施例1所得产物的性质

主含量(以MgSO₄·7H₂O计)，wt％	≥98.0
		铁(以Fe计)含量，wt％	≥0.005
氯化物(以Cl计)含量，wt％	≥0.25
		水不溶物含量，wt％	≤0.005
砷(以As计)，％	-
		重金属(以Pb计)，％	-

注:“-”表示未检测出。

表6、实施例1所述脱硫方法中各项实验数据

1	耗电量	度	1200
				2	耗水量	t/h	50
3	蒸汽耗量	t/h	6
				4	蒸汽温度	℃	135
5	脱硫副产品分子式		MgSO₄·7H₂O

通过以上实施例可以看出，本发明的方法可以高效脱硫，同时利用烟气脱硫废液生产七水硫酸镁。本发明的方法既解决了脱硫废液、固体废渣二次污染的问题，而且制成七水硫酸镁产品。

此外，本发明的方法蒸发量小、生产成本低、无废水排放、转化效率高达85％以上、产品纯度可以达到98％以上，达到国家一等品的标准。

本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员可以想到的任何变形、改进、替换均落入本发明的范围。

Claims

1.一种基于电石渣的烟气脱硫的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)制浆步骤：将脱硫剂组合物加水制成脱硫剂浆液，所述脱硫剂组合物由40～80重量份电石渣和20～60重量份氧化镁组成；其中，所述电石渣中氢氧化钙的含量为70wt％以上，且所述氧化镁的活性氧化镁的含量为50wt％以上；

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述制浆步骤中的脱硫剂组合物选自以下组成的组：

50重量份电石渣和50重量份氧化镁；

60重量份电石渣和40重量份氧化镁；或

70重量份电石渣和30重量份氧化镁。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述制浆步骤中的氧化镁的活性氧化镁的含量为70～75wt％。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述制浆步骤中的水选自由工业用水、碱性工艺废水和冷凝水组成的组中的至少一种。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述烟气脱硫步骤中，控制氧气含量以使烟气中的至少部分二氧化硫氧化生成三氧化硫，或者将至少部分亚硫酸镁氧化生成硫酸镁。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在烟气脱硫步骤中，通过增氧步骤来控制氧气含量。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述增氧步骤通过风机鼓风来进行。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述烟气中二氧化硫的浓度≤3000mg/Nm³，且一氧化氮的浓度≤600mg/Nm³。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其进一步包括制备得到硫酸镁晶体的步骤。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，制备得到硫酸镁晶体的步骤包括以下步骤：

(4)过滤步骤：将所述浆料进行过滤，得到清澈浆液；

(5)浓缩步骤：将所述清澈浆液在100～125℃下蒸发浓缩，随后在100～125℃下排出得到浓缩浆料；

(6)结晶步骤：将所述浓缩浆料冷却至30～45℃，并进行结晶得到结晶产物；

(7)干燥步骤：将所述结晶产物在50～60℃下干燥得到硫酸镁晶体。