CN210480893U

CN210480893U - 一种利用社会废酸的干法脱硫灰制备脱硫石膏系统

Info

Publication number: CN210480893U
Application number: CN201921224066.3U
Authority: CN
Inventors: 韩冰; 刘训稳; 杭小君; 陈勇; 冉强
Original assignee: Nanjing Cec Environmental Protection Co Ltd
Current assignee: Nanjing Cec Environmental Protection Co Ltd
Priority date: 2019-07-31
Filing date: 2019-07-31
Publication date: 2020-05-08
Anticipated expiration: 2029-07-31

Abstract

本实用新型提供一种利用社会废酸的干法脱硫灰制备脱硫石膏系统，包括浆液罐、氧化塔、固液分离装置、蒸馏装置；所述浆液罐用以制备干法脱硫灰溶液，其出液口连接氧化塔；所述氧化塔内通入社会废酸、氧气和干法脱硫灰溶液，在社会废酸的催化作用下发生干法脱硫灰溶液的氧化反应，其出液口连接固液分离装置；固液分离装置的固体出口连接蒸馏装置。本实用新型干法脱硫灰中CaSO₃转化脱硫石膏CaSO₄的转化率达99％以上，转化时间≤1.5小时，满足了JC/T2074‑2011《烟气脱硫石膏》的要求。本实用新型充分利用利用社会废酸，实现了以废治废的目的；解决了亚硫酸钙转化问题后同时解决脱硫灰中氯化钙、亚硝酸钙难题；解决了反应过程中的所产生二氧化硫排放导致二次污染的问题。

Description

一种利用社会废酸的干法脱硫灰制备脱硫石膏系统

技术领域

本实用新型属于固废处理技术领域，特别涉及一种利用社会废酸的干法脱硫灰制备脱硫石膏系统。

背景技术

在钢铁等工业生产过程中，产生的烟气中含有粉(烟)尘、硫氧化物(SO_X)、氮氧化物(NO_X)和CO₂等污染物，其中硫氧化物排放的控制设备采用的半干法的脱硫工艺，其副产物为干法脱硫灰，干法脱硫灰的主要成分为亚硫酸钙，碳酸钙等，由于亚硫酸钙容易分解，所以建筑材料不把它作原料，国家也没有将干法脱硫灰用于建筑材料的标准，目前较为广泛的处理方式是堆放或填埋，这不符合国家对固废处理的要求。

申请公布号为CN106316443A的中国专利申请公开了含烧结干法脱硫灰的粉煤灰加气混凝土砌块及其制备方法，含烧结干法脱硫灰的粉煤灰加气混凝土砌块，其原料组分的质量百分比为：烧结干法脱硫灰6％～9％、粉煤灰62％～68％、生石灰15％～20％，水泥8％～12％、铝粉1％～2％，各原料组分质量百分比之和为100％，因其干法脱硫灰在高温下容易分解，所以其加入的含量很少，不能大规模使用干法脱硫灰。

本实用新型可利用社会废酸将干法脱硫灰制备脱硫石膏，并能产业化，整个转化过程没有污染。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种利用社会废酸的干法脱硫灰制备脱硫石膏系统，主要解决现有用干法脱硫灰制备脱硫石膏难以产业化的技术难题、转化过程中产生二氧化硫对环境造成二次污染的技术问题、消纳社会废酸。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种利用社会废酸使干法脱硫灰制备脱硫石膏的系统，包括浆液罐、氧化塔、固液分离装置、蒸馏装置；所述浆液罐用以制备干法脱硫灰溶液，其出液口连接氧化塔；所述氧化塔内通入社会废酸、氧气和干法脱硫灰溶液，在社会废酸的催化作用下发生干法脱硫灰溶液的氧化反应，其出液口连接固液分离装置；所述固液分离装置的固体出口连接蒸馏装置。

优选的，所述蒸馏装置和固液分离装置的液体出口均连接氧化塔。

优选的，所述固液分离装置的液体出口连接沉淀池，沉淀池中溶液加入氢氧化钙和氢氧化铝，其上清液出口连接氧化塔。

优选的，所述氧化塔出气口连接喷淋装置用以对气体进行洗涤，其出气口通大气。

一种利用社会废酸的干法脱硫灰制备脱硫石膏方法，包括如下步骤：

步骤1：将水、干法脱硫灰混合，搅拌制备干法脱硫灰溶液；

步骤2：将社会废酸加入到干法脱硫灰溶液中，通入氧气并搅拌，进行氧化反应；

步骤3：将步骤2得到的混合溶液加入固液分离装置，进行固液分离；

步骤4：固液分离出的固体进入蒸馏装置；

步骤5：在蒸馏装置进行固液分离，蒸馏出的固体作为脱硫石膏。

优选的，步骤1中，干法脱硫灰和水的添加质量比为1:5～1:4。

优选的，步骤2中，氧化反应的时间为1-1.5小时，氧化塔内保持压强为1.4-1.5Mpa。

优选的，步骤2中，加入浓硫酸将干法脱硫灰溶液的pH调节至4.2-5.5。脱硫灰转化工业化设计固液比为20％，即转化1吨的干法脱硫灰，需要5吨的5％硫酸溶液，固液比为20％，以pH值控制在4-5为标准，同时配有高浓度的硫酸作调节pH所用。脱硫灰中碳酸钙数量每增加10％，每吨脱硫灰转化所用的硫酸消耗量需增加100Kg。

优选的，步骤4中，固液分离制得到液体作为步骤2中反应物加入干法脱硫灰溶液中。

优选的，步骤4中，固液分离得到的液体作为步骤2中反应物加入干法脱硫灰溶液中之前，导入沉淀分离装置，向沉淀分离装置中加入氢氧化钙和氢氧化铝，将所得沉淀物作为高强水泥配加剂产品，将所得溶液作为步骤2中反应物加入干法脱硫灰溶液中。

有益效果：1、本实用新型方法干法脱硫灰中CaSO₃转化脱硫石膏CaSO₄的转化率达99％以上，转化时间≤1.5小时，满足了JC/T2074-2011《烟气脱硫石膏》的要求。

2、本实用新型方法充分利用利用社会废酸，实现了以废治废的目的；解决了亚硫酸钙转化问题后同时解决脱硫灰中氯化钙、亚硝酸钙难题；解决了反应过程中的所产生二氧化硫排放导致二次污染的问题。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图中标号：1、氧化塔；2、社会废酸储罐；3、浆液罐；4、固液分离装置；5、蒸馏装置；6、沉淀池；7、喷淋装置；8、氧化风机。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型做进一步说明。

基于本实用新型提供的系统利用社会废酸使干法脱硫灰制备脱硫石膏，包括以下步骤：

1)将水通入带搅拌功能的浆液罐3，并加进待氧化的干法脱硫灰，开启搅拌机，将其搅拌成干法脱硫灰溶液；干法脱硫灰中，CaSO₃·1/2H₂O的质量分数为10-70％，CaCl₂的质量分数为1.5-2％；干法脱硫灰和水的添加比例为1:5～1:4。干法脱硫灰溶液的固液比高会出现转化不了的亚硫酸钙，导致转化率低下；降低固液比，转化率提高，但生产效率低下，不利于大规模的生产。

2)将干法脱硫灰溶液通入带搅拌功能的氧化塔1中，并将社会废酸输入到干法脱硫灰溶液中，并开启搅拌机，保持压强为1.4-1.5MPa，压强高会能耗高同时会引起气体的溢出，压强低则会引起反应不充分。干法脱硫灰溶液的pH调节至5，让其反应1-1.5小时，反应结束后，放出溶液到固液分离装置4，液体进入氧化塔1。

反应机理：利用空气来氧化干法脱硫灰中的亚硫酸钙，因在酸性条件下，通过搅拌将里边的一切分子和原子都发生了扰动，因此反应非常迅速，其反应式如下：

在此反应中，给一定的动力学和热力学条件，动力学时用氧化塔中的搅拌器进行搅拌，热力学时此反应为放热反应，满足了其氧化反应温度条件，正常温度在50℃以上。反应式中的催化剂即为社会废酸。

3)用固液分离装置4对溶液进行固液分离；固液分离制得到液体返回氧化塔1，分离出的固体进入蒸馏装置5。CaSO₃经过充分氧化后，将反应产生的溶液进行固液分离，分离后的固体即为经过充分反应产生的较为稳定的CaSO₄，而脱硫石膏CaSO₄则为建筑材料中较为稳定的原料，见建材行业标准JC/T2074-2011《烟气脱硫石膏》。固液分离制得到液体中氯化钙的质量分数为1.5-2％。

4)在蒸馏装置5中进行固液分离，蒸馏出的水蒸气返回氧化塔1，留下的固体作为脱硫石膏。蒸馏后的固体直接用于建筑材料的原料，分离和蒸馏后的酸性液体再返回氧化塔1参与氧化反应所必须的氧化条件。

开始整个过程对环境没有二次污染，但随着脱硫灰中氯化钙和亚硝酸钙溶解溶液的浓度增加，若不加以处理，析出的亚硝酸钙就会带来二次污染。脱硫灰中氯化钙和亚硝酸钙具有较大溶解度(均在500g/L以上)，处理后溶解于溶液中，每处理一次，溶液中氯离子含量增加0.1％，对于脱硝脱硫灰，亚硝酸根离子含量也会增加约0.1％。连续反应数十次后，将固液分离装置4产生的溶液导入沉淀池6，通过在该装置中加入氢氧化钙和氢氧化铝，将氯化钙，亚硝酸钙沉淀，将沉淀所得氯铝酸钙(3CaOAl₂O₃CaCl₂10H₂O)和亚硝酸钙及硝酸钙复盐的沉淀，单独作为高强水泥配加剂产品，将溶液继续返回氧化塔1使用。

5)将干法脱硫灰溶液反应产生的气体输送至喷淋装置7，喷淋装置7的下部为储液槽，上部设有喷淋头，喷淋头和储液槽之间通过循环泵连接，喷淋装置7的顶部设有出气口。喷淋装置7喷出的水清洗掉气体中携带的粉尘、SO₂，处理后气体对空排放。

本实用新型二氧化硫产生反应式为：

一般浆液中约有5％的氢氧化钙，可吸收分解产生的二氧化硫气体，最终气体再经过喷淋装置后，将实现析出气体的二次净化。

本实用新型方法制成的脱硫石膏CaSO₄用作建筑材料，其性能指标满足建材行业标准JC/T2074-2011《烟气脱硫石膏》的指标要求。

本实施例的压强为1.4MPa、同时固液比为1:5，实施例参数指标见表1。

表1本实用新型实施例参数指标

类别	试验量，t	氧化时间，h	转化率	是否合格	有无污染
						实施例1	1	1.1	96.5	合格	无
实施例2	1	1.2	97.4	合格	无
						实施例3	1	1.3	97.8	合格	无
实施例4	1	1..4	98.6	合格	无
						实施例5	1	1.5	99.2	合格	无

由表1可知，实施例1-5中干法脱硫灰转化脱硫石膏的转化率都在95％以上，达到了转化率要求大于等于90％的要求，同时整个过程都环境没有二次污染。

需要说明的是上述实施例仅仅是本实用新型的较佳实施例，并没有用来限定本实用新型的保护范围，在上述基础上做出的等同替换或者替代均属于本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种利用社会废酸的干法脱硫灰制备脱硫石膏系统，其特征在于，包括浆液罐、氧化塔、固液分离装置、蒸馏装置；所述浆液罐用以制备干法脱硫灰溶液，其出液口连接氧化塔；所述氧化塔内通入社会废酸、氧气和干法脱硫灰溶液，在社会废酸的催化作用下发生干法脱硫灰溶液的氧化反应，其出液口连接固液分离装置；所述固液分离装置的固体出口连接蒸馏装置。

2.根据权利要求1所述的一种利用社会废酸的干法脱硫灰制备脱硫石膏系统，其特征在于，所述蒸馏装置的液体出口连接氧化塔。

3.根据权利要求1所述的一种利用社会废酸的干法脱硫灰制备脱硫石膏系统，其特征在于，所述固液分离装置的液体出口连接氧化塔。

4.根据权利要求3所述的一种利用社会废酸的干法脱硫灰制备脱硫石膏系统，其特征在于，所述固液分离装置的液体出口连接沉淀池，沉淀池中溶液加入氢氧化钙和氢氧化铝。

5.根据权利要求4所述的一种利用社会废酸的干法脱硫灰制备脱硫石膏系统，其特征在于，所述沉淀池的上清液出口连接氧化塔。

6.根据权利要求1所述的一种利用社会废酸的干法脱硫灰制备脱硫石膏系统，其特征在于，所述氧化塔出气口连接喷淋装置，喷淋装置用以对气体进行洗涤，其出气口通大气。