專利名稱：：利用氨堿廠白泥脫除鍋爐煙氣二氧化硫制取石膏的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及大氣污染治理和固體廢物資源化處理領(lǐng)域，特別是涉及一種利用氨堿廠白泥脫除鍋爐煙氣二氧化硫并制取石膏的方法。
背景技術(shù)：
：氨堿法純堿生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量的白泥，白泥是氨堿法制堿過程中,在蒸氨工藝中產(chǎn)生大量的廢液,廢液自然沉降后產(chǎn)生的白色堿渣，俗稱白泥，主要有CaC03、CaS04、Mg(OH)2和CaCl2等，同時(shí)還含有CaO，白泥的堿性較強(qiáng)，量又非常大，堆積在陸地形成"白埝"，既占用寶貴的陸地資源，又對(duì)周邊的植物等造成損害，同時(shí)有害物質(zhì)滲入地下水，又會(huì)污染附近的水資源。白泥的綜合利用技術(shù)不少，但既能適應(yīng)目前的社會(huì)要求、又真正實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化的不多。中國專利公開號(hào)CN1248483A，公開日期2000年3月29日，發(fā)明的名稱為一種煙氣脫硫劑和煙氣脫硫方法，該申請(qǐng)案公開了一種煙氣脫硫方法實(shí)現(xiàn)了蒸氨堿渣在煙氣脫硫中的應(yīng)用，其方法是采用電石渣和蒸氨堿渣或兩者的混合物作脫硫劑，經(jīng)干燥處理后，將其噴入煙氣中，與煙氣中的S02反應(yīng)的干法脫硫。當(dāng)優(yōu)先采用兩者混合物為脫硫劑，并按4:6-6:4進(jìn)行配比時(shí)，脫硫效率為65-75%。可見，該專利雖較普通干法在同等脫硫效率下，運(yùn)行費(fèi)用低，但綜合其它工藝考慮，該法脫硫效率低，難以滿足環(huán)保需要，且在實(shí)施過程中，脫硫劑需經(jīng)高溫干燥和分離工序，設(shè)備增多，項(xiàng)目投資高，運(yùn)行能耗高；在不易同時(shí)獲得電石渣和蒸氨廢渣的區(qū)域采用該法，脫硫效率會(huì)受到進(jìn)一步的限制，因此該法不利于推廣實(shí)施。脫硫渣雖有研究顯示可用作建筑材料中，但目前這種終產(chǎn)物組分復(fù)雜，其在國內(nèi)的再利用實(shí)施實(shí)例很少，應(yīng)用受到很大的限制。中國專利公開號(hào)CN1268387A，公開日期1999年3月29日，發(fā)明的名稱為一種煙氣脫硫劑和煙氣脫硫方法，該申請(qǐng)案公開了利用純堿廠廢渣脫除煙氣中硫氧化物的方法，其方法是將煙氣和純堿廠廢渣("白泥")漿通入反應(yīng)器，使其充分接觸，發(fā)生脫硫反應(yīng)。這里的反應(yīng)器可以是噴霧吸收塔、文丘里吸收塔、填料式吸收塔等多種半干式或濕式吸收裝置。脫硫劑是采用海水或淡水配置的，并視情況摻入部分飛灰和石灰，配置成質(zhì)量濃度10-20%的白泥漿液。該法脫硫產(chǎn)物為亞硫酸鈣和硫酸鈣的混合物。中國專利公開號(hào)CN1597062A，公開日期2004年8月24日，發(fā)明的名稱為利用廢堿渣進(jìn)行煙氣脫硫的方法，該申請(qǐng)案公開了利用廢堿渣進(jìn)行煙氣脫硫的方法，其方法是在半干式吸收塔裝置前設(shè)置了一個(gè)減溫吸收塔，在對(duì)原煙氣減溫增濕的同時(shí)，也初步脫除了S02氣體，這道工序延長吸收劑漿液顆粒與二氧化硫反應(yīng)的有效時(shí)間，不僅提高了脫硫率，也有效的避免了結(jié)垢現(xiàn)象的發(fā)生。且半干法工藝的脫硫產(chǎn)物為干態(tài)，無廢水產(chǎn)生，兩級(jí)脫硫技術(shù)也顯著提高了整個(gè)系統(tǒng)的總脫硫效率。脫硫劑采用自然干燥或烘干的廢堿渣，并破碎、過篩使之顆粒粒徑小于44um，脫硫劑制備工序較復(fù)雜。總的來說，該法為了達(dá)到較高的脫硫率，綜合了濕式和半干式兩種脫硫工藝的特點(diǎn)，也造成了其流程長，設(shè)備多，投資高，占地大的缺點(diǎn)。該法脫硫后生成的產(chǎn)物為亞硫酸鈣，亞硫酸鈣沒有利用價(jià)值。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提出了用氨堿廠白泥作脫硫劑并副產(chǎn)較高純度石膏的方法，該工藝方法流程少、設(shè)備少、投資少、占地少、能耗低，脫硫劑制備簡(jiǎn)單，脫硫效率高，生成的高純度石膏可以符合建材工業(yè)和水泥工業(yè)的要求，有利于推廣實(shí)施。本發(fā)明的基本步驟如下①制備白泥脫硫劑漿液，將含水量4050%的白泥加入白泥漿液箱(1)中加水配置成含水量7595%的漿液，白泥漿液箱配置螺帶式攪拌器，同時(shí)將催化劑加入白泥漿液箱(1)中，催化劑為硫酸錳溶液，使含水量7595%白泥漿液中的催化劑的濃度為萬分之一萬分之四，制備好的白泥漿液通過白泥漿泵加入至噴淋塔循環(huán)泵入口；②由鍋爐引風(fēng)機(jī)來的煙氣通過增壓風(fēng)機(jī)首先經(jīng)過噴淋塔急冷噴淋區(qū)(2)，煙氣溫度由13018(TC降為6070。C后進(jìn)入噴淋塔吸收區(qū)(3);(D煙氣二氧化硫吸收反應(yīng)，在噴淋塔吸收區(qū)(3)，循環(huán)泵將白泥漿液導(dǎo)入至噴淋塔吸收區(qū)(3)噴淋層噴嘴，噴嘴將漿液霧化成液滴，經(jīng)過霧化的漿液液滴與煙氣中的二氧化硫充分逆流接觸反應(yīng)生成亞硫酸鈣，亞硫酸鈣進(jìn)一步與二氧化硫反應(yīng)生成亞硫酸氫鈣，漿液噴淋量與煙氣流量比為8181/Nm3，脫硫效率大于95%;④催化氧化結(jié)晶，氧化風(fēng)機(jī)通過導(dǎo)管向氧化結(jié)晶池(4)鼓入過量的空氣，亞硫酸鈣和亞硫酸氫鈣在催化劑的作用下與氧氣反應(yīng)生成硫酸鈣，氧化結(jié)晶池(4)設(shè)有氧化空氣曝氣管，催化劑硫酸錳對(duì)硫酸鈣和亞硫酸鈣的強(qiáng)制氧化有很好的催化作用，防止白泥漿液中大量氯化鈣的存在導(dǎo)致亞硫酸鈣氧化不充分，從而導(dǎo)致系統(tǒng)結(jié)垢，控制氧化率大于96%，硫酸鈣在氧化結(jié)晶池(4)結(jié)晶長大，成為石膏漿液，結(jié)晶池(4)設(shè)有側(cè)向攪拌器(5),氧化結(jié)晶池中漿液的pH為56，池中漿液的pH值通過加入白泥的量來控制，硫酸鈣結(jié)晶停留時(shí)間為1824小時(shí)，在池中的反應(yīng)時(shí)間需足夠長的時(shí)間以使硫酸鈣能產(chǎn)生良好的硫酸鈣結(jié)晶；⑤氧化空氣增濕整流，氧化風(fēng)機(jī)出口空氣通過增濕整流器(6)后溫度由IO(TC降為60°C，經(jīng)過增濕整流后的氧化空氣通過導(dǎo)管進(jìn)入氧化空氣曝氣管內(nèi)(11)，增濕整流器(6)將氧化空氣快速融入水滴中，可以大大降低氧化空氣用量；⑥石膏漿液濃縮，石膏漿液通過石膏排出泵至石膏漿液旋流器(8)，旋流器(8)底流至真空皮帶脫水裝置(9)并水洗除氯，旋流器(8)溢流返回噴淋塔吸收區(qū)(3);⑦石膏烘干，采用回轉(zhuǎn)干燥窯(10)，熱空氣來自鍋爐空預(yù)器，烘干后得到含水小于4%的成品石膏?；剞D(zhuǎn)干燥窯頂部設(shè)有旋風(fēng)分離器和引風(fēng)機(jī)，將冷卻后的煙氣送入噴淋塔吸收區(qū)(3);⑧在工藝流程中發(fā)生的主反應(yīng)方程式如下(1)S02、S03和HC1的吸收煙氣中的SCb和S03與漿液液滴中的水發(fā)生如下反應(yīng)<formula>seeoriginaldocumentpage7</formula>SO3+H2O—H2SO4HC1遇到液滴中的水即可迅速被水吸收而形成鹽酸。(2)與白泥中的碳酸鈣反應(yīng)漿液水相中的碳酸鈣首先發(fā)生溶解CaC03+H20—Ca2++HCO3-+OH-S02、S03、HCl等與溶解的碳酸鈣發(fā)生以下離子反應(yīng)HC03-+OH'+HSCV+2H+—HS03-+C02↑+2H20HCO3-+OH-+2H+—C02↑+2H20(3)氧化反應(yīng)通入氧化結(jié)晶池內(nèi)的氧氣將亞硫酸氫根氧化成硫酸根2HS03-+O2~>2S042-+2H+石膏形成Ca2++S042-+2H20—CaS04.2H20(4)Mn2+的催化氧化反應(yīng)S032-+Mn2+—Mn++SOsSO3-+O2→SO5-SO5-+so32-—so52-+so3-S052-+SO32-—2S042-SO5-+SO5-—連多硫酸鹽也有其他的反應(yīng)，如三氧化硫，氯化氫等與氧化鈣、碳酸鈣、氫氧化鎂的反應(yīng)，反應(yīng)生成石膏、氯化鈣和硫酸鎂等<formula>seeoriginaldocumentpage9</formula>與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是直接將白泥用于煙氣脫硫，這種以廢制廢的煙氣脫硫方法不僅實(shí)現(xiàn)了氨堿產(chǎn)業(yè)的清潔生產(chǎn)和循環(huán)經(jīng)濟(jì)，還為氨堿產(chǎn)業(yè)周邊電廠的脫硫提供了更經(jīng)濟(jì)的濕式脫硫方式，實(shí)現(xiàn)了廢物的雙向治理，脫硫副產(chǎn)物石膏經(jīng)過烘干處理后具有廣闊的商業(yè)利用前景。本發(fā)明還可以用在現(xiàn)有石灰石石膏法脫硫裝置的改造中，經(jīng)過改造后這些脫硫裝置的年運(yùn)行費(fèi)用大大降低。本發(fā)明生產(chǎn)的石膏可以符合建材工業(yè)和水泥工業(yè)的要求(其中的cr已通過水洗除去，其余雜質(zhì)對(duì)其作為建材等使用性能影響很小)。脫硫效率大于95%，石膏純度大于85%，石膏含水小于4%。附圖為利用氨堿廠白泥脫除二氧化硫并副產(chǎn)石膏的工藝流程圖中，l是白泥漿液箱，2是急冷噴淋區(qū)，3是噴淋塔吸收區(qū)，4氧化結(jié)晶池，5側(cè)向攪拌器，6增濕整流器，7旋風(fēng)分離器，8石膏漿液旋流器，9真空皮帶脫水機(jī)，IO回轉(zhuǎn)干燥窯，ll氧化空氣曝氣管具體實(shí)施方式實(shí)施例1某堿廠三臺(tái)65t/h燃煤鍋爐，燃煤含硫量1.2%，煙氣量3x85000NmVh，二氧化硫含量為2160mg/Nm3，該堿廠的白泥成分如表1:表l白泥成分分析表<table><row><column>CaO</column><column>MgO</column><column>Si02</column><column>A1203</column><column>Fe203</column><column>Na20</column><column>k20</column><column>p2o5</column><column>cr</column><column>s</column><column>Loss</column></row><row><column>40,18</column><column>3.56</column><column>2.75</column><column>1.98</column><column>0.63</column><column>1.04</column><column>0.057</column><column>0.080</column><column>3.50</column><column>4.18</column><column>37.13</column></row><table>注在表中，白泥中的碳酸鈣成分全部折算為氧化鈣。從三臺(tái)鍋爐排出的除塵后的煙氣，經(jīng)增壓風(fēng)機(jī)送入一個(gè)噴淋塔，入口煙氣溫度130℃，噴淋塔內(nèi)煙氣流速控制在3.5-3.8m/s，用該堿廠白泥配成含水量濃度80%的白泥漿液被泵入噴淋塔吸收區(qū)，在噴淋區(qū)循環(huán)噴淋，與煙氣發(fā)生接觸反應(yīng)，煙氣中的二氧化硫被脫除。噴淋塔內(nèi)液氣比為101/Nm控制氧化池的pH值為5.8。脫硫后的煙氣經(jīng)噴淋塔上部的除霧器后由煙囪排出，與煙氣接觸反應(yīng)后的脫硫液在氧化結(jié)晶池下部被鼓入的空氣氧化成石膏(二水硫酸鈣)，部分石膏漿液被石膏漿液泵抽出，經(jīng)石膏旋流器和真空皮帶脫水機(jī)脫水，回轉(zhuǎn)干燥窯烘干得到副產(chǎn)品石膏，宜作建材或添加劑。噴淋塔外部設(shè)有漿液制備系統(tǒng)，將濾餅加水在白泥制漿池中稀釋至含水量80%的漿液，漿液中按比例加入催化劑硫酸錳，再經(jīng)振動(dòng)篩過濾除去漿液中的較大顆粒，過濾后的漿液即是脫硫所需吸收劑。經(jīng)本工藝處理后，出口煙氣中二氧化硫含量S200mg/Nm3，脫硫效率為95%以上，白泥利用率大于96%，石膏含量為86%,石膏含水率小于4%。實(shí)施例2某燃煤發(fā)電廠2臺(tái)410t/h燃煤鍋爐，燃煤含硫量1.5%，煙氣量2x55000NmVh，二氧化硫含量為2860mg/Nm3。從每臺(tái)鍋爐排出的除塵后的煙氣，經(jīng)兩臺(tái)增壓風(fēng)機(jī)分別送入兩個(gè)噴淋塔，入口煙氣溫度145℃，噴淋塔內(nèi)煙氣流速控制在3.8m/s，含水量濃度80%的白泥漿液被泵入噴淋塔吸收區(qū)，在噴淋區(qū)循環(huán)噴淋，與煙氣發(fā)生接觸反應(yīng)，煙氣中的二氧化硫被脫除。噴淋塔液氣比為121/Nm3空制氧化結(jié)晶池pH值為5.8。脫硫后的煙氣經(jīng)噴淋塔上部的除霧器后由煙囪排出，與煙氣接觸反應(yīng)后的脫硫液在氧化結(jié)晶池下部被鼓入的空氣氧化成石膏(二水硫酸鈣)，部分石膏漿液被石膏漿液泵抽出，經(jīng)石膏旋流器和真空皮帶脫水機(jī)脫水，回轉(zhuǎn)干燥窯烘干得到副產(chǎn)品石膏，宜作建材或添加噴淋塔外部設(shè)有漿液制備系統(tǒng)，將濾餅加水在白泥制漿池中稀釋至含水量85%的漿液，漿液中按比例加入催化劑硫酸錳，再經(jīng)振動(dòng)篩過濾除去漿液中的較大顆粒，過濾后的漿液即是脫硫所需吸收劑。經(jīng)本工藝處理后，出口煙氣中二氧化硫含量S200mg/Nm3，脫硫效率為95%以上，白泥利用率大于95%，石膏含量為85%，石膏含水小于4%。權(quán)利要求1.利用氨堿廠白泥脫除鍋爐煙氣二氧化硫制取石膏的方法，其特征在于利用氨堿廠白泥作為脫硫劑脫除二氧化硫的同時(shí)副產(chǎn)較高純度石膏，其工藝過程具體為①將含有二氧化硫的鍋爐煙氣通過增壓風(fēng)機(jī)進(jìn)入噴淋塔急冷噴淋區(qū)(2)，使煙氣溫度由130～180℃降為60～70℃后進(jìn)入噴淋塔吸收區(qū)(3)；②循環(huán)泵將白泥漿液導(dǎo)入至噴淋塔吸收區(qū)內(nèi)噴淋層噴嘴，噴嘴將白泥漿液霧化成液滴，白泥漿液液滴與煙氣中的二氧化硫反應(yīng)生成亞硫酸鈣和亞硫酸氫鈣；③在氧化結(jié)晶池(4)中，由②生成的硫酸鈣和亞硫酸氫鈣與氧化風(fēng)機(jī)鼓進(jìn)的氧化空氣在催化劑的作用下反應(yīng)生成硫酸鈣并結(jié)晶形成石膏漿液；④由③生成石膏漿液通過排出泵至石膏漿液旋流器(8)，旋流器(8)底流至真空皮帶脫水裝置(9)，旋流器溢流返回噴淋塔吸收區(qū)(3)，真空皮帶脫水裝置(9)濾餅有三層沖洗，濾布有兩層沖洗，濾液水和濾餅沖洗水排放至廢水處理系統(tǒng)；⑤采用回轉(zhuǎn)干燥窯(10)，烘干石膏，熱空氣來自鍋爐空預(yù)器，烘干后得到含水小于4％的成品石膏，回轉(zhuǎn)干燥窯頂部設(shè)有旋風(fēng)分離器和引風(fēng)機(jī)，將煙氣送入噴淋塔吸收區(qū)(3)。2.如權(quán)利要求l所述的利用氨堿廠白泥脫除鍋爐煙氣二氧化硫制取石膏的方法，其特征是，白泥是氨堿法制堿過程中,在蒸氨工藝中產(chǎn)生大量的廢液,廢液自然沉降后產(chǎn)生的白色堿渣。3.如權(quán)利要求1所述的利用氨堿廠白泥脫除鍋爐煙氣二氧化硫制取石膏的方法，其特征是，白泥漿液是由含水量4050%的白泥中加水配置成含水量7595%的白泥槳液。4.如權(quán)利要求1所述的利用氨堿廠白泥脫除鍋爐煙氣二氧化硫制取石膏的方法，其特征是，氧化結(jié)晶池中漿液的pH值為56。5.如權(quán)利要求1所述的利用氨堿廠白泥脫除鍋爐煙氣二氧化硫制取石膏的方法，其特征是步驟②中白泥漿液噴淋量與煙氣流量比為8181/Nm3。6.如權(quán)利要求1所述的利用氨堿廠白泥脫除鍋爐煙氣二氧化硫制取石膏的方法，其特征是步驟③中的氧化空氣經(jīng)過增濕整流后溫度由100°C降為60°C，經(jīng)導(dǎo)管進(jìn)入氧化空氣曝氣管(11)內(nèi)。7.如權(quán)利要求1所述的利用氨堿廠白泥脫除鍋爐煙氣二氧化硫制取石膏的方法，其特征是步驟③中催化劑為硫酸錳溶液，含水量7595%的白泥漿液中催化劑的質(zhì)量濃度為萬分之一萬分之四。8.如權(quán)利要求1所述的利用氨堿廠白泥脫除鍋爐煙氣二氧化硫制取石膏的方法，其特征是步驟③中硫酸鈣結(jié)晶停留時(shí)間為1824小時(shí)。全文摘要本發(fā)明公開了一種利用氨堿廠白泥脫除煙氣中二氧化硫并副產(chǎn)石膏的方法，利用這種方法脫硫效率大于95％，副產(chǎn)物石膏純度大于85％，石膏含水率小于4％。本方法通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)，用白泥漿液作脫硫吸收劑，在噴淋塔吸收區(qū)白泥漿液與二氧化硫反應(yīng)生成亞硫酸鈣和亞硫酸氫鈣，氧化結(jié)晶池內(nèi)亞硫酸鈣和亞硫酸氫鈣被催化氧化為硫酸鈣，硫酸鈣結(jié)晶為石膏，石膏漿液經(jīng)過濃縮、洗滌脫水、烘干后變成石膏成品。這種以廢制廢的煙氣脫硫不僅實(shí)現(xiàn)了氨堿產(chǎn)業(yè)的清潔生產(chǎn)和循環(huán)經(jīng)濟(jì)，還為氨堿產(chǎn)業(yè)周邊電廠的脫硫提供了更經(jīng)濟(jì)的脫硫方式，實(shí)現(xiàn)了廢物的雙向治理，脫硫副產(chǎn)物石膏經(jīng)過烘干處理后具有廣闊的商業(yè)利用前景。文檔編號(hào)C01F11/00GK101343077SQ20081002959公開日2009年1月14日申請(qǐng)日期2008年7月21日優(yōu)先權(quán)日2008年7月21日發(fā)明者何思立,周少奇,張紹訓(xùn),曾松峰,黃志紅申請(qǐng)人:廣東南方堿業(yè)股份有限公司