專利名稱：氧化鎂煙氣脫硫回收七水硫酸鎂新工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于煙氣脫硫技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種利用氧化鎂濕法煙氣脫硫及回收七水硫酸鎂的新工藝。
背景技術(shù)：
煙氣脫硫技術(shù)是控制二氧化硫排放量的主要手段之一。目前，石灰石-石膏法是煙氣脫硫的主要工藝，但該法由于所產(chǎn)石膏品質(zhì)差，價(jià)格低廉，導(dǎo)致運(yùn)行成本過(guò)高。由于我國(guó)氧化鎂(菱苦土)資源十分豐富，約占世界總儲(chǔ)量的25%，近年來(lái)國(guó)內(nèi)開(kāi)發(fā)出氧化鎂脫硫技術(shù)。氧化鎂脫硫技術(shù)主要工藝過(guò)程是先將氧化鎂加水反應(yīng)制成氫氧化鎂 漿液，氧氧化鎂漿液打入吸收塔中吸收煙氣中二氧化硫氣體，反應(yīng)生成亞硫酸鎂，生成的亞硫酸鎂微溶于水，且容易氧化成硫酸鎂。對(duì)亞硫酸鎂處理方式主要有二種，一是將亞硫酸鎂通過(guò)空氣氧化成易溶于水的硫酸鎂溶液后外排；二是將亞硫酸鎂氧化成硫酸鎂后，再經(jīng)蒸發(fā)水份，冷卻結(jié)晶，干燥制成七水硫酸鎂產(chǎn)品。由于七水硫酸鎂是一種重要的化肥產(chǎn)品，我國(guó)需求量較大，因此，將脫硫產(chǎn)物回收為硫酸鎂產(chǎn)品，是一種實(shí)現(xiàn)資源的有效回收利用的好手段。但是，目前國(guó)內(nèi)在氧化鎂煙氣脫硫回收硫酸鎂方面均存在能耗高、成本高，回收產(chǎn)品質(zhì)量差，回收硫酸鎂越多，虧損越大，導(dǎo)致氧化鎂脫硫企業(yè)目前普遍將脫硫產(chǎn)物經(jīng)氧化處理后外排，既拋棄法，造成第二次污染。由此可見(jiàn)，采用氧化鎂脫硫新技術(shù)降低回收硫酸鎂成本是當(dāng)前氧化鎂脫硫技術(shù)一個(gè)重要課題。為了降低氧化鎂煙氣脫硫技術(shù)回收硫酸鎂成本，中國(guó)專利200510086387. 8提供了一種亞硫酸鎂濃漿法氧化回收硫酸鎂技術(shù)，該專利在吸收塔脫硫過(guò)程中不對(duì)吸收液進(jìn)行強(qiáng)制氧化，這樣吸收液中除少部分亞硫酸鎂因煙氣中含有一定氧而自然氧化外，大部分亞硫酸鎂在吸收塔內(nèi)以固相物存在于吸收液中，將沉析形成了一定濃度的亞硫酸鎂漿液提取之后，在吸收塔外再對(duì)濃漿進(jìn)行強(qiáng)制氧化，生成高濃度硫酸鎂溶液，然后經(jīng)過(guò)濾、結(jié)晶分離，干燥后即為硫酸鎂。這種工藝實(shí)現(xiàn)了吸收液不需蒸發(fā)而直接回收硫酸鎂，降低了能耗，但存在以下缺點(diǎn)與不足
第一，從吸收塔中抽取的亞硫酸鎂濃漿不可避免地含有部分未吸收反應(yīng)的氧化鎂吸收齊U，造成吸收劑消耗過(guò)高。第二，濃漿在氧化槽中必須進(jìn)行加熱保溫需消耗蒸汽熱能。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服國(guó)內(nèi)現(xiàn)有氧化鎂脫硫回收硫酸鎂能耗高、成本高等不足，本發(fā)明提供了一種氧化鎂煙氣脫硫回收七水硫酸鎂新工藝，它能提高吸收劑利用率，它利用煙氣熱能加熱蒸發(fā)硫酸鎂溶液水份，它利用空氣冷卻結(jié)晶塔使硫酸鎂溶液進(jìn)一步蒸發(fā)水份并冷卻結(jié)晶，這種新工藝技術(shù)可以大幅度降低了能耗和成本。本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下一種氧化鎂煙氣脫硫回收七水硫酸鎂新工藝，其特征在于包括以下步驟
(1)氧化鎂制槳將氧化鎂與水按比例混合攪拌反應(yīng)，制成固相質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10-30%吸收劑漿液，反應(yīng)溫度控制在30-70°C ；
(2)煙氣脫硫?qū)⑽談{液打入脫硫塔內(nèi)，吸收劑漿液循環(huán)吸收煙氣中二氧化硫，發(fā)生吸收反應(yīng)生成亞硫酸鎂，同時(shí)利用氧化風(fēng)機(jī)鼓入空氣，使吸收液中40-60%的亞硫酸鎂氧化為硫酸鎂，控制脫硫塔內(nèi)循環(huán)漿液溫度為45-68°C，PH值在5-6. 5之間；
(3)蒸發(fā)升溫將配制的硫酸鎂母液或步驟(5)中所產(chǎn)生并返回的硫酸鎂母液與步驟(2)的吸收液在濃縮塔中混合，混和液繼續(xù)與煙氣混合發(fā)生吸收反應(yīng)，同時(shí)混和液得 到濃縮與升溫而飽和或接近飽和，混和液溫度為50-70°C，混和液中硫酸鎂質(zhì)量分?jǐn)?shù)為
33.5-37. 2% ；
(4)過(guò)濾除雜與冷卻結(jié)晶將濃縮塔中的濃縮液保溫過(guò)濾，過(guò)濾除去固態(tài)雜質(zhì)，濾液送空氣冷卻結(jié)晶塔進(jìn)行蒸發(fā)水份與冷卻結(jié)晶，冷卻終點(diǎn)溫度為15-30°C ；
(5)離心分離冷卻結(jié)晶所得七水硫酸鎂料液送離心機(jī)分離脫水，得七水硫酸鎂晶體，分離硫酸鎂母液返回打入上述步驟(3)中濃縮塔中循環(huán)使用；
(6)干燥離心分離所得七水硫酸鎂送干燥機(jī)在50-55°C條件下進(jìn)行干燥后，即得七水硫酸鎂產(chǎn)品。所述煙氣先進(jìn)入濃縮塔中被去除部分煙塵、HCI、HF、SO3等雜質(zhì)并降溫后，再送脫硫塔進(jìn)行脫硫反應(yīng)，脫硫后的凈煙氣再排入大氣中。所述步驟(3)中，混和液最佳溫度為65_70°C，混和液中最佳硫酸鎂質(zhì)量分?jǐn)?shù)為36.5-37%。所述步驟(4)中，空氣冷卻結(jié)晶塔利用空氣作為冷卻劑，空氣與濾液直接混合接觸發(fā)生蒸發(fā)水份與傳熱。從上述可知，本發(fā)明其主要工藝步驟包括以下
(1)氧化鎂制槳將氧化鎂(菱苦土)與水按一定比例混合攪拌反應(yīng)，制成固相質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10-30%吸收劑漿液，反應(yīng)溫度控制在30-70°C，氧化鎂與水反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，總反應(yīng)化學(xué)方程式
MgO+ H2O = Mg(OH)2
(2)煙氣脫硫?qū)⑽談{液打入脫硫塔內(nèi)，通過(guò)循環(huán)泵與噴淋裝置，吸收劑漿液循環(huán)吸收煙氣中二氧化硫，發(fā)生吸收反應(yīng)，二氧化硫首先與水接觸，生成亞硫酸，生成的亞硫酸與循環(huán)液中的亞硫酸鎂反應(yīng)生成亞硫酸氫鎂，亞硫酸氫鎂與氫氧化鎂反應(yīng)得到亞硫酸鎂，反應(yīng)式如下
SO^H2O=H2Sai...............................(I)
H2SO3i +MgSO3 = Mg(HSO3)2..........................(2)
Mg(ZiSai)2 +Mg(OH)2 = rZMgSO3+2H20................(3)
在循環(huán)吸收二氧化硫過(guò)程中，利用氧化風(fēng)機(jī)鼓入空氣，使吸收液中部分亞硫酸鎂強(qiáng)制氧化為易溶于水的硫酸鎂。亞硫酸鎂氧化生成硫酸鎂反應(yīng)式如下
2 MgSOi + O2 = IMgSOi...............................(4)從上述反應(yīng)(2)、(3)中可知，在氧化鎂煙氣脫硫中，亞硫酸鎂是脫硫反應(yīng)的主體，所以吸收液中存在一定數(shù)量的亞硫酸鎂是有利于脫硫反應(yīng)的進(jìn)行，確保脫硫效率。因此本發(fā)明通過(guò)控制氧化風(fēng)機(jī)鼓入空氣量來(lái)控制亞硫酸鎂氧化率為40-60%，控制脫硫塔內(nèi)循環(huán)漿液溫度為45-68°C, PH值在5-6. 5之間。
(3)蒸發(fā)升溫將脫硫塔中吸收液打入濃縮塔，在剛開(kāi)始由于沒(méi)有硫酸鎂母液產(chǎn)生，可以加入自行配制的硫酸鎂母液加入濃縮塔，后來(lái)將步驟(5)中所產(chǎn)生并返回的硫酸鎂母液加入濃縮塔混和液通過(guò)循環(huán)泵與噴淋裝置循環(huán)噴淋與來(lái)自鍋爐除塵器除塵后的原煙氣混合，混和液與原煙氣混合過(guò)程中，一方面，一部分未反應(yīng)的吸收劑與煙氣中二氧化硫繼續(xù)發(fā)生吸收反應(yīng)；另一方面，高溫?zé)釤煔鈧鳠?，使煙氣溫度降低，混和液中水分子被蒸發(fā)，混和液得到濃縮與升溫，從而達(dá)到使硫酸鎂飽和或接近飽和；同時(shí)，煙氣中部分煙塵、HCI、HF、SO3等雜質(zhì)成份被混和液吸收而去除。在濃縮過(guò)程，利用氧化風(fēng)機(jī)向濃縮塔中鼓入空氣使亞硫酸鎂基本上氧化為易溶于水的硫酸鎂。通過(guò)調(diào)節(jié)硫酸鎂母液量與通過(guò)調(diào)節(jié)循環(huán)噴淋量控制混和液溫度與蒸發(fā)水量。從濃縮塔除去部分雜質(zhì)并降溫后的煙氣送脫硫塔進(jìn)一步脫硫。由于硫酸鎂的溶解度超過(guò)70°C會(huì)下降，因此控制混和液溫度為50-70°C，控制混和液中硫酸鎂質(zhì)量分?jǐn)?shù)為33. 5-37. 2%。
(4)過(guò)濾除雜與冷卻結(jié)晶將濃縮塔中的濃縮液送壓濾機(jī)保溫過(guò)濾，過(guò)濾除去固態(tài)雜質(zhì)，濾液送空氣冷卻結(jié)晶塔進(jìn)行冷卻結(jié)晶?？諝饫鋮s結(jié)晶塔是一種利用空氣作為冷卻劑，它是讓空氣與濾液直接混合接觸發(fā)生傳熱從而使濾液降溫，一方面，濾液向冷空氣通過(guò)熱傳導(dǎo)傳熱而降溫，另一方面，空氣吸收濾液中水分子，使濾液水份蒸發(fā)，水份蒸發(fā)吸收濾液熱量而使濾液降溫。因此，在空氣冷卻結(jié)晶過(guò)程中，濾液不斷降溫而析出七水硫酸鎂晶體。同時(shí)，濾液中水分子不斷被蒸發(fā)?？諝饫鋮s結(jié)晶過(guò)程實(shí)際上是一個(gè)冷卻、蒸發(fā)、結(jié)晶“三合一”過(guò)程?？刂评鋮s終點(diǎn)溫度為15-30°C。(5)離心分離冷卻結(jié)晶所得七水硫酸鎂料液送離心機(jī)分離脫水，得七水硫酸鎂晶體，分離硫酸鎂母液返回打入濃縮塔中循環(huán)使用。當(dāng)硫酸鎂母液中氯離子、氟離子等有害雜質(zhì)富集到一定程度后，可以排出部分母液，以維持許可的液相雜質(zhì)含量，保證七水硫酸鎂產(chǎn)
品質(zhì)量。(6)干燥離心分離所得七水硫酸鎂送干燥機(jī)進(jìn)行干燥，干燥方式采用加熱后的熱空氣干燥，在50-55°C條件下干燥后，即得七水硫酸鎂產(chǎn)品。上述方法的步驟中，其煙氣流程特征在于來(lái)自鍋爐除塵器除塵后的原煙氣先進(jìn)入濃縮塔中，煙氣在濃縮塔中被混和液吸收去除部分煙塵、HCI、HF、SO3等雜質(zhì)并降溫。除雜并降溫后煙氣再送脫硫塔進(jìn)行脫硫反應(yīng)，脫硫后凈煙氣再排入大氣中。在本發(fā)明步驟(3)中，濃縮塔中加入返回的硫酸鎂母液，與吸收液一起混和，混和液吸收煙氣熱量溫度升高，同時(shí)熱空氣帶走大量水份，從而使混和液被濃縮。加入硫酸鎂母液主要作用是防止吸收液濃度過(guò)高而析出七水硫酸鎂晶體，也就是使吸收液析出的硫酸鎂晶體溶解在返回的溫度升高的硫酸鎂母液中?？刂苹旌鸵鹤罴褱囟葹?5-70°C，控制混和液中最佳硫酸鎂質(zhì)量分?jǐn)?shù)為36. 5-37%。在本發(fā)明的步驟(4)中，空氣冷卻結(jié)晶塔是一種利用空氣作為冷卻劑，空氣吸收濾液中水分子，使濾液水分子蒸發(fā)，從而使溶液再得到進(jìn)一步濃縮，析出更多七水硫酸鎂晶體。
與國(guó)內(nèi)現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明有突出性進(jìn)步，其主要優(yōu)點(diǎn)和創(chuàng)新點(diǎn)如下
(I)本發(fā)明大幅度降低能耗利用煙氣熱量對(duì)煙氣吸收漿液和硫酸鎂母液混和液進(jìn)行加熱升溫和濃縮提高濃度，完全可以滿足回收七水硫酸鎂所需的溫度與濃度要求，它不需要消耗額外的能源。(2)本發(fā)明采用空氣冷卻結(jié)晶工藝節(jié)水又節(jié)能使用空氣作冷卻劑直接和硫酸鎂溶液混和換熱，不需要冷卻水，節(jié)省大量的冷卻水。同時(shí)，冷卻過(guò)程中，由于空氣吸收水份，使溶液得到進(jìn)一步蒸發(fā)濃縮，從而析出更多七水硫酸鎂晶體。進(jìn)一步降低了回收硫酸鎂能耗與成本。(3)本發(fā)明氧化鎂吸收劑利用率提高氧化鎂吸收劑先是在脫硫塔中吸收二氧化硫，吸收液中未反應(yīng)的氧化鎂吸收劑在濃縮塔中繼續(xù)吸收煙氣中二氧化硫，從而使氧化鎂利用率提高，成本降低。(4)本發(fā)明脫硫效率進(jìn)一步提高煙氣先后經(jīng)過(guò)濃縮塔與脫硫塔脫硫，比傳統(tǒng)的單塔脫硫噴淋出更多的吸收液，亦即液氣比大幅度提聞，從而提聞脫硫效率。另外，本發(fā)明可以在脫硫塔中采用低濃度的吸收劑溶液，來(lái)提高脫硫效率。(5)本發(fā)明硫酸鎂回收率高整個(gè)工藝過(guò)程中，除極少數(shù)固渣(主要為煙灰與氧化鎂中雜質(zhì))經(jīng)過(guò)渣水分離設(shè)備分離后外排，所有溶液完全可以循環(huán)使用，最終轉(zhuǎn)化為七水硫酸
鎂產(chǎn)品。


圖I為氧化鎂煙氣脫硫回收七水硫酸鎂新工藝流程示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作具體說(shuō)明。如圖I所示，本發(fā)明具體工藝過(guò)程如下
⑴氧化鎂粉制備脫硫劑漿液。將氧化鎂粉(200-300目)與水按比例加入制漿箱中混和，攪拌反應(yīng)制成吸收劑漿液，漿液含固量控制為10-30%。吸收劑漿液送脫硫塔中。⑵煙氣吸收反應(yīng)。在脫硫塔中，吸收劑漿液循環(huán)吸收煙氣中二氧化硫生成亞硫酸鎂，從而脫除煙氣中二氧化硫，控制脫硫塔內(nèi)漿液溫度為45-68°C，循環(huán)漿液PH值在5-6. 5之間，向脫硫塔內(nèi)鼓入空氣，通過(guò)控制氧化風(fēng)機(jī)鼓入空氣量，控制40-60%亞硫酸鎂氧化為易溶于水的硫酸鎂。脫除二氧化硫后煙氣經(jīng)除霧器除霧后排出脫硫塔，吸收液進(jìn)入濃縮塔。⑶蒸發(fā)升溫。將下述(5)中硫酸鎂母液返回加入濃縮塔中與吸收液混合為混合液，在剛開(kāi)始時(shí)還沒(méi)有硫酸鎂母液產(chǎn)生時(shí)，可以將自行配制的硫酸鎂母液加入濃縮塔。來(lái)自鍋爐除塵后含硫煙氣進(jìn)入濃縮塔，用混和液循環(huán)噴淋，降低煙氣溫度，去除部分煙塵、HCI、HF、SO3等成份，通過(guò)調(diào)節(jié)硫酸鎂母液量與調(diào)節(jié)循環(huán)噴淋量，控制混和液溫度為50-70°C，控制混和液中硫酸鎂質(zhì)量分?jǐn)?shù)為33. 5-37. 2%。從濃縮塔除去部分雜質(zhì)并降溫后的煙氣送脫硫塔。同時(shí)向濃縮塔中鼓入空氣使亞硫酸鎂基本上氧化為硫酸鎂。
⑷過(guò)濾除雜和冷卻結(jié)晶。從濃縮塔排出的混和漿液送渣水分離設(shè)備進(jìn)行渣水分離，除去固相雜質(zhì)，除去固相雜質(zhì)的濾液送空氣冷卻結(jié)晶塔；濾液在空氣冷卻結(jié)晶塔中通過(guò)循環(huán)泵從上向下循環(huán)噴淋，與從底部鼓入冷空氣直接混和傳熱，濾液中一部分水份被空氣吸收帶走，濾液冷卻降溫到15-30°C，析出大量七水硫酸鎂晶體。(5)離心 分離。將結(jié)晶析出的七水硫酸鎂料液送離心機(jī)離心分離得七水硫酸鎂與硫酸鎂母液，硫酸鎂母液返回(3)中加入濃縮塔中使用。(6)干燥。分離得七水硫酸鎂送干燥機(jī)，在50-55°C條件下干燥后，即為成品七水硫酸鎂。
權(quán)利要求
1.一種氧化鎂煙氣脫硫回收七水硫酸鎂新工藝，其特征在于包括以下步驟 (1)氧化鎂制槳將氧化鎂與水按比例混合攪拌反應(yīng)，制成固相質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10-30%吸收劑漿液，反應(yīng)溫度控制在30-70°C ； (2)煙氣脫硫?qū)⑽談{液打入脫硫塔內(nèi)，吸收劑漿液循環(huán)吸收煙氣中二氧化硫，發(fā)生吸收反應(yīng)生成亞硫酸鎂，同時(shí)利用氧化風(fēng)機(jī)鼓入空氣，使吸收液中40-60%的亞硫酸鎂氧化為硫酸鎂，控制脫硫塔內(nèi)循環(huán)漿液溫度為45-68°C，PH值在5-6. 5之間； (3)蒸發(fā)升溫將配制的硫酸鎂母液或步驟(5)中所產(chǎn)生并返回的硫酸鎂母液與步驟(2)的吸收液在濃縮塔中混合，混和液繼續(xù)與煙氣混合發(fā)生吸收反應(yīng)，同時(shí)混和液得到濃縮與升溫而飽和或接近飽和，混和液溫度為50-70°C，混和液中硫酸鎂質(zhì)量分?jǐn)?shù)為33.5-37. 2% ； (4)過(guò)濾除雜與冷卻結(jié)晶將濃縮塔中的濃縮液保溫過(guò)濾，過(guò)濾除去固態(tài)雜質(zhì)，濾液送空氣冷卻結(jié)晶塔進(jìn)行蒸發(fā)水份與冷卻結(jié)晶，冷卻終點(diǎn)溫度為15-30°C ； (5)離心分離冷卻結(jié)晶所得七水硫酸鎂料液送離心機(jī)分離脫水，得七水硫酸鎂晶體，分離硫酸鎂母液返回打入上述步驟(3)中濃縮塔中循環(huán)使用； (6)干燥離心分離所得七水硫酸鎂送干燥機(jī)在50-55°C條件下進(jìn)行干燥后，即得七水硫酸鎂產(chǎn)品。
2.根椐權(quán)利要求I所述的工藝，其特征在于所述煙氣先進(jìn)入濃縮塔中被去除部分煙塵、HCI、HF、SO3等雜質(zhì)并降溫后，再送脫硫塔進(jìn)行脫硫反應(yīng)，脫硫后的凈煙氣再排入大氣中。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的工藝，其特征在于所述步驟(3)中，混和液最佳溫度為65-700C，混和液中最佳硫酸鎂質(zhì)量分?jǐn)?shù)為36. 5-37%。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的工藝，其特征在于所述步驟(4)中，空氣冷卻結(jié)晶塔利用空氣作為冷卻劑。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種氧化鎂煙氣脫硫回收七水硫酸鎂新工藝，其特征在于包括以下步驟(1)氧化鎂制槳；(2)煙氣脫硫；(3)蒸發(fā)升溫； (4)過(guò)濾除雜與冷卻結(jié)晶；(5)離心分離；(6)干燥即得七水硫酸鎂產(chǎn)品。本發(fā)明利用煙氣熱能蒸發(fā)濃縮吸收液，并采用空氣冷卻結(jié)晶塔使硫酸鎂溶液進(jìn)一步蒸發(fā)水份和冷卻結(jié)晶，顯著降低了回收硫酸鎂能耗與成本，同時(shí)氧化鎂吸收劑利用率提高。
文檔編號(hào)B01D53/80GK102631836SQ201210118950
公開(kāi)日2012年8月15日 申請(qǐng)日期2012年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月20日
發(fā)明者嚴(yán)言午, 何斌鴻, 吳江, 張罡, 徐立新, 許金秀, 黃光茂, 黃燕 申請(qǐng)人:岳陽(yáng)市鉀鹽科學(xué)研究所, 深圳市粵華機(jī)電技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司