專利名稱：廢氣脫硫方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及諸如重油、煤等的燃燒廢氣那樣含有氧化硫的廢氣脫硫方法，更具體地說(shuō)，涉及用輕質(zhì)煅制氧化鎂作為脫硫劑的脫硫方法。
一般來(lái)說(shuō)，廢氣脫硫是在立式脫硫塔內(nèi)進(jìn)行從上部使由脫硫劑的水溶液乃至水泥漿組成的處理液以噴淋狀流下，所說(shuō)的處理液與由下方引入的廢氣連續(xù)地接觸，從而使廢氣中的硫化物生成硫酸鹽與亞硫酸鹽。通常，以泵送方式使流下后的處理液(以下稱之脫硫液)同連續(xù)供給的新的處理液一同循環(huán)，排出由上述供給所產(chǎn)生的增量部分。
以往，氫氧化物如氫氧化鈉、氫氧化銨、氫氧化鎂、氫氧化鈣以及堿式氧化物等如氧化鈣用作上述的脫硫劑是眾所周知的，但是其中近年來(lái)廣泛應(yīng)用的是氫氧化鎂。
這是因?yàn)闅溲趸V價(jià)廉，脫硫產(chǎn)物易溶于水，不會(huì)出現(xiàn)鈣系脫硫劑那樣的結(jié)垢的問(wèn)題，而且可以以水溶液狀使用，它是通過(guò)將處理液的pH值調(diào)整到6左右使氫氧化鎂溶解得到的。
對(duì)于這樣的廢氣脫硫來(lái)說(shuō)，當(dāng)然希望盡力可能地降低處理成本。為此，要尋求比上述的氫氧化鎂更便宜的脫硫劑，然而目前尚未發(fā)現(xiàn)。例如，與氫氧化鎂比較，可以便宜地得到在較低溫度(800-1000℃左右)下煅燒菱鎂礦等的碳酸鎂(MgCO3)礦石所得到的輕質(zhì)煅制氧化鎂(MgO)的粉碎物，盡管由于是低溫煅燒難以生成熔塊，故而是柔軟的，作堿式氧化物的活性大(與水易成氫氧化物)，但幾乎從未被用作脫硫劑。
對(duì)此據(jù)考慮有如下的理由其一，對(duì)氧化鎂來(lái)說(shuō)，除作為脫硫的前階段，要經(jīng)歷生成氫氧化物的水合反應(yīng)外，還由于所說(shuō)的水合反應(yīng)，與作為同樣的堿式氧化物的氧化鈣(CaO)相比，相當(dāng)緩慢，故而脫硫效率很差。其二，上述的輕質(zhì)煅制氧化鎂因?yàn)槭且源制扑榈拇笮〉V石塊原封不動(dòng)地?zé)浦笃扑榈?，所以煅燒時(shí)雖說(shuō)是輕質(zhì)煅制，但與高溫氣體接觸的礦石塊表面上也會(huì)由于燒成過(guò)度而呈硬的熔塊狀，而產(chǎn)生反應(yīng)性低的部分，另一方面在大塊礦石的中心部分殘留未燒成的碳酸鎂，而且礦石中存在著SiO2和Al2O3等雜質(zhì)，其結(jié)果是形成反應(yīng)性波動(dòng)大的氧化鎂及其以外的成分混合在一起的不均勻的粉末。
因此，當(dāng)把所說(shuō)的輕質(zhì)煅制氧化鎂粉末的水泥漿用作處理液時(shí)，由于脫硫效率低，再加上氧化鎂本來(lái)的反應(yīng)速度慢，而且優(yōu)先消耗反應(yīng)性高的成分，在循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)，以反應(yīng)性低的氧化鎂為主的未反應(yīng)物及其他的成分將作為殘?jiān)练e，所以隨著沉積量的增加，循環(huán)泵和管道內(nèi)易產(chǎn)生結(jié)垢和阻塞，存在著脫硫裝置不可能平穩(wěn)而連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的問(wèn)題。
鑒于如上所述，本發(fā)明的目的在于提供一種用輕質(zhì)煅制氧化鎂粉末作脫硫劑的原料，同時(shí)提高其利用率，而且防止殘?jiān)谏鲜龅拿摿蛩难h(huán)系統(tǒng)內(nèi)沉積，并且處理成本低，穩(wěn)定高效的廢氣脫硫方法。
為了實(shí)現(xiàn)上述的目的，在重復(fù)研究的過(guò)程中，本發(fā)明人首先對(duì)廣泛用作脫硫劑的常用氫氧化鎂和輕質(zhì)煅制氧化鎂研究了它對(duì)脫硫液中的氧化鎂的反應(yīng)性，其結(jié)果即使是不均勻且全部為反應(yīng)性差的輕質(zhì)煅制氧化鎂，只要大量應(yīng)用則反應(yīng)性好的氧化鎂成分也相應(yīng)增加，故而可得到與氫氧化鎂相匹敵的反應(yīng)效率。然而，這樣大量的使用，上述的殘?jiān)鼏?wèn)題當(dāng)然會(huì)更加突出。
因此，本發(fā)明人通過(guò)在脫硫塔外設(shè)置了由特定的工序組成的外部處理系統(tǒng)。在所說(shuō)的外部處理系統(tǒng)中，使大量的輕質(zhì)煅制氧化鎂粉末水合，一方面將由其中反應(yīng)性好的氧化鎂成分生成的氫氧化鎂水溶液作為處理液供入脫硫塔，另一方面在外部處理系統(tǒng)中以泥漿狀使剩余的反應(yīng)性差的氧化鎂成分與碳酸鎂及雜質(zhì)一起循環(huán)，同時(shí)，將脫硫塔內(nèi)的一部分脫硫液引入所說(shuō)的循環(huán)系統(tǒng)，使之與上述的剩余的氧化鎂成分反應(yīng)，從而發(fā)現(xiàn)能在脫硫塔的循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行不會(huì)生成殘?jiān)牧己玫拿摿蚍磻?yīng)的同時(shí)，在外部處理系統(tǒng)內(nèi)使輕質(zhì)煅制氧化鎂粉末中反應(yīng)性差的成分也有助于脫硫反應(yīng)以提高該粉末用作脫硫劑的利用率，而且發(fā)現(xiàn)使廢氣以低成本、穩(wěn)定、高效地脫硫成為可能，以致完成了本發(fā)明。
也就是說(shuō)，本發(fā)明在使含有硫化物的廢氣與含有脫硫劑的處理液連續(xù)地進(jìn)行氣液接觸且使上述的硫化物被處理液吸收的脫硫塔的外部，設(shè)置由第一和第二反應(yīng)步驟及固液分離步驟組成的外部處理系統(tǒng)，廢氣脫硫方法的特征在于，a)在第一反應(yīng)步驟中，使吸收由上述脫硫塔供給的硫成分的脫硫液與由固液分離步驟供給的泥漿混合且進(jìn)行反應(yīng);
b)在第二反應(yīng)步驟中，使由第一反應(yīng)步驟中制得的反應(yīng)物與輕質(zhì)煅制氧化鎂粒子混合且進(jìn)行反應(yīng);
c)在固液分離步驟中，由第二反應(yīng)步驟制得的反應(yīng)物中分離出不含固態(tài)組分的液體和送往第一反應(yīng)步驟的泥漿;
d)把所說(shuō)的分離出的不含固態(tài)組分的液體作為上述處理液供給到脫硫塔內(nèi)。
在本發(fā)明的上述的脫硫方法中較好的組成是采用粉碎方法使至少一部分由固液分離步驟來(lái)的送往第一反應(yīng)步驟的呈微粉泥漿。
采用本發(fā)明的廢氣脫硫方法，在可用廉價(jià)的輕質(zhì)煅制氧化鎂粉末作為脫硫劑原料使用的同時(shí)，由于大大地提高其利用率，與以往廣泛使用氫氧化鎂的脫硫方法相比，還能大幅度地降低處理成本。而且可以完全防止在脫硫塔內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)中成為結(jié)垢和阻塞的主要因素的殘?jiān)练e，從而能以低成本、穩(wěn)定、高效地進(jìn)行廢氣脫硫。
此外，在本發(fā)明的脫硫方法中，如果采用粉碎方法使至少一部分由外部處理系統(tǒng)的固液分離步驟送往第一反應(yīng)步驟的泥漿呈微粉泥漿，則由于粒子的反應(yīng)面積增大，提高所說(shuō)的反應(yīng)性，故具有進(jìn)一步提高輕質(zhì)煅制氧化鎂的利用率以及進(jìn)一步降低處理成本的優(yōu)點(diǎn)。


圖1 所示為本發(fā)明廢氣脫硫方法所用裝置組成的流程示意圖。
以下，將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的廢氣脫硫方法作說(shuō)明。
參照?qǐng)D1，A為脫硫塔，由其外部設(shè)置的外部處理系統(tǒng)B供給的氫氧化鎂水溶液組成的處理液從上方以噴淋狀流下。通過(guò)使所說(shuō)的處理液與由下方導(dǎo)入的含有氧化硫的廢氣G1氣液接觸，在經(jīng)脫硫反應(yīng)使氧化硫以亞硫酸鎂在處理液中被吸收和結(jié)合的同時(shí)，除去了氧化硫的廢氣G2由上方排出塔外。
流下而進(jìn)入脫硫塔A的下部槽a內(nèi)的處理液，即吸收了氧化硫的脫硫液通常由MgSO3、MgSO4、Mg(HSO3)2等混合組成，它與新供給的處理液一起由泵P1和管道L1送往上部，并通過(guò)如此的反復(fù)，連續(xù)地在脫硫塔A內(nèi)進(jìn)行循環(huán)。
外部處理系統(tǒng)B由進(jìn)行第一反應(yīng)步驟的第一反應(yīng)槽1、進(jìn)行反二反應(yīng)步驟的第二反應(yīng)槽2、進(jìn)行固液分離步驟的沉降槽3、放置輕質(zhì)煅制氧化鎂粉末的水泥漿的原料槽4以及濕式粉碎機(jī)5組成，反應(yīng)槽1和2還設(shè)有攪拌機(jī)6。
在第一反應(yīng)槽1中，使由脫硫塔A經(jīng)泵P2和管道L2供給的脫硫液與由沉降槽3經(jīng)泵P3供給的泥漿混合且進(jìn)行反應(yīng)。所說(shuō)的反應(yīng)物(泥漿)送往第二反應(yīng)槽2。在第二反應(yīng)槽2中，由原料槽4供給過(guò)量很多的輕質(zhì)煅制氧化鎂粉末的水泥漿，再使所說(shuō)的泥漿與上述的第一反應(yīng)槽1來(lái)的反應(yīng)物混合且進(jìn)行反應(yīng)。所說(shuō)的反應(yīng)物被送往沉降槽3，通過(guò)沉降分離分別得到上清液和沉降泥漿。其中分離的上清液作為處理液被送往脫硫塔A，而沉降泥漿送往第一反應(yīng)槽1。
在反應(yīng)槽1、2中的反應(yīng)是由固態(tài)氧化鎂經(jīng)水合反應(yīng)生成的氫氧化鎂和脫硫液中的氧化硫的反應(yīng)，就是與脫硫塔A內(nèi)幾乎同樣的反應(yīng)。在所說(shuō)的反應(yīng)中未消耗的剩余的氫氧化鎂和反應(yīng)生成物亞硫酸鎂等均溶于沉降槽3的上清液中。而沉降泥漿的固態(tài)部分由至此的過(guò)程中未水合的未反應(yīng)的氧化鎂成分即反應(yīng)性低的成分以及由輕質(zhì)煅制氧化鎂的原料粉末帶來(lái)的碳酸鎂和Al2O3、SiO2等的雜質(zhì)組成。
在第一反應(yīng)槽的第一反應(yīng)步驟中，自沉降槽中來(lái)的泥漿是如上所述那樣的低反應(yīng)性的，但是自脫硫塔中來(lái)的脫硫液由于是含有很多Mg(HSO3)2的，即高反應(yīng)性的，故而前者的反應(yīng)性差被后者的反應(yīng)性好所彌補(bǔ)，可相當(dāng)程度地推進(jìn)脫硫反應(yīng)。另外，由沉降槽至第一反應(yīng)槽1的泥漿輸送線路中如圖1所示設(shè)有濕式粉碎機(jī)5，如果被輸送的一部分或者全泥漿經(jīng)濕式粉碎成細(xì)粒泥漿，則會(huì)由于固態(tài)粒子的表面積即反應(yīng)面積的增大而促進(jìn)上述的反應(yīng)。
再有，反應(yīng)性明顯低的氧化鎂成分將反復(fù)地進(jìn)行經(jīng)第一第二反應(yīng)槽1、2和沉降槽3的循環(huán)，但是它會(huì)隨著這種反復(fù)循環(huán)慢慢地消耗于反應(yīng)而減少。
在第二反應(yīng)槽2中，被處理液由于經(jīng)第一反應(yīng)槽1的反應(yīng)，Mg(HSO3)2的含量減少，但由于反應(yīng)性好的氧化鎂成分將重新過(guò)量很多地被供給，故而殘存的Mg(HSO3)2幾乎都轉(zhuǎn)化為MgSO3。這樣，高效中和的液體的pH值大致為9左右，由pH測(cè)定器(PHC)7a測(cè)定。并通過(guò)基于所說(shuō)的測(cè)定信號(hào)的供給閥V1的開(kāi)關(guān)控制，從而自動(dòng)地調(diào)節(jié)由原料槽4中來(lái)的泥漿的供給量。
反應(yīng)槽作成單槽時(shí)，因?yàn)樽栽喜?的新供的氧化鎂中的反應(yīng)性高的成分優(yōu)先反應(yīng)，所以從沉降槽3返回的反應(yīng)性低的成分不會(huì)參與反應(yīng)，上述新的氧化鎂中的反應(yīng)性低的成分將作為未反應(yīng)物，在沉降槽3中急速加法蓄積，故是不受歡迎的。
經(jīng)兩反應(yīng)槽1、2及沉降槽3反復(fù)循環(huán)也不反應(yīng)的反應(yīng)性極差的氧化鎂成分和碳酸鎂及其他雜質(zhì)慢慢地螺積在循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)，但由于由此產(chǎn)生的固態(tài)部分的增加速度較小，最好要定期地從沉降槽3的排出管8中排出與增加的固態(tài)份量相平衡的泥漿。
此外，在脫硫塔A中，來(lái)自沉降槽3的上清液以處理液供給，但是因?yàn)樗f(shuō)的處理液中完全不含固態(tài)部分，所以循環(huán)系統(tǒng)可以保持穩(wěn)定的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)而不會(huì)產(chǎn)生泵P1和管道L1因殘?jiān)Y(jié)垢和阻塞。另外，為了防止結(jié)垢，而希望把下部槽a的脫硫液的pH調(diào)節(jié)成6左右，該pH由pH測(cè)定器(PHC)7b測(cè)定，并通過(guò)控制由所說(shuō)的測(cè)定信號(hào)自動(dòng)控制的閥V2的節(jié)流，自動(dòng)地調(diào)節(jié)供往第一反應(yīng)槽1的脫硫液的輸出量。沉降槽3供給的處理液量相對(duì)于輸往第一反應(yīng)槽1的脫硫液量來(lái)說(shuō)，僅增加從原料槽4供給泥漿部分，而所說(shuō)的增加部分由排出管9排出到系統(tǒng)之外。
對(duì)于上述的實(shí)施例來(lái)說(shuō)，分別用一個(gè)反應(yīng)槽作為第一及第二的反應(yīng)步驟，但是使兩步驟的一步或兩步構(gòu)成相互串聯(lián)或并聯(lián)連接的多個(gè)反應(yīng)槽也無(wú)妨。此外，在固液分離步驟中，不限于附圖所示的沉降槽3，可以采用液體旋流器及其他固液分離裝置。
本發(fā)明還可使用最好由上述的碳酸鎂礦石經(jīng)低溫煅制所得的，但是也可由其他原料制得的，例如由生產(chǎn)氧化鎂熔塊時(shí)的旋轉(zhuǎn)窯爐所產(chǎn)生的粉塵回收的等作為輕質(zhì)煅制氧化鎂。
以下，將說(shuō)明采用上述裝置的脫硫方法的具體實(shí)施例。
將由C重油鍋爐排出的含有1200ppm亞硫酸氣體(SO2)的廢氣G1以104Nm/小時(shí)的速率導(dǎo)入脫硫塔A內(nèi)，使所說(shuō)的廢氣與自塔內(nèi)上方以噴淋狀流下的處理液連續(xù)地氣液接觸進(jìn)行脫硫，同時(shí)把滯留在下部槽a的脫硫液的pH值調(diào)節(jié)到5.9-6.0，溫度為55℃。泵P2以4500kg/小時(shí)的速率將所說(shuō)的脫硫液抽出且送入容量為1m3的第一反應(yīng)槽1，此外所說(shuō)的脫硫液還自排出管9以1400kg/小時(shí)的速率排出到系統(tǒng)外。
在第一反應(yīng)槽1中，使所說(shuō)的脫硫液與由沉降槽3以120kg/小時(shí)速率供給的泥漿混合且停留大約10分鐘進(jìn)行反應(yīng)，連續(xù)地把泥漿狀的反應(yīng)物送往容量為1m3的第二反應(yīng)槽2。在第二反應(yīng)槽中，使自第一反應(yīng)槽1來(lái)的反應(yīng)物與由原料槽4連續(xù)供給的固態(tài)組分濃度為30%(重量)的輕質(zhì)煅制氧化鎂粉末(平均粒徑為20μm)的泥漿混合且停留大約10分鐘進(jìn)行反應(yīng)，連續(xù)地把泥漿狀的反應(yīng)物送往沉降槽3。
從原料槽4向第二反應(yīng)槽2供給的泥漿量在穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)下把第二反應(yīng)槽2內(nèi)的pH值調(diào)節(jié)成9.0。在沉降槽3中，由泵P3將沉降泥漿經(jīng)濕或粉碎機(jī)5，以上述的速率送往第一反應(yīng)槽，同時(shí)把溢出的全部上清液連續(xù)地供給脫硫塔A。
如此連續(xù)進(jìn)行廢氣脫硫，但由此從脫硫塔A排出的處理后的廢氣G2的亞硫酸氣體的濃度為10ppm。此外，流入脫硫塔A的下部槽a的脫硫液是水溶液，其組成平均為MgSO41.2%(重量)、MgSO31.32%(重量)、Mg(HSO3)21.48%(重量)，幾乎不含固態(tài)組分。
權(quán)利要求
1.一種廢氣脫硫方法，其特征在于在使含有氧化硫的廢氣與含有脫硫劑的處理液連續(xù)地氣液接觸，并使上述氧化硫在處理液中被吸收的脫硫塔的外部，設(shè)置由第一和第二反應(yīng)步驟及固液分離步驟組成的外部處理系統(tǒng)a)在第一反應(yīng)步驟中，使由所說(shuō)脫硫塔供給的吸收了硫成分的脫硫液與由固液分離步驟供給的泥漿混合且反應(yīng)；b)在第二反應(yīng)步驟中，使由第一反應(yīng)步驟得到的反應(yīng)物與輕質(zhì)煅制氧化鎂粒子混合且反應(yīng)；c)在固液分離步驟中，使由第二反應(yīng)步驟得到的反應(yīng)物分離成不含固態(tài)組分的液體和送往第一反應(yīng)步驟的泥漿；d)將所說(shuō)的分離出的不含固態(tài)組分的液體作為上述的處理液供往脫硫塔內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢氣脫硫方法，其特征在于由固液分離步驟送往第一反應(yīng)步驟的泥漿至少一部分用粉碎方法制成微粉泥漿。
全文摘要
本發(fā)明涉及廢氣脫硫方法，即在脫硫塔內(nèi)使含氧化硫的廢氣與含脫硫劑的處理液連續(xù)地氣液接觸，使氧化硫在處理液中吸收，用輕質(zhì)煅制氧化鎂作脫硫劑，在脫硫塔外設(shè)置由第一和第二反應(yīng)步驟及固液分離步驟組成的外部處理系統(tǒng)。第一步中使脫硫塔供給的脫硫液與分離步供給的泥漿混合反應(yīng)；第二步中使以上反應(yīng)物與輕質(zhì)煅制氧化鎂?；旌戏磻?yīng)；分離步中使上述反應(yīng)物分離成不含固體的液和送往第一步的泥漿，不含固體液體作處理液供往脫硫塔。
文檔編號(hào)B01D53/14GK1057208SQ9010444
公開(kāi)日1991年12月25日 申請(qǐng)日期1990年6月12日 優(yōu)先權(quán)日1989年1月10日
發(fā)明者中川健一 申請(qǐng)人:日綿股份有限公司, 不二機(jī)械股份有限公司