一种制备七水硫酸镁和液态二氧化硫联合二氧化硫制备浓硫酸的技术的制作方法
【专利摘要】一种制备七水硫酸镁和液态二氧化硫联合二氧化硫制备浓硫酸的技术，包括浆料配制、加酸反应、气相除雾除尘、气相干燥、加压液化、硫酸制备、液相中和、浆液除杂、结晶、固液分离、干燥、包装等工序，其特征是：配浆池中注水、加亚硫酸镁，配成浆料打入反应釜内，加浓硫酸反应，生成硫酸镁和亚硫酸，亚硫酸分解成二氧化硫和水，反应过程中，气相二氧化硫从反应体系中溢出，部分二氧化硫经浓硫酸干燥、压缩机压缩液化得到液态二氧化硫成品，部分二氧化硫经干燥后，进入两转两吸的硫酸装置制备浓硫酸。本发明的积极效果是，实现镁法脱硫副产物的综合利用。适用于镁法脱硫副产物加酸制备七水硫酸镁和液态二氧化硫联合二氧化硫制备浓硫酸的技术。
【专利说明】一种制备七水硫酸镁和液态二氧化硫联合二氧化硫制备浓硫酸的技术
【技术领域】
[0001]本发明属于烟气脱硫【技术领域】，特别涉及一种制备七水硫酸镁和液态二氧化硫联合二氧化硫制备浓硫酸的技术。
【背景技术】
[0002]镁法脱硫是目前常用的烟气脱硫方法。传统工艺中镁法脱硫副产物处理有两种方法:一种是直接向脱硫副产物亚硫酸镁废液中曝气，生产硫酸镁成品。其缺点是亚硫酸镁曝气效果不好，硫酸镁含量低，硫酸镁纯度低，生产成本较高。另外一种是向脱硫副产物亚硫酸镁中加入工业废硫酸，生产硫酸镁成品和液态二氧化硫成品。其缺点是过程较复杂，原料采用工业废硫酸，对设备要求较高。现有的二氧化硫制备方法是采用焙烧硫磺或硫铁矿石，生成二氧化硫，在焙烧和研磨过程中产生粉尘，对环境产生污染。
[0003]专利200510086387.8，一种氧化镁烟气脱硫及产物浓浆法氧化回收工艺，采用在循环吸收液脱硫过程中分离和引出浓浆液，再鼓入空气，并用蒸汽加热调温，将一次脱硫产物亚硫酸镁的浓浆氧化为硫酸镁。其工艺简练可靠，但仍属于曝气方法类型。对废液中的二氧化硫气体未能回收。
[0004]专利200810180890.3，一种制备七水硫酸镁和液态二氧化硫工艺，向脱硫副产物亚硫酸镁中加入工业废硫酸，生产硫酸镁成品和液态二氧化硫成品。包括氧化反应、酸碱中和、浆液除杂、固液分离、结晶干燥、成品包装等工序，工艺过程相对复杂，对设备要求较高。
[0005]专利201210141185.9，一种综合利用镁法脱硫副产物制取七水硫酸镁和液态二氧化硫的工艺，生产硫酸镁成品和液态二氧化硫成品。包括浆料配制、加酸反应、气相干燥、加压液化、浆液除杂、结晶、固液分离、干燥、滤渣沉降等工序，工艺过程中气相干燥不够彻底，浆液除杂和固液分离较难实现，产品液态二氧化硫市场有限。
【发明内容】
[0006]本发明是对专利201210141185.9的改进，本发明的目的是提供一种制备七水硫酸镁和液态二氧化硫联合二氧化硫制备浓硫酸的技术，通过向亚硫酸镁浆料中加入浓硫酸，经置换反应生成硫酸镁和亚硫酸，亚硫酸分解生成水和二氧化硫，反应过程中，气相二氧化硫从反应体系中溢出，经过电除雾器除雾后，一部分二氧化硫经两级浓硫酸干燥，经压缩机压缩液化得到液态二氧化硫成品，另一部分二氧化硫经向其中补加一定量的空气，经两转两吸的硫酸装置制备浓硫酸，作为该工艺的原料使用，液相经浆液除杂、结晶、固液分离、干燥，制得七水硫酸镁成品，实现镁法脱硫副产物亚硫酸镁的综合利用。
[0007]为实现上述目的，本发明采取以下技术方案:一种制备七水硫酸镁和液态二氧化硫联合二氧化硫制备浓硫酸的技术，包括浆料配制、加酸反应、气相除雾除尘、气相干燥、加压液化、硫酸制备、液相中和、浆液除杂、结晶、固液分离、干燥、包装工序，其具体工序是:
[0008](1)浆料配制:向配浆池中注入一定量的水，搅拌，投入一定量的亚硫酸镁，配浆池中水注入量与亚硫酸镁投入量的质量比为1: 2.5~1: 3.5，比例要严格控制，浆料要配制均匀。
[0009](2)加酸反应:将配制好的亚硫酸镁浆料用泵打入反应釜中，向反应釜中加浓硫酸，在反应釜中，亚硫酸镁和浓硫酸发生强酸制弱酸的复分解反应，生成硫酸镁和亚硫酸，亚硫酸自身发生分解反应，生成水和二氧化硫；反应过程非常剧烈，会产生大量的二氧化硫气体，所以反应釜内会出现大量气泡，甚至会产生一定的正压，为保证浓硫酸能尽快加到反应釜中，促进反应的顺利进行，需要在加酸罐中用空气压缩机压入0.1MPa的正压，保证向反应釜中加入浓硫酸的速度，提高生产效率。根据反应釜内的反应情况，控制向反应釜内加入浓硫酸的速度，避免意外的发生，反应温度控制在75°C ±5°C，反应釜中加入浓硫酸的量为配浆池中加入亚硫酸镁质量的41%，加酸罐中的浓硫酸全部加入到反应釜中后搅拌20分钟,反应终止。
[0010](3)气相除雾除尘:加酸反应过程中产生的湿二氧化硫气体送入气柜，经气柜缓冲后，进入电除雾器，经电除雾器除去气相中的酸雾及杂尘，避免气相中的酸雾及杂尘对后续生产过程中的二氧化硫压缩机及硫酸装置的正常运行造成影响。
[0011](4)气相干燥:经电除雾器除雾除尘后的气相二氧化硫一部分送至液态SO2装置的干燥塔，经两级干燥，用93%硫酸喷淋吸收炉气中的水份，使炉气中的水份降至0.05g/m3以下送液态SO2压缩装置；另一部分经补加空气后，使SO2浓度达到8.5%，此时O2浓度为19.22%，进入干燥塔，用93%硫酸喷淋吸收炉气中的水份，使炉气中的水份降至0.lg/m3以下，经塔顶金属丝网除沬沬后进入硫酸装置转化工段。
[0012](5)加压液化:经电除雾器除雾除尘、两级硫酸喷淋干燥，水份降至0.05g/m3以下的干二氧化硫气体，经过二氧化硫气体压缩机，被压缩机从常压压缩到0.7MPa，经过冷凝器冷凝后液化为液态二氧化硫 成品。
[0013](6)硫酸制备:经电除雾器除雾除尘、补加空气、硫酸喷淋干燥，水份降至0.1g/Hl3以下的干二氧化硫气体，经塔顶金属丝网除沬沬后进入硫酸装置转化工段，从转化器出来的转化气在一吸塔内用98%硫酸吸收其中的SO3，经塔顶金属丝网除沬沬后再进入转化工段进行第二次转化，转化器出来的二次转化气进入二吸塔，塔内用98%硫酸吸收其中的SO3，经塔顶金属丝网除沬沬后，经尾气吸收塔，由总标高45m的排气筒排放。
[0014](7)液相中和:反应结束后，反应釜内溶液酸性较强，pH值约为I，需要将一定量的20 %氧化镁浆料加入到反应釜中，将反应体系的pH值调5至7，以避免后续工艺中产生产品质量及设备腐蚀等问题。
[0015](8)浆液除杂:将反应釜内浆液pH值调至5~7后，开始过滤操作，经板框压滤机压滤所得到的75V ±5°C的中性热滤液排放到结晶罐中，压滤结束后，用压缩空气反吹压滤泵、压滤管道和板框压滤机，可以获取更多的滤液，同时吹干滤饼，反吹结束后，进行卸料和清理板框工作，用水冲洗反应釜，防止料液堵塞卸料阀门。
[0016](9)结晶:饱和硫酸镁溶液经过滤器过滤到结晶器中，在结晶器中搅拌、降温，实现硫酸镁的结晶，结晶终点温度控制在40°C以下。
[0017](10)固液分离:饱和硫酸镁溶液在结晶器中充分结晶后，经离心机脱水，得到七水硫酸镁结晶成品，根据客户对含水率的要求需要，可以直接包装出售，也可以继续干燥后出售。[0018](11)干燥:经脱水后的硫酸镁结晶输送到振动流化床中，在温度为120°C条件下进行干燥，最终得到干燥的七水硫酸镁成品。
[0019](12)包装:经干燥后的七水硫酸镁通过输料带进入包装机包装，根据销售需要，可以按照10千克、20千克、25千克等规格包装成成品，运输进入仓库。
[0020]如上所述的一种制备七水硫酸镁和液态二氧化硫联合二氧化硫制备浓硫酸的技术，其反应釜是一种带夹套的搪瓷反应釜，顶部设有浓硫酸进口、浆料进口、气相二氧化硫出口、压力表口，温度计口、上法兰，底部设有下法兰、出料口，中部设有夹套、夹套排气口、触媒进口、触媒出口，中间设有搅拌器。
[0021]如上所述的一种制备七水硫酸镁和液态二氧化硫联合二氧化硫制备浓硫酸的技术，其板框压滤机由滤框、滤板、机架、机械压紧装置、流通孔、出料孔、滤液槽构成。
[0022]本发明的积极效果是:实现了镁法脱硫副产物的综合利用。避免了亚硫酸镁曝气氧化后硫酸镁浓度低、含水量大等缺点。系统不设置曝气氧化装置，节约大量的能耗。减少了酸碱中和等过程，实现工艺的简化。生产硫酸镁成品的同时，产生了部分高附加值的液态二氧化硫成品，部分二氧化硫可用于生产浓硫酸，可作为本工艺技术的原料，解决了液态二氧化硫的市场问题。适用于镁法脱硫副产物亚硫酸镁制备七水硫酸镁和液态二氧化硫联合二氧化硫制备浓硫酸的技术。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1是一种利用镁法脱硫副产物制取七水硫酸镁和液态二氧化硫联合二氧化硫制备浓硫酸的工艺流程图
[0024]图2是加酸反应时的反应爸的结构示意图
[0025]图3是浆液除杂时的板框压滤机的结构示意图
[0026]图2中，1-除沫装置，2-压力表，3-温度表，4-上封头，5-上法兰，6-触媒排气口，7-框式搅拌装置，8-直筒段，9-夹套，10-下法兰，11-下封头，101-放空管，102-加酸管，103-冲洗水管，104-加料管，105-触媒进口管，106-压缩空气(水)管，107-出气管，108-触媒出口管，109-出料管，110-排渣管。
[0027]图3中，21-滤框，22-滤板，23-机架，24-机械压紧装置，25-流通孔，26-出料孔，27-滤液槽，201-压缩空气管，202-进料管，203-冲洗水管，204-出料管，205-放净管。
【具体实施方式】
[0028]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明进行详细的描述。
[0029]如图1所示，本发明是一种制备七水硫酸镁和液态二氧化硫联合二氧化硫制备浓硫酸的技术，包括浆料配制、加酸反应、气相除雾除尘、气相干燥、加压液化、硫酸制备、液相中和、浆液除杂、结晶、固液分离、干燥、包装工序，其具体工序是:
[0030](I)浆料配制:向配浆池中注入一定量的水，搅拌，投入一定量的亚硫酸镁，配浆池中水注入量与亚硫酸镁投入量的质量比为1: 2.5~1: 3.5，比例要严格控制，浆料要配制均匀。
[0031](2)加酸反应:将配制好的亚硫酸镁浆料用泵打入反应釜中，向反应釜中加浓硫酸，在反应釜中，亚硫酸镁和浓硫酸发生强酸制弱酸的复分解反应，生成硫酸镁和亚硫酸，亚硫酸自身发生分解反应，生成水和二氧化硫；反应过程非常剧烈，会产生大量的二氧化硫气体，所以反应釜内会出现大量气泡，甚至会产生一定的正压，为保证浓硫酸能尽快加到反应釜中，促进反应的顺利进行，需要在加酸罐中用空气压缩机压入0.1MPa的正压，保证向反应釜中加入浓硫酸的速度，提高生产效率。根据反应釜内的反应情况，控制向反应釜内加入浓硫酸的速度，避免意外的发生，反应温度控制在75V ±5°C，反应釜中加入浓硫酸的量为配浆池中加入亚硫酸镁质量的41%，加酸罐中的浓硫酸全部加入到反应釜中后搅拌20分钟,反应终止。
[0032](3)气相除雾除尘:加酸反应过程中产生的湿二氧化硫气体送入气柜，经气柜缓冲后，进入电除雾器，经电除雾器除去气相中的酸雾及杂尘，避免气相中的酸雾及杂尘对后续生产过程中的二氧化硫压缩机及硫酸装置的正常运行造成影响。
[0033](4)气相干燥:经电除雾器除雾除尘后的气相二氧化硫一部分送至液态SO2装置的干燥塔，经两级干燥，用93%硫酸喷淋吸收炉气中的水份，使炉气中的水份降至0.05g/m3以下送液态SO2压缩装置；另一部分经补加空气后，使SO2浓度达到8.5%，此时O2浓度为19.22%,进入干燥塔，用93%硫酸喷淋吸收炉气中的水份，使炉气中的水份降至0.lg/m3以下，经塔顶金属丝网除沬沬后进入硫酸装置转化工段。
[0034](5)加压液化:经电除雾器除雾除尘、两级硫酸喷淋干燥，水份降至0.05g/m3以下的干二氧化硫气体，经过二氧化硫气体压缩机，被压缩机从常压压缩到0.7MPa，经过冷凝器冷凝后液化为液态二氧化硫成品。
[0035](6)硫酸制备:经电除雾器除雾除尘、补加空气、硫酸喷淋干燥，水份降至0.1g/Hl3以下的干二氧化硫气体，经塔顶金属丝网除沬沬后进入硫酸装置转化工段，从转化器出来的转化气在一吸塔内用98%硫酸吸收其中的SO3，经塔顶金属丝网除沬沬后再进入转化工段进行第二次转化， 转化器出来的二次转化气进入二吸塔，塔内用98%硫酸吸收其中的SO3，经塔顶金属丝网除沬沬后，经尾气吸收塔，由总标高45m的排气筒排放。
[0036](7)液相中和:反应结束后，反应釜内溶液酸性较强，pH值约为I，需要将一定量的20 %氧化镁浆料加入到反应釜中，将反应体系的pH值调5至7，以避免后续工艺中产生产品质量及设备腐蚀等问题。
[0037](8)浆液除杂:将反应釜内浆液pH值调至5~7后，开始过滤操作，经板框压滤机压滤所得到的75V ±5°C的中性热滤液排放到结晶罐中，压滤结束后，用压缩空气反吹压滤泵、压滤管道和板框压滤机，可以获取更多的滤液，同时吹干滤饼，反吹结束后，进行卸料和清理板框工作，用水冲洗反应釜，防止料液堵塞卸料阀门。
[0038](9)结晶:饱和硫酸镁溶液经过滤器过滤到结晶器中，在结晶器中搅拌、降温，实现硫酸镁的结晶，结晶终点温度控制在40°C以下。
[0039](10)固液分离:饱和硫酸镁溶液在结晶器中充分结晶后，经离心机脱水，得到七水硫酸镁结晶成品，根据客户对含水率的要求需要，可以直接包装出售，也可以继续干燥后出售。
[0040](11)干燥:经脱水后的硫酸镁结晶输送到振动流化床中，在温度为120°C条件下进行干燥，最终得到干燥的七水硫酸镁成品。
[0041](12)包装:经干燥后的七水硫酸镁通过输料带进入包装机包装，根据销售需要，可以按照10千克、20千克、25千克等规格包装成成品，运输进入仓库。[0042]如图2所示，一种制备七水硫酸镁和液态二氧化硫联合二氧化硫制备浓硫酸的技术，加酸反应时的反应釜是一种带夹套的搪瓷反应釜，可以避免反应釜被腐蚀，可以承受
0.3MPa以上的压力，包括反应釜本体、夹套、进料管、出料管、排洛管、出气管、加酸管、冲洗水管、放空管、压缩空气(水)管、搅拌装置，反应釜本体由直筒段8和上下两端的上封头4、下封头11组成，所述直筒段和上封头用上法兰5连接，直筒段和下封头用下法兰10连接；所述上封头的上部设有进料管104、出气管107、加酸管102、放空管101、压力表2和温度表3，所述下封头上设有出料管109，所述进料管上设有冲洗水管103，所述出料管上设有压缩空气(水)管106和排渣管110，所述出气管上设有除沫装置1，所述反应釜的直筒段外壁设有夹套9，所述夹套的下部设有触媒进口管105，所述夹套的上部设有触媒出口管108、触媒排气口 6，反应釜内壁为搪瓷结构，在反应釜内部设有框式搅拌装置7。
[0043]如图3所示，一种制备七水硫酸镁和液态二氧化硫联合二氧化硫制备浓硫酸的技术，浆液除杂时的板框压滤机，由交错组装在机架上的多块滤板、滤框及机械压紧装置构成。在所述滤板22和滤框21的表面上带有凹凸起伏的滤液通道，所述滤板22、滤框21两侧开有相同的流通孔25，所述所有滤板上的流通孔相互联通，构成浆液、压缩空气和冲洗水的输送通道；所述滤框21通过所述流通孔25与进料管202相连通，所述进料管上设有压缩空气管201和冲洗水管203，构成板框压滤机的进料、冲洗系统。在每个滤板的下面设有出料孔26和出料管204，所述出料管204连通到所述出料孔26上，所述出料管204的下部设有滤液槽7，作为滤液临时接收装置，所述滤液槽27的底部设有放净管205。板框压滤机固定在机架23上，动力装置为·所述机架23后侧的机械压紧装置24。
【权利要求】
1.一种制备七水硫酸镁和液态二氧化硫联合二氧化硫制备浓硫酸的技术，包括浆料配制、加酸反应、气相除雾除尘、气相干燥、加压液化、硫酸制备、液相中和、浆液除杂、结晶、固液分离、干燥、包装工序，其特征是: (1)浆料配制:向配浆池中注入一定量的水，搅拌，投入一定量的亚硫酸镁，配浆池中水注入量与亚硫酸镁投入量的质量比为1: 2.5~1: 3.5，比例要严格控制，浆料要配制均匀； (2)加酸反应:将配制好的亚硫酸镁浆料用泵打入反应釜中，向反应釜中加浓硫酸，在反应釜中，亚硫酸镁和浓硫酸发生强酸制弱酸的复分解反应，生成硫酸镁和亚硫酸，亚硫酸自身发生分解反应，生成水和二氧化硫；反应过程非常剧烈，会产生大量的二氧化硫气体，所以反应釜内会出现大量气泡，甚至会产生一定的正压，为保证浓硫酸能尽快加到反应釜中，促进反应的顺利进行，需要在加酸罐中用空气压缩机压入0.1MPa的正压，保证向反应釜中加入浓硫酸的速度，提高生产效率。根据反应釜内的反应情况，控制向反应釜内加入浓硫酸的速度，避免意外的发生，反应温度控制在75°C ±5°C，反应釜中加入浓硫酸的量为配浆池中加入亚硫酸镁质量的41%，加酸罐中的浓硫酸全部加入到反应釜中后搅拌20分钟，反应终止； (3)气相除雾除尘:加酸反应过程中产生的湿二氧化硫气体送入气柜，经气柜缓冲后，进入电除雾器，经电除雾器除去气相中的酸雾及杂尘，避免气相中的酸雾及杂尘对后续生产过程中的二氧化硫压缩机及硫酸装置的正常运行造成影响； (4)气相干燥:经电除雾器除雾除尘后的气相二氧化硫一部分送至液态SO2装置的干燥塔，经两级干燥，用93%硫酸喷淋吸收炉气中的水份，使炉气中的水份降至0.05g/m3以下送液态SO2压缩装置；另一部分经补加空气后，使SO2浓度达到8.5%，此时O2浓度为·19.22%,进入干燥塔，用93%硫酸喷淋吸收炉气中的水份，使炉气中的水份降至0.lg/m3以下，经塔顶金属丝网除沬后进入硫酸装置转化工段；·· (5)加压液化:经电除雾器除雾除尘、两级硫酸喷淋干燥，水份降至0.05g/m3以下的干二氧化硫气体，经过二氧化硫气体压缩机，被压缩机从常压压缩到0.7MPa，经过冷凝器冷凝后液化为液态二氧化硫成品； (6)硫酸制备:经电除雾器除雾除尘、补加空气、硫酸喷淋干燥，水份降至0.lg/m3以下的干二氧化硫气体，经塔顶金属丝网除沬后进入硫酸装置转化工段，从转化器出来的转化气在一吸塔内用98%硫酸吸收其中的SO3，经塔顶金属丝网除沬后再进入转化工段进行第二次转化，转化器出来的二次转化气进入二吸塔，塔内用98%硫酸吸收其中的SO3，经塔顶金属丝网除沬后，经尾气吸收塔，由总标高45m的排气筒排放； (7)液相中和:反应结束后，反应釜内溶液酸性较强，pH值约为I，需要将一定量的20%氧化镁浆料加入到反应釜中，将反应体系的PH值调5至7，以避免后续工艺中产生产品质量及设备腐蚀等问题； (8)浆液除杂:将反应釜内浆液pH值调至5~7后，开始过滤操作，经板框压滤机压滤所得到的75°C ±5°C的中性热滤液排放到结晶罐中，压滤结束后，用压缩空气反吹压滤泵、压滤管道和板框压滤机，可以获取更多的滤液，同时吹干滤饼，反吹结束后，进行卸料和清理板框工作，用水冲洗反应釜，防止料液堵塞卸料阀门； (9)结晶:饱和硫酸镁溶液经过滤器过滤到结晶器中，在结晶器中搅拌、降温，实现硫酸镁的结晶，结晶终点温度控制在40°C以下； (10)固液分离:饱和硫酸镁溶液在结晶器中充分结晶后，经离心机脱水，得到七水硫酸镁结晶成品，根据客户对含水率的要求需要，可以直接包装出售，也可以继续干燥后出售; (11)干燥:经脱水后的硫酸镁结晶输送到振动流化床中，在温度为120°c条件下进行干燥，最终得到干燥的七水硫酸镁成品； (12)包装:经干燥后的七水硫酸镁通过输料带进入包装机包装，根据销售需要，可以按照10千克、20千克、25千克等规格包装成成品，运输进入仓库。
2.如权利要求1所述的一种综合利用镁法脱硫副产物制取七水硫酸镁和液态二氧化硫的技术，其特征是:反应釜是一种带夹套的搪瓷反应釜，中间设有搅拌器。
3.如权利要求1所述的一种制备七水硫酸镁和液态二氧化硫联合二氧化硫制备浓硫酸的技术， 其特征是:板框压滤机由交错组装在机架上的多块滤板、滤框及机械压紧装置构成。
【文档编号】C01B17/74GK103848445SQ201310706504
【公开日】2014年6月11日 申请日期:2013年12月20日 优先权日:2013年12月20日
【发明者】朱彤, 赵良庆, 潘利祥, 吴轩, 史利芳, 李冬, 王中雷 申请人:中节能六合天融环保科技有限公司