专利名称：一种氧化镁烟气脱硫及产物浓浆法氧化回收工艺的制作方法
技术领域：
本发明属于烟气脱硫及产物资源化技术领域，特别涉及氧化镁脱硫一次产物MgSO3的浓浆法氧化及氧化产物MgSO4回收工艺。
背景技术：
湿法烟气脱硫技术是控制SO2排放和控制酸雨污染的主要技术手段。特别是石灰石/石膏法烟气脱硫成了国内外锅炉烟气脱硫的主导技术。该技术与我国盛产矿石膏的国情不相适应，脱硫石膏的处置成为企业沉重负担的问题已经显露，其脱硫运行费用亦高。针对石灰石/石膏法的现存问题，结合我国富产菱镁矿并作为氧化镁及镁盐生产和出口的世界第一大国之国情，已提出一种氧化镁湿法烟气脱硫及产物回收新工艺，亦已获发明专利授权。特作为本发明的对照工艺流程，如附图1所示。来自锅炉除尘后的含硫烟气经烟气再热装置和预洗涤器降温，进入SO2吸收塔脱硫。净化后的烟气经除雾脱水和再热升温送往烟囱排放。脱硫剂采用廉价的普通氧化镁粉，配制成高浓度的熟化浆液随循环吸收液进入SO2吸收塔。脱硫生成的MgSO3在吸收塔底部的氧化槽中由送入的空气及时氧化成溶解态的MgSO4，经循环脱硫和氧化提浓，生成脱硫平衡温度下的MgSO4饱和或准饱和溶液；同时利用入口烟气的加热作用强化和提高氧化槽温度，使吸收液中MgSO4浓度接近或达到工业生产水平。提浓后的吸收液经过滤去除固态杂质，再经结晶和离心脱水实现与液相杂质的分离，最后经低温烘干制得工业硫酸镁(即七水硫酸镁)。先制取工业硫酸镁乃是保证产品纯度和提高结晶收率的要求。此工艺较好地解决了脱硫主工艺与回收配套工艺的衔接，为经济有效地回收工业硫酸镁镁提供了保证，从而有着显著的技术经济优势。它直接回收工业产品MgSO4·7H2O，而不是美国氧化镁脱硫工艺所回收的工业原料MgSO3，不需热分解回收SO2冗长的工艺；且其回收工艺更为简化，不象回收MgSO3需制成干粉那样复杂。从不回收也得脱硫的角度说，作为脱硫产物的回收工艺，其投资效率也明显优于或等同于工业硫酸镁生产。尽管具有这种优势，作为本发明的对照工艺仍存在如下不足(i)对排烟温度较低的电站烟气，其脱硫吸收液的温度受烟气再热器的限制而降低提浓水平。
(ii)对含硫较低的煤种，其脱硫吸收液提浓的水平易受系统水平衡的制约。
(iii)提浓将加大循环泵的功耗，相应地要求变频调速而增加控制费用。
(iv)高硫煤烟气脱硫更适合于回收，相应的氧化曝气量将成倍增加。在循环液池(即氧化槽)中氧化，因其液量大，能耗也大。
(v)循环脱硫过程不断生成新的MgSO3和Mg(HSO3)2，两者均有未被及时氧化和转化的平衡浓度；一经脱离循环，难以氧化。
(vi)产物与杂质同步提浓，吸收液中非水物质百分组成基本不变。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足和缺陷，提供一种MgSO3浓浆法氧化及MgSO4回收新工艺，即在循环脱硫过程中不对吸收液进行强制氧化，既有助于提高烟气中余氧的利用率，又能促成MgSO3结晶沉析；在沉析形成一定的浆液浓度后或经旋流法提取浓缩浆液，或由离心泵从循环池下部抽出浓浆，重点浓集固态产物而液相组成不变；再对浓浆进行氧化，生成的高浓度MgSO4，经过滤、结晶和脱水，分步实现与固相和液相杂质的分离，再经烘干制成工业产品，从而在投资增加很少的情况下，妥善解决了现有工艺存在的问题，大大提高氧化提浓的可靠性，显著降低循环泵和氧化风机的功耗，进一步提高脱硫及其产物回收的技术经济性能。
本发明技术方案如下一种氧化镁烟气脱硫及产物浓浆法氧化回收新工艺，包括预洗涤降温，普通氧化镁粉配制脱硫剂浆液，吸收塔内循环吸收SO2，除雾和烟气再热脱硫工艺步骤，以及脱硫浆液浓缩氧化及脱硫产物回收工艺，其特征在于所述脱硫浆液浓缩氧化及回收工艺按如下步骤进行1)在循环吸收SO2过程中，利用烟气中的余氧将一次脱硫产物MgSO3部分氧化，大部分晶析下沉；2)用浓浆泵(13)升压后冲起沉析物，在靠近沉析层的上方提取浓浆液，提出的浓浆液一部分经旁路返回吸收液循环池继续冲刷；另一部分进入调温氧化槽，并使调温氧化槽的溢流稀液返回循环池，使浓浆液中的MgSO3在氧化后浓度达到工业生产水平；或提出的浓浆液先经旋流浓缩，浓缩液再引入调温氧化槽(6)，溢流稀液返回循环池；3)将空气鼓入调温氧化槽，使MgSO3氧化成MgSO4，并进行加热调温和保温，防止MgSO4在结晶器之前结晶；4)经调温氧化后的浆液经过滤去除固态杂质；滤清液采用水冷却结晶生成mm级的七水MgSO4粗晶粒；晶浆经离心脱水，分离后的母液大部分返回调温氧化槽；小部分外排以维持后续结晶许可的液相杂质水平；5)将脱水后的产物烘干，控制烘干温度得到七水硫酸镁、一水硫酸镁或无水硫酸镁。
上述方法的步骤2)中所述的进行加热调温和保温采用现场蒸汽直接进行加热调温和保温；并在调温氧化槽底部设有浓浆液的切向入口，中心设有两种不同高度的溢流管，对浓浆液起二次提浓，并对返回的母液与浓浆液混合氧化再提浓。
本发明的技术特征还在于所述的普通氧化镁粉配制脱硫剂浆液采用循环吸收液配制，从循环泵出口侧分流出一小股吸收液切向进入并冲刷配浆罐底部，氧化镁粉自顶部一侧投入，颗粒细小或细化的浆液从另一侧溢流引入循环泵进水管，与循环液混合进入吸收塔脱硫。
本发明与现有技术相比，保持了对照工艺的基本优势及突出性进步；与对照工艺相比，亦具有以下优点和进步本发明将循环脱硫过程中及时氧化改为浓浆法氧化，所需增加的设备投资额很小。烟气脱硫所能生成的高浓吸收液仅为数个m3/h，增设的调温氧化槽容量不到循环池的十分之一甚至三十分之一，对脱硫工程总投资的影响更小。本发明的浓浆法主要对易沉析的MgSO3晶粒提浓氧化，能在低得多的液相浓度下提出高浓度浆液，再氧化成高浓度的MgSO4混合液，从根本上排除了上述系统性因素对MgSO4提浓的干扰；其氧化处理量又小，加上利用现场蒸气对浓浆调温，从而使提浓和回收的可靠性更好，效率更高，回收产品质量更有保证，并能显著降低吸收液循环及脱硫产物氧化的功耗，亦更有利于钙法和镁法脱硫已建工程的改造。
图1为对照工艺烟气脱硫和结晶回收硫酸镁工艺流程图。
图2为本发明提供的氧化镁湿法烟气脱硫及浓浆法氧化回收硫酸镁工艺流程图。
图3为本发明提供的氧化镁湿法烟气脱硫及浓浆法氧化回收硫酸镁工艺实施例的系统设备结构示意图。
图中1-预洗涤塔；2-SO2吸收塔；3-除雾装置；4-烟气再热器；5-氧化镁配浆罐；6-调温氧化槽；7-过滤装置；8-冷却结晶器；9-离心脱水机；10-热风干燥器；11-母液集液槽；12-循环泵；13-浓浆泵；14-母液泵；15-氧化风机。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明作具体说明。
如图2和图3所示，来自电除尘后的锅炉含硫烟气，经烟气再热装置4降温后，进后预洗涤塔1作预净化和降温。预洗涤后的烟气连同预洗涤液一起进入SO2吸收塔2脱硫，再经过除雾装置3和烟气再热装置4，引至烟囱排空。作脱硫剂的氧化镁粉，先在氧化镁配浆罐5中用循环吸收液配浆，从循环泵12出口侧引出一小股高压流体从配浆罐底侧切向进入，形成与搅拌桨叶同向旋转的上升旋流，不使桨叶下方产生沉积；并由搅拌桨在导流心锥内外形成内循环，投入的氧化镁粉随内循环进入心锥，相对粗大的颗粒保持在与其粒径分布和心锥流速相应的高度区间，较为细小或为酸性吸收液溶解而变得细小的微粒随上部溢流进入循环泵进水管，参与主循环脱硫；循环吸收SO2，其液气比＜4，吸收液脱硫动态PH＜6.5，脱硫率≥95％；脱硫运行中的PH值调节可由分流量或搅拌转速来调控；氧化镁粉可按脱硫所需的平均镁硫比连续投料。在循环吸收SO2过程中，利用烟气中的余氧将一次脱硫产物MgSO3部分氧化，大部分晶析下沉。用浓浆泵13升压后冲起沉析物，在靠近沉析层的上方提取浓浆液，提出的浓浆液一部分经旁路返回吸收液循环池继续冲刷，另一部分切向进入调温氧化槽6的底部，经旋流提浓，并使调温氧化槽的溢流稀液返回循环池，使浓浆液中的MgSO3浓度达到工业生产水平；当提出的浓浆液浓度较低时，可先经旋流浓缩，浓缩液再引入调温氧化槽6，溢流稀液返回循环池。调温氧化槽可采用蒸汽直接加热调温，其底部设有浓浆液的切向入口，中心设有两种不同高度的溢流管并经阀门与循环池相连，能对浓浆液起二次提浓，亦能对返回的母液经与浓浆液混合氧化再提浓。留存在调温氧化槽6中的高浓浆液由氧化风机鼓入空气氧化，同时提供蒸汽对氧化浆液进行调温和保温，以防MgSO4在冷却结晶器8之前结晶。氧化生成的高浓度MgSO4混合液经过滤装置7去除固态杂质；滤清液进入冷却结晶器8。在冷却结晶过程中，可先经空气自然冷却即散热冷却，再用水冷并通过冷却水流量调节逐渐加快冷却速度，冷却至25度，结晶形成七水硫酸镁的mm级粗晶粒，完成与母液及液相杂质的初步分离；结晶后的晶浆在离心脱水机9中脱水(包括表面洗涤2次脱水)完成液相杂质的深度分离，最后经热风干燥器10低温烘干，制得工业硫酸镁。由离心脱水机分离的母液引入集液槽11，大部分可返回调温氧化槽，小部分随锅炉废水外排以维持许可的液相杂质水平，也可视环境温度的季节性变化作出灵活处理。
权利要求
1.一种氧化镁烟气脱硫及产物浓浆法氧化回收工艺，包括预洗涤降温，普通氧化镁粉配制脱硫剂浆液，吸收塔内循环吸收SO2，除雾和烟气再热脱硫工艺步骤，以及脱硫浆液浓缩氧化及脱硫产物回收工艺，其特征在于所述脱硫浆液浓缩氧化及回收工艺按如下步骤进行1)在循环吸收SO2过程中，利用烟气中的余氧将一次脱硫产物MgSO3部分氧化，大部分晶析下沉；2)用浓浆泵(13)升压后冲起沉析物，在靠近沉析层的上方提取浓浆液，提出的浓浆液一部分经旁路返回吸收液循环池继续冲刷；另一部分进入调温氧化槽(6)，并使调温氧化槽上液面的溢流返回循环池，使浓浆液中的MgSO3浓度达到工业生产水平；3)将空气鼓入调温氧化槽(6)，使MgSO3氧化成MgSO4，并进行加热调温和保温，防止MgSO4在结晶器之前结晶；4)经调温氧化后的浆液经过滤去除固态杂质；滤清液采用水冷却结晶生成mm级的七水MgSO4粗晶粒；晶浆经离心脱水，分离后的母液大部分返回调温氧化槽；小部分外排以维持后续结晶许可的液相杂质水平；5)将脱水后的产物烘干，控制烘干温度得到一水硫酸镁、七水硫酸镁或无水硫酸镁。
2.按照权利要求1所述的氧化镁烟气脱硫及产物浓浆法氧化回收工艺，其特征在于所述步骤2)中所述的进行加热调温和保温采用现场蒸汽直接进行加热调温和保温；并在调温氧化槽底部设有浓浆液的切向入口，中心设有两种不同高度的上液面溢流管，对浓浆液起二次提浓，并对返回的母液与浓浆液混合氧化再提浓。
3.按照权利要求1或2所述的氧化镁烟气脱硫及产物浓浆液法氧化回收工艺，其特征在于所述的普通氧化镁粉配制脱硫剂浆液采用循环吸收液配制，从循环泵(12)出口侧分流出一小股吸收液切向进入并冲刷配浆罐底部，氧化镁粉自顶部一侧投入，颗粒细小或细化的浆液从另一侧溢流引入循环泵进水管，与循环液混合进入吸收塔脱硫。
全文摘要
一种氧化镁烟气脱硫及产物浓浆法回收工艺，涉及一种对现有氧化镁湿法烟气脱硫及产物回收工艺的一种改进。本发明的技术特征是在循环吸收液脱硫过程中分离和引出浓浆液，再鼓入空气，并用蒸气加热调温将一次脱硫产物MgSO
文档编号C01F5/40GK1762550SQ20051008638
公开日2006年4月26日 申请日期2005年9月9日 优先权日2005年9月9日
发明者徐康富, 马永亮, 刘玉同, 张战朝 申请人:清华大学, 济南市环境保护高新技术开发公司