一种氧化镁脱硫剂的回收方法技术

一种氧化镁脱硫剂的回收方法，其回收过程是将脱硫吸收单元产生的含有固态杂质的亚硫酸镁浆液与亚硫酸镁焙烧热解所生成的二氧化硫气体进行酸化反应，使其中的亚硫酸镁溶解生成亚硫酸氢镁溶液，将亚硫酸氢镁溶液过滤去除固态杂质后与氧化镁进行中和反应，将中和反应生成亚硫酸镁结晶脱水后焙烧，亚硫酸镁热解生成氧化镁和二氧化硫气体。本发明专利技术的有益之处在于：解决了现有氧化镁‑亚硫酸镁法烟气脱硫技术存在的氧化镁回用率低、杂质含量高、脱硫效率低、焙烧能耗高、废渣二次污染等问题，使该项具有完全资源化优势的脱硫技术具备了广阔的应用前景。

A recovery method of MgO desulfurizer

【技术实现步骤摘要】
一种氧化镁脱硫剂的回收方法
本专利技术涉及烟气脱硫产物的回收利用，尤其涉及镁法烟气脱硫产物回收氧化镁脱硫剂。
技术介绍
镁法烟气脱硫采用菱镁矿(主要成份为碳酸镁)焙烧生成轻烧镁粉作为原料，将其水化生成(氢)氧化镁浆液作为脱硫剂，其水化生成的氢氧化镁占比越高、杂质含量越低，越有利于脱硫吸收。而基于脱硫吸收反应活性和产品成本综合考虑，镁法烟气脱硫通常采用氧化镁含量为85％的轻烧镁粉作为脱硫剂；同时，虽然从理论上讲，在700℃左右的温度下菱镁矿焙烧生成的是存在晶格缺陷的活性氧化镁，具备较高的水化生成氢氧化镁的活性，但由于实际工业化焙烧过程中必然存在的传热不均问题，部分焙烧生成的氧化镁存在过烧或死烧问题，其晶粒粗大、结构紧密、晶格完整，难于或无法水化生成氢氧化镁，为此，镁法脱硫对轻烧镁粉脱硫剂的活性要求是活性氧化镁含量不小于60％，上述活性指标通常采用WB水化法测定(浸泡24小时水化生成氢氧化镁的占比)。镁法烟气脱硫工艺是将轻烧镁粉配制成(氢)氧化镁浆液与烟气进行气—液传质，吸收烟气中的二氧化硫，生成一次脱硫产物亚硫酸镁结晶。按照脱硫一次产物亚硫酸镁处置方式的不同，镁法烟气脱硫可分为氧化镁—硫酸镁法和氧化镁—亚硫酸镁法，前者在脱硫吸收的同时，向吸收剂浆液中通入空气，将一次脱硫产物亚硫酸镁氧化为硫酸镁，最终以硫酸镁溶液的形式排出脱硫系统回收硫酸镁产品。但受脱硫工艺限制，其排液硫酸镁浓度只能达到8-12％的水平，其回收硫酸镁产品的能耗已远大于其市场价格。为此，对于上述硫酸镁废水，目前普遍采取的处置方式是将其作为废水外排，而此举一方面浪费了镁资源，另一方面也易造成对环境的二次污染。与之不同的是，氧化镁—亚硫酸镁法烟气脱硫工艺是将一次脱硫产物亚硫酸镁焙烧热解生成二氧化硫和氧化镁，焙烧生成的氧化镁回到脱硫吸收单元作脱硫剂循环使用。根据其焙烧分解的加热方式不同，采用间壁加热分解方式(以下简称间接焙烧)生成的二氧化硫气体，其二氧化硫含量接近100％，可作为纯二氧化硫气体销售或用于硫酸生产；而采用直接接触加热分解方式(以下简称直接焙烧)生成的二氧化硫气体，其二氧化硫含量也能达到10％(v/v)以上，而其中的氧气与二氧化硫的摩尔比(以下简称氧硫比)在0.8︰1以下，也完全能够满足硫酸生产的要求。为此，从理论上来说，氧化镁—亚硫酸镁法脱硫工艺是一项氧化镁零消耗而污染物(二氧化硫)完全资源化的脱硫技术，理应得到广泛的推广应用。但是该项技术自上世纪六十年代问世以来，正逐渐被后续专利技术的氧化镁—硫酸镁法烟气脱硫技术所取代。究其原因主要在于：随着氧化镁脱硫剂(脱硫吸收—焙烧分解)循环次数的增加，脱硫效率明显降低而焙烧热解能耗显著增加，系统需连续地补充更换氧化镁脱硫剂才能使脱硫效率保持在可接受的范围内，造成实际的氧化镁回用率只能达到40-60％的水平，脱硫系统在大量消耗轻烧镁粉脱硫剂的同时排放大量的氧化镁废渣，造成了镁资源的浪费。通过实验研究我们发现：上述氧化镁—亚硫酸镁法脱硫系统生成的回收氧化镁，其杂质含量已达到30％以上，杂质的主要成份为轻烧镁粉所带入的二氧化硅、氧化钙等固态酸不溶物；同时，由于亚硫酸镁焙烧热解过程必然存在的传热不均问题，回收氧化镁中含有3—5％的由于过烧而失活的氧化镁，其活性氧化镁占比不足35％。有益的实验发现在于：将上述氧化镁废渣配置成浆液与不同浓度的二氧化硫气体反应生成亚硫酸氢镁，过滤除去固态杂质后与轻烧镁粉进行中和反应生成亚硫酸镁结晶，将结晶物在650-720℃焙烧热解生成氧化镁，生成的氧化镁在氧化镁纯度、活性氧化镁占比等指标方面均优于轻烧镁粉脱硫剂，而在二氧化硫浓度4.2％-100％(v/v)的条件下，亚硫酸氢镁溶液过滤除杂产生的废渣内均不含氧化镁成分。由此可见：1)由于上述二氧化硫浓度范围是常规烟气二氧化硫浓度的100倍以上，其传质动力大，可以与(在烟气脱硫条件下无法反应的)失活氧化镁反应生成亚硫酸镁：2)氧化镁带入的固态杂质在氧化镁脱硫剂循环过程中的富集，是造成脱硫回收氧化镁吸收活性降低、焙烧热解能耗增加的主要原因。3)固态杂质在氧化镁循环中的富集速率与脱硫烟气的氧含量直接相关，烟气氧含量越高，亚硫酸镁氧化率越高、固态杂质富集速率越快，而氧化镁的回用率也越低。为此，烟气对亚硫酸镁的氧化作用所带来的亚硫酸镁损失，是造成杂质在氧化镁循环过程中富集的根本原因。根据产生烟气的生产装置不同，常规烟气的氧含量通常在6％-15％，而其二氧化硫含量通常只有0.035-0.35％(v/v)(对应烟气二氧化硫浓度1000-10000mg/m3)，烟气的氧硫比(氧气与二氧化硫的摩尔比)达到200︰1以上。而在脱硫过程中，即使将脱硫吸收液中液相亚硫酸镁浓度控制在1％左右的条件下，亚硫酸镁的氧化率(亚硫酸镁氧化量占脱硫系统亚硫酸镁的理论生成量的比)也达到15—30％的水平，一次脱硫产物亚硫酸镁有15-30％被氧化为易溶的硫酸镁进入脱硫废水，而无法实现氧化镁的回收；而上述氧化镁的损失理论上只需补充与被氧化的亚硫酸镁等当量的轻烧镁粉即能维持脱硫系统的氧化镁循环平衡，但在此过程中，固相杂质是在不断富集，现有技术通过外排部分氧化镁方式去除循环杂质，额外增加了氧化镁的损失，加之焙烧过程失活的氧化镁，造成轻烧镁粉补充量的进一步提高、而其携带进入循环体系的杂质量又进一步增加。上述不利因素的循环叠加造成的结果是：脱硫系统实际的氧化镁补充率(氧化镁补充量占脱硫吸收氧化镁理论需要量的比)是亚硫酸镁氧化率的2倍以上。目前对于氧化镁—亚硫酸镁法的研究，国内外众多研究团队的研究方向集中在优化焙烧分解条件来提高回收氧化镁的脱硫吸收活性，以及还原焙烧硫酸镁回收氧化镁两个方面，但并未获得相关工业化应用的报道。基于去除亚硫酸镁结晶中的固相杂质，通过回收高纯度亚硫酸镁作为中间产物，生产高纯度氧化镁的目的，专利技术CN105013317(对比技术1)公开了“一种氧化镁烟气脱硫回收高纯度亚硫酸镁的工艺流程”，其技术特征在于：“脱硫后的浆液通过旋流器分离，接着将吸收液中未反应的氧化镁吸收剂继续吸收烟气的二氧化硫，具体的过程为：将烟气通入到富含亚硫酸镁的浓缩液中，其中亚硫酸镁的质量浓度为2％-3％，利用烟气中的二氧化硫气体把浓缩浆液的PH值调节到4—5.5，使亚硫酸镁溶解，亚硫酸镁和杂质分离”。但在技术和经济方面，上述除杂手段均不具备可行性，其原因在于：1)专利技术人显然并未意识到烟气对亚硫酸镁的氧化作用，而采用烟气对一次脱硫产物进行酸化，其结果必然是亚硫酸镁的氧化率成倍地提高，而浓缩亚硫酸镁浆液(2-3％，常规脱硫的2-3倍)，虽然有利于酸化装置规模的缩小，但又将成倍提高亚硫酸镁的氧化率，造成其回收亚硫酸镁的目的难以实现；2)而在相同的烟气条件下，一次脱硫无法参与反应的失活氧化镁，也无法在酸化(相当于二次脱硫吸收)过程中参与反应生成亚硫酸镁；3)由于烟气中的二氧化硫含量低，酸化反应的烟气用量大，酸化系统的投资和运行成本均非常庞大。
技术实现思路
:为了克服上述现有技术的不足，本专利技术提供了一种氧化镁脱硫剂的回收方法，其技术方案如下：一种氧化镁脱本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氧化镁脱硫剂的回收方法，其脱硫系统包括采用镁基脱硫剂吸收烟气中二氧化硫的脱硫吸收单元,以及将脱硫产物亚硫酸镁生成氧化镁的氧化镁回收单元，其特征是其氧化镁回收过程包括以下步骤：/n步骤1：将脱硫吸收单元产生的含有固态杂质的亚硫酸镁浆液与亚硫酸镁焙烧热解所生成的二氧化硫气体进行酸化反应，使其中的亚硫酸镁溶解生成亚硫酸氢镁，固液分离回收亚硫酸氢镁溶液，固态杂质外排；/n步骤2：将回收的亚硫酸氢镁溶液与氧化镁进行中和反应生成亚硫酸镁结晶，固液分离回收亚硫酸镁结晶；/n步骤3：将回收的亚硫酸镁结晶焙烧热解生成氧化镁和二氧化硫气体。/n

【技术特征摘要】
1.一种氧化镁脱硫剂的回收方法，其脱硫系统包括采用镁基脱硫剂吸收烟气中二氧化硫的脱硫吸收单元,以及将脱硫产物亚硫酸镁生成氧化镁的氧化镁回收单元，其特征是其氧化镁回收过程包括以下步骤：
步骤1：将脱硫吸收单元产生的含有固态杂质的亚硫酸镁浆液与亚硫酸镁焙烧热解所生成的二氧化硫气体进行酸化反应，使其中的亚硫酸镁溶解生成亚硫酸氢镁，固液分离回收亚硫酸氢镁溶液，固态杂质外排；
步骤2：将回收的亚硫酸氢镁溶液与氧化镁进行中和反应生成亚硫酸镁结晶，固液分离回收亚硫酸镁结晶；
步骤3：将回收的亚硫酸镁结晶焙烧热解生成氧化镁和二氧化硫气体。


2.根据权利要求1所述的氧化镁脱硫剂的回收方法，其特征是：所述的烟气脱硫系统，其脱硫剂氧化镁的补充当量与脱硫系统亚硫酸镁的氧化当量相等。


3.根据权利要求1所述的氧化镁脱硫剂的回收方法，其特征是：步骤1所述的进行酸化的亚硫酸镁浆液，其亚硫酸镁当量与脱硫系统亚硫酸镁的氧化当量相等量。


4.根据权利要求1所述的氧化镁脱硫剂的回收方法，其特征是：步骤1所述的酸化反应，其亚硫酸镁浆液的亚硫酸镁质...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆泳凯，陶树宝，匡勤，
申请(专利权)人：江苏联慧资源环境科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32