同時生成石膏的除去二氧化硫的加鎂洗滌法的製作方法
2023-05-27 23:43:51 1
專利名稱：同時生成石膏的除去二氧化硫的加鎂洗滌法的製作方法
技術領域：
本發明涉及從熱煙道氣中除去二氧化硫的方法，具體涉及從氣流中除去二氧化硫的加鎂石灰洗滌法，該方法可生產石膏副產物。
使用石灰從氣流如從發電廠燃燒系統排出的燃燒氣流中除去二氧化硫的方法是一種已經成熟的使用溼洗裝置的方法。一般來講，是將石灰水漿與正在通過溼洗裝置的煙道氣流呈逆流充入溼洗裝置，通過石灰與煙道氣中的二氧化硫的反應生成亞硫酸鈣和亞硫酸氫鈣。這種早期的石灰洗滌法的一個主要的改進是給水性洗滌漿液提供有效量的鎂離子，這樣便大大地提高了該方法的效率。例如US3，919，393和3，919，394(授予JosephSelmiezi)所述的加鎂石灰洗滌法已在工業上得到應用。在用這樣的加鎂石灰洗滌洗除去二氧化硫時，溼洗裝置中的水性洗滌介質的固體含量通常保持在約3-10%(重量)的範圍內。該加鎂石灰洗滌法通常產生大量亞硫酸鈣，可將亞硫酸鈣在淤渣池中處理或者用這樣或那樣的方法轉變成有用的副產生如石膏。例如在RonaldJ.Rathi和LewisB.Benson的US4，976，936(已轉讓給本發明的受讓人)中，將含有亞硫酸鈣的來自加鎂石灰洗滌法的水性排入物通到增稠器中，並將從增稠器出來的水性淤渣送入混合罐中。向罐中加入硫酸以溶解亞硫酸鈣，將所得溶液氧化，得石膏產物，將其從水性介質中分離出來。其中還提到，在必要時，可將一部分來自洗滌器的出料在接送到與增稠器旁通的混合罐中，在氧化之前與硫酸混合。在該方法中，需要很大的增稠器來處理溼洗裝置排出的水性漿液，而且必須向混合器中加入硫酸。
本發明是用加鎂石灰洗滌法從煙道氣中除去二氧化碳同時產生石膏和可選的氫氧化鎂副產物的方法。
使加鎂石灰洗滌介質的水漿與含有二氧化硫的煙道氣在溼洗裝置中接觸，水漿的固體含量保持在13-20%(重量)範圍內。產生的固體主要是亞硫酸鈣和其它殘留固體，而亞硫酸鎂和硫酸鎂則存在於溶液中。在漿液與氣體接觸之後但在送往儲罐之前從溼洗裝置和相關的儲罐中的循環液中移出水漿排放液流，直接送至氧化裝置。在氧化裝置中排放液流中的亞硫酸鈣被氧化成石膏(硫酸鈣)。從水漿中除去石膏和存在的殘留固體，得到澄清溶液即水溶液，使該澄清的水溶液返回到溼洗裝置中並與其中的水漿混合。
通過與煙道氣接觸之後但在通入儲罐之前從溼洗裝置中移出一部分水漿或水漿排放液使得這部分水漿的PH值約為4.5-5.6，可在氧化裝置中氧化而無需向氧化裝置中加入硫酸或其它酸性化合物。
除去石膏和殘留固體後的澄清水溶液可任選地加以處理得到暢銷的氫氧化鎂副產物。含有溶解的硫酸鎂的澄清水溶液可以與石灰漿接觸反應沉澱出石膏並提供氫氧化鎂懸浮液。經分離、澄清和收集以供使用或銷售。
從下述優選的實施例方案的描述可以很容易地理解本發明。附圖是說明書發明的該優選方法的流程圖(僅供舉例)。
本發明提供從氣流中除去二氧化硫的加鎂石灰洗滌法，該方法同時產生副產物石膏並可選地提供副產物氫氧化鎂。
本方法所用的加鎂水性石灰漿液，如上述US3，919，393、US3，919，394、US-3，914，378和US4，976，936(均作為參考文獻引入本文)所述的洗滌漿液。本發明方法中的水性洗滌介質中的鎂離子含量約為2500-15000ppm。
現在參看附
圖1，它是本發明方法的示意圖。圖1中示出了溼洗裝置1，含二氧化硫的氣體如燃燒煙道氣經管線3進入其中。水性洗滌介質以加鎂石灰水漿的形式經管線7加到儲罐5中，水性洗滌漿液用泵11通過管線9從儲罐5送至溼洗裝置1的噴嘴13。加鎂石灰水漿與煙道氣在溼洗裝置1中接觸。以從中除去二氧化硫，而純淨氣體經排氣管線15從溼洗裝置1中排出。如果需要，可以經管線17將新鮮水加到溼洗裝置1中，以清洗位於溼洗裝置1上部的除沫裝置(未示出)。按照本發明的方法，溼洗裝置1中的水性洗滌漿液的固體允許達到13-20%(重量)的水平，所述固體主要包括亞硫酸鈣(主要是半水合亞硫酸鈣CaSO3·1/2H2O)，而亞硫酸鎂和硫酸鎂都在溶液中。溼洗裝置中的水性洗滌漿液的PH值保持在4.5-5.6之間，優選5.0-5.5，而儲罐5(溼洗裝置1的流出物被送入其中)中的介質的PH值則由於經管線7加入了加鎂石灰漿而稍高一些，如約在5.5-6.0之間。
經管線17從溼洗裝置1中移出水性漿液的排放液流，其PH值在4.5-5.6之前、優選5.0-5.5，它含有13-20%(重量)亞硫酸鈣以及溶解的亞硫酸鎂和硫酸鎂。該排放液流經管線17直接進入氧化裝置19。在13-20%(重量)之間的固體含量下操作溼洗裝置和移出具有該固體含量的排放液流的優點是在水性洗滌漿液中生成很細小的CaSO3·1/2H2O顆粒。這些很小的顆粒(約為5微米，而通常的固體粒徑約為12-20%微米)在氧化裝置中更易溶解。在氧化裝置19中，空氣(可以是富氧空氣)經管線21充入，以使將亞硫酸鈣和亞硫酸鎂分別氧化成硫酸鈣和硫酸鎂，水性漿液的固體含量增至約17-26%(重量)硫酸鈣，而硫酸鎂則溶解在水性介質中。氧化的水性漿液經管線23從氧化裝置19中排出，用泵25送到固體分離器27(如水力旋流器)中，石膏和所有殘留固體在其中均被分離出，並經管線29排出，而產生的澄清的溶液經管線31排出。來自管線31的可以含有約1-2%(重量)細小固體的澄清溶液流入微粒分離器33。在微粒分離器33中分離出的細小固體作為廢料經管線35排出，而其中分離產生的澄清溶液經管線37被送去供應補充過程水槽39以供溼洗裝置1使用。來自補充過程水槽39的澄清溶液用管線43中的泵41最好是通過將其加到儲罐5中送返溼洗裝置1中。
為進一步向溼洗裝置1提供後處理水，將來自固體分離器27的石膏(通常是含有約60-75%(重量)水的溼固體成分)經管線29送入過濾器45過濾，濾液經管線47流到補充過程水槽39中，而將石膏濾餅經管線49取出、收集。
本發明方法的一個好處是能夠以氫氧化鎂的形式從澄清溶液中收集鎂，而氫氧化鎂可用於溼洗裝置中或者作為有用的副產物出售。正如所述，送入補充過程水槽39的澄清溶液或其一部分可經管線51排出，並被泵53送到再生槽55中。在再生槽55中，包含在澄清溶液中的硫酸鎂與經管線57送入的石灰漿反應，結果產生沉澱的石膏固體和氫氧化鎂。來自再生槽55的反應後的物料被泵61經管線59送到又一固體分離器63(如水力旋流器)中，石膏固體在其中被分離並經管線65排出，而所得氫氧化鎂水懸浮液經過管線67流到氫氧化鎂分離裝置69中。在氫氧化鎂分離裝置69中，氫氧化鎂被從所得水性介質中分離出來並經管線71排出，供再次使用或出售，而水性介質經管線73流到補充過程水槽39中，供溼洗裝置1使用。
本發明方法明顯優於在先有技術方法，在先技術需要將加鎂石灰洗滌過程中產生的亞硫酸鈣氧化。本發明的一個主要的實例是不需要大體積增稠器或固體分離器(如US4，976，936中所用的那些)來濃編隨後將被氧化的亞硫酸鈣淤渣。在使用水力旋流器的情況下，只需要一個小的增稠器或澄清槽從水溶液中除去微粒或殘留的固體。另一個優點是避免了酸液的稀釋或向氧化裝置的循環。由於來自降液管的排出液流的PH值為4.5-5.6，所以約四分之三在排出液流溶液中的亞硫酸根離子(SO3)會以HSO3的形式存在，這種形式將易於氧化為H2SO4
從而將就地產生足夠的酸來中和在溼洗器中PH值約為6的情況下生成的所有碳酸鈣。這樣產生的酸將溶解碳酸鈣並最終使得CaSO3在氧化裝置中溶解。
在系統中，嚴格的水平衡得以保持，使得在溼洗裝置中溶解的鹽(主要要鎂鹽)保持高濃度。作為可選的步驟。來自管線65的經分離散的溼石膏固體可以與殘留的水一道返回溼洗裝置1。在隨後移出排出液流後，這些石膏固體將提供用於氧化裝置19的氧化用晶種，並且將攜帶一些殘留氫氧化鎂(約1-2%(重量))以補充加到洗滌系統中的加鎂石灰中的鎂。這些返回的石膏固體將隨後與從管線49移出的石膏固體一起被基本上除去。
如上所述，本發明提供從氣流中除去二氧化硫並產生石膏的加鎂石灰洗滌法，同時可回收氫氧化鎂，並使用小體積處理設備，易於除去系體中的固體。
權利要求
1.一種用加鎂石灰洗滌介質從氣流中除去二氧化硫以生產石膏副產物的方法，它包括使含有二氧化硫的通過溼洗裝置的煙道氣與加鎂石灰水漿接觸，其中所述水漿含有13-20%(重量)亞硫酸鈣固體，並且其中溶有亞硫酸鎂和硫酸鎂；在與所述煙道氣接觸之後，將所述水漿送到一儲罐中並向罐中加入石灰和鎂以補充反應掉的石灰和鎂；將所述經補充的水漿循環至所述溼洗裝置中再次與通過裝置的煙道氣接觸；在水漿與所述煙道氣接觸之後和將其送至所述儲罐之前，從所述溼洗裝置中移出含有亞硫酸鈣，亞硫酸鎂和硫酸鎂的所述水漿的排出液流；將所述移出的水漿直接送到氧化裝置中，無需從中分離出硫酸鈣、亞硫酸鎂和硫酸鎂固體；將所述亞硫酸鈣和亞硫鎂氧化，產生石膏和硫酸鎂，所述石膏以固體的形式沉澱出來而所述硫酸鎂則溶解在所述水性介質中；從所述水漿中除去所有殘留固體和所述石膏以產生澄清溶液；和將所述澄清溶液返回到所述溼洗裝置中與所述水漿混合。
2.權利要求1所述的方法，其中被送到所述氧化裝置中的所述移出的部分水漿的PH值是在4.5=5.6之間。
3.權利要求2所述的方法，其中所述PH值在5.0-5.5之間。
4.權利要求1所述的方法，其中在所述氧化裝置中的所述移出的水漿含有17-26%(重量)固體，包括亞硫酸鈣、亞硫酸鎂、硫酸鈣和硫酸鎂。
5.權利要求1所述的方法，其中在從所述水漿中除去所述殘留固體和石膏時，先除去所述石膏，然後再除去所述殘留固體。
6.權利要求1所述的方法，其中在將該石膏與殘留固體分離後，對所述石膏進行處理，使其從殘留水性介質中分離出來，並將分離的所述水性介質與所述澄清水溶液一起返回到所述溼洗裝置中。
7.權利要求1所述的方法，其中將一部分所述澄清溶液與石灰水漿接觸以沉澱出石膏固體並產生氫氧化鎂，從中分離出該石膏固體並從所得水性介質中回收氫氧化鎂。
8.權利要求7所述的方法，其中所述所得水性介質被送至所述溼洗裝置中。
9.權利要求7所述的方法，其中至少一部分石灰水漿與所述澄清溶液反應生成的所述石膏固體被送至所述溼洗裝置中。
10.一種用加鎂石灰洗滌介質從氣流中除去二氧化硫以生產石膏副產物的方法，它包括使含有二氧化硫的通過溼洗裝置的煙道氣與加鎂石灰水漿接觸，其中所述水漿含有13-20%(重量)亞硫酸鈣固體，並且其中溶有亞硫酸鎂和硫酸鎂；在與所述煙道氣接觸之後，將所述水漿送到一儲罐中並向罐中加入石灰和鎂以補充反應掉的石灰和鎂；將所述經補充的水漿循環至所述溼洗裝置中再次與通過裝置的煙道氣接觸；在水漿與所述煙道氣接觸之後和將其送至所述儲罐之前，從所述溼洗裝置中移出含有亞硫酸鈣，亞硫酸鎂和硫酸鎂的、PH值在4.5-5.6之間的所述水漿的排出液流；將所述移出的水漿直接送到氧化裝置中，無需從中分離出來硫酸鈣、亞硫酸鎂和硫酸鎂固體；將所述亞硫酸鈣和亞硫鎂氧化，產生石膏和硫酸鎂，所述石膏以固體的形式沉澱出來而所述硫酸鎂則溶解在所述水性介質中，固體含量為17-26%(重量)；從所述水漿中除去所有殘留固體和所述石膏以產生澄清溶液；和將所述澄清溶液返回到所述溼洗裝置中與所述水漿混合。
11.權利要求10所述的方法，其中在將該石膏與殘留固體分離後，對所述石膏進行處理，使其從殘留水性介質中分離出來，並將分離的所述水性介質與所述澄清水溶液一起返回到所述溼洗裝置中。
12.權利要求10所述的方法，其中將一部分所述澄清溶液與石灰水漿接觸以沉澱出石膏固體並產生氫氧化鎂，從中分離出該石膏固體並從所得水性介質中回收氫氧化鎂。
13.權利要求12所述的方法，其中所述所得水性介質被送至所述溼洗裝置中。
14.權利要求12所述的方法，其中至少一部分石灰水漿與所述澄清溶液反應生成的所述石膏固體被送至所述溼洗裝置中。
全文摘要
一種用加鎂石灰洗滌水漿從氣流中除去二氧化硫的溼洗法，在溼洗裝置中的水漿的固體含量保持在13—20％(重量)之間。從水性洗滌漿液中移出pH值4.5—5.6之間的液流並送入氧化裝置中，在該裝置中亞硫酸鈣被氧化成石膏。氧化裝置出料中的石膏和殘留固體被分出後，得澄清溶液，該溶液又被送回溼洗裝置中。
文檔編號B01D53/77GK1112454SQ95104688
公開日1995年11月29日 申請日期1995年4月28日 優先權日1994年4月28日
發明者J·W·科列奇, S·C·程, R·C·福塞夫 申請人:德拉沃石灰公司