[發明專利]一種二次混合鎂法煙氣脫硫工藝及裝置

有效

• 申請號: 202110431720.3
• 申請日: 2021-04-21
• 公開（公告）號: CN113082962B
• 公開（公告）日: 2023-01-17
• 發明（設計）人: 陸泳凱;陶樹寶;陳連方
• 申請（專利權）人: 江蘇聯慧資源環境科技有限公司
• 主分類號: B01D53/50
• 分類號: B01D53/50;B01D53/78
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 吳頻梅

一種二次混合鎂法煙氣脫硫工藝，其脫硫劑與吸收液的中和反應過程是：從脫硫塔引出部分吸收液與氧化鎂脫硫劑一次混合，一次混合液不經固液分離進入脫硫塔與塔內吸收液進行二次混合，使一次混合液中的氧化鎂與塔內吸收液進行中和反應，或/和將一次混合液中的亞硫酸鎂結晶物溶于塔內吸收液，將二次混合液用于吸收煙氣中的二氧化硫。解決了現有技術的脫硫吸收液PH低或/和有效吸收介質濃度低的問題，提高了脫硫效率，降低了噴淋液氣比，節約了噴淋能耗；提高了脫硫劑的利用率，降低了藥劑成本；降低了吸收液的固含量，解決了脫硫系統的運行可靠性問題；同時解決了制約“亞硫酸鎂清液法”脫硫技術廣泛應用的脫硫產物氧化問題和再生系統規模問題。

技術領域

本發明涉及煙氣脫硫，尤其涉及對現有鎂法煙氣脫硫工藝的改進。

背景技術

傳統鎂法煙氣脫硫的脫硫塔包括吸收、中和、噴淋三個單元，吸收液在位于脫硫塔中部的吸收單元與煙氣進行氣液傳質吸收煙氣中二氧化硫，完成脫硫吸收的吸收液進入中和單元(塔底儲液段)與(氫)氧化鎂脫硫劑進行中和反應，并由循環單元的噴淋泵引入位于脫硫塔上部的噴淋層循環用于對煙氣的脫硫吸收。基于將一次脫硫產物亞硫酸鎂氧化為硫酸鎂的目的，通常在塔底儲液段設置氧化曝氣單元來氧化一次脫硫產物。

傳統鎂法煙氣脫硫工藝，其脫硫劑配置是采用外部工藝水與氧化鎂粉料混合，并通入蒸氣消化生成氫氧化鎂漿液以提高其吸收反應活性。由于脫硫系統的煙氣蒸發量小于外部工藝水的補充量，基于降低廢水排放量、降低消化反應能耗的目的，脫硫劑漿液的配制濃度通常控制在10-20％(以氧化鎂計)。上述脫硫劑漿液的投加方式是直接投加到脫硫塔底儲液段(中和單元)與脫硫吸收液進行中和反應，雖然脫硫劑的投加當量大于二氧化硫吸收當量(鎂硫比1.03)，但離開中和單元進入噴淋單元的吸收液中仍含有大量未反應的脫硫劑，吸收液的PH仍只有5.5-5.8，造成吸收單元的氣液傳質效率低，需要通過提高氣液傳質面積來滿足脫硫效率的需要，為此，其噴淋液氣比(噴淋量與煙氣量的比)較大，通常在7-10升(吸收液)/標立方米(煙氣)，脫硫系統的噴淋能耗高。同時，為維持脫硫系統的物料平衡，脫硫系統需要通過排放塔內吸收液來排出脫硫產物，由于塔內吸收液中含有大量的未反應脫硫劑，為此，排出液量越大，脫硫劑損耗越大。為了最大限度地降低脫硫劑的損失，傳統鎂法采用的是將塔內吸收液的固形物積累到5％-10％后外排，實現廢水及廢渣的同時外排，此舉雖然最大限度地降低了脫硫系統的排液量，降低了脫硫劑的損耗，但其不利后果是塔內吸收液的固含量高，設備的磨損、堵塞嚴重，影響脫硫系統的運行可靠性。

我們研究認為：傳統鎂法并未有效利用亞硫酸鎂的微溶性及弱堿性優勢，表現在塔底中和反應未完成前即將吸收液用于噴淋吸收，吸收過程實際進行的是氣—液—固三相傳質的(氫)氧化鎂吸收反應，而非傳質效率更高的亞硫酸鎂吸收反應(氣—液兩相)。提高塔底中和反應的轉化率可以有效提高吸收傳質效率，而制約塔底中和反應轉化率提高的根本原因在于：1)塔底吸收液與脫硫劑漿液在脫硫塔底儲液段(中和單元)的混合比大；2)塔底中和反應停留時間短。常規煙氣脫硫的煙氣量通常在30-240萬標立方米/小時的水平，其對應的脫硫塔徑達6-18米，而對應的噴淋量為2000-16000噸/小時，其噴淋量是脫硫劑漿液投加量的1000倍左右，脫硫劑需在脫硫塔底儲液段完成1000倍的稀釋，才能實現中和反應的目的。但是，同樣是由于其龐大的噴淋量，即使在脫硫塔底儲液段達到7-8米的極限高度，脫硫劑漿液與塔內吸收液的混合以及中和反應的停留時間也只能達到5分鐘左右，加之塔徑巨大以及側向攪拌所形成的層流均不利于脫硫劑漿液與塔內吸收液的混合，為此，大量的脫硫劑與吸收液未完全混合、中和即進入噴淋單元，其結果是：雖然吸收液中的脫硫劑當量遠高于亞硫酸氫鎂的當量，但吸收液PH低，需通過較大的噴淋量來滿足脫硫效率的要求。