[发明专利]一种实验室模拟烟气脱硫过程制备脱硫石膏的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备脱硫石膏的方法，具体涉及到在实验室条件下模拟火电厂湿法烟气脱硫过程制备脱硫石膏的方法及装置。

背景技术

湿法烟气脱硫石膏是火电厂湿法烟气脱硫的副产物。近年来，随着我国湿法烟气脱硫技术的实施推广，烟气脱硫石膏的排放量与日俱增，目前已经成为我国亟待资源化利用的一大宗工业固体废弃物。然而由于烟气脱硫石膏所特有的制备工艺，其本身组成结构的某些方面不同于天然石膏，故其在资源化利用方面存在诸多问题。目前烟气脱硫石膏资源化利用率仍不足10%，大量的烟气脱硫石膏仍被废弃处理。为此，要想解决烟气脱硫石膏的资源化利用问题，必须从根本上对烟气脱硫石膏进行针对性的研究，这其中就涉及到如何在实验室条件下模拟制备烟气脱硫石膏的问题。

目前国内外就实验室条件下模拟制备烟气脱硫石膏的方法，主要为溶液合成法，即在水溶液中由含有钙离子和硫酸根离子的化学试剂在含有一定量杂质的水溶液中制备得到。最为常用的方法是由氯化钙和硫酸钠两种化学纯试剂制备脱硫石膏；也有少量采用氢氧化钙和硫酸反应制备石膏的方法。这些方法制备合成脱硫石膏存在的主要问题是：研究不具有针对性，与烟气脱硫石膏实际的气液形成条件存在很大的差别，未能真实重现烟气脱硫石膏晶体结晶的过程。故合成出的石膏也不能代表烟气脱硫石膏的自有特点，研究结果偏差较大。

此外，我国目前已有诸多针对烟气脱硫装置的专利（例如，ZL 99220302.3、ZL00214112.4和ZL 00254473.3等），但这些专利存在的共同特点是：（1）主要是针对工业上的应用开展，装置普遍结构复杂，占地面积大，运行成本高，因此不适用于实验室场所；（2）大都针对烟气脱硫过程的某个环节进行改进（例如，公开号200710093041.X、CN 101062462和公开号200920153333.2等），均未考虑其脱硫终产物脱硫石膏的形成方面。

为此，综合上述两方面因素，就各研究院所、脱硫石膏制品生产厂而言，有必要提供一种在实验室条件下模拟烟气脱硫石膏晶体结晶过程制备出脱硫石膏的方法，并构建一个结构简单、规模较小、易于操作、运行成本较低的实验室模拟烟气脱硫过程制备脱硫石膏的装置。

发明内容

本发明目的在于提供一种实验室条件下模拟湿法烟气脱硫石膏晶体结晶过程制备烟气脱硫石膏的方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种实验室模拟烟气脱硫过程制备脱硫石膏的方法，其将脱硫剂及杂质离子引入原料一起置于装有去离子水的反应器中形成浆液，将二氧化硫气体及氧气通过鼓泡法引入浆液中，通过离子在浆液中的化学反应制备出掺杂有杂质离子（如钠、镁及氯离子等）的烟气脱硫石膏。

脱硫剂的选用应以不能掺入杂质离子为选择依据。杂质离子的引入一方面应以不引入其它杂质离子为基本选择依据，另一方面应尽量与工业烟气脱硫石膏中杂质离子的组成相同或相近。本发明优选氢氧化钙作为脱硫剂。

所述杂质离子引入原料优选为无水硫酸钠、无水硫酸镁和无水氯化钙中的一种或两种以上。

具体的，所述实验室模拟烟气脱硫过程制备脱硫石膏的方法，该方法为：将杂质离子引入原料及13.8－15.8g的氢氧化钙一起置于装有4－6L去离子水的反应器中形成浆液，按氧气分压0.05MPa和二氧化硫流量12mL/h通过鼓泡法向反应器通气用以将二氧化硫气体及氧气引入浆液中，通气时间25－35min，通过离子在浆液中的化学反应制备出掺杂有杂质离子的烟气脱硫石膏，反应温度45－55℃，反应时间72±3h。

所述的杂质离子引入原料中，按氧化钠质量计，钠离子掺入量为0.05－0.20g；按氧化镁质量计，镁离子掺入量为0.10－0.35g；氯离子掺入量为0.05－0.20g。

一种用于模拟烟气脱硫过程制备脱硫石膏的装置，包括机架，机架上设有搅拌器、密闭的反应器，搅拌器的搅拌叶片位于反应器内，反应器内侧或者外侧设有加热系统，反应器通过两进气管道分别连接二氧化硫气体罐和氧气罐，反应器通过尾气吸收管道连接尾气吸收系统。

加热系统包括电加热圈和温度传感器，温度传感器与电加热圈均与用于控制加热和搅拌速度的控制系统信号连接，控制系统还与搅拌器的搅拌电机信号连接。

所述反应器包括顶口设置密封盖的反应器本体，上述进气管道和尾气吸收管道均通过密封盖伸入反应器本体内，并且两进气管道的端口伸入至反应器本体的底部。