[发明专利]一种双塔镁法烟气脱硫工艺

说明书

技术领域

本发明涉及镁法烟气脱硫，尤其是涉及对镁法烟气脱硫工艺和脱硫产物综合利用工艺的改进。

背景技术

镁法烟气脱硫按照脱硫产物的不同可分为氧化镁-亚硫酸镁法和氧化镁-硫酸镁法，前者脱硫系统包括中和单元和吸收单元，不设置氧化单元，其最终脱硫产物即为一次脱硫产物-亚硫酸镁；后者脱硫系统包括吸收、中和、氧化三个反应单元，氧化单元与中和单元在塔底同一腔体中，一次脱硫产物亚硫酸(氢)镁在塔底被鼓入的空气氧化为硫酸镁，同时部分亚硫酸氢镁被(氢)氧化镁中和生成亚硫酸镁继续进行脱硫吸收。在脱硫运行工艺参数方面，氧化镁-亚硫酸镁法吸收液pH值通常被控制在6.0-6.5，以同时兼顾中和(pH越低越好)和脱硫吸收(pH越高越好)的要求，其喷淋液气比为4-6L/m³；而氧化镁-硫酸镁法，由于亚硫酸镁在低pH下具有更高的溶解度，利于氧化反应的进行，为此，其吸收液的pH值通常被控制在6.0以下，相应的，其喷淋液气比需达到6-8L/m³才能满足脱硫吸收的要求。为此，后者的脱硫吸收能耗要比前者高，加之增加的氧化能耗，后者的脱硫能耗要比前者高30％以上。

虽然氧化镁-亚硫酸镁法相对于氧化镁一硫酸镁法具有明显的节能优势，但其传统的脱硫产物综合利用方式(将亚硫酸镁焙烧热分解回收氧化镁)投资大、设备腐蚀严重、回收成本高，目前通常的做法是将其填埋处置，无法实施综合利用。同时，对于脱离脱硫循环系统的亚硫酸镁浆液，虽然其作为还原性物质在理论上也可以被空气氧化，但在实际工程中极其难以被氧化，此点已成为行内共识，但其成因并未明确。通过大量的理论和实验研究，我们得出的结论是：氧化镁-亚硫酸镁法产生的亚硫酸镁浆液脱离脱硫循环系统后，浆液温度下降、pH升高并呈碱性(脱硫系统通常脱硫剂过量2-10％)，造成被氧化物质亚硫酸镁溶解度呈数量级的下降，进而造成空气强制氧化的气液传质效率降低，使亚硫酸镁极难被氧化，综合利用回收硫酸镁难以实施。

国内清华大学国家863项目组基于低成本回收工业级硫酸镁的目的，申请了多项镁法脱硫产物回收硫酸镁产品的专利。其虽然也已经意识到亚硫酸镁浆液在脱硫循环系统外难以被氧化的特点，在其授权专利(CN100335154C)中明确了“一旦脱离循环，极难氧化”，但其并未研究成因，更未就此针对性地提出解决方案，造成其授权专利无实用性。其授权专利CN100335154C《一种氧化镁烟气脱硫及产物浓浆法氧化回收工艺》提出：采用空气氧化排出脱硫系统的亚硫酸镁浆液，并在氧化过程中对浆液外部加热保温(升温)以防止氧化生成的硫酸镁结晶，此举客观上也同时起到了提升氧化浆液温度，提高被氧化物质亚硫酸镁的溶解度的作用，但其仍未解决对氧化反应影响更大的溶液pH升高问题，氧化传质效率仍然很低，同时需消耗保温蒸汽。基于生成高浓度硫酸镁溶液，降低后续硫酸镁产品结晶能耗的目的，清华大学另一项授权专利CN101530725B《一种氧化镁湿法脱硫产物及自浓集回收工艺》提出了在脱硫塔前设置浓缩塔，将脱硫生成的亚硫酸镁浆液与全部烟气在浓缩塔内进行气液传质，并在浓缩塔底设置氧化系统氧化亚硫酸镁浆液。该方法在解决脱硫产物浓缩的同时，客观上也实现了对亚硫酸镁浆液的酸化和保温，提高了氧化传质效率，但由于其采用全部的烟气在浓缩塔内与脱硫产物(亚硫酸镁浆液)进行气液传质，浓缩系统在投资和能耗方面甚至超过了脱硫系统。为此，上述两项授权专利均未有实际成功应用业绩。

发明内容：

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种双塔镁法烟气脱硫工艺，该工艺采用脱硫吸收单元和脱硫产物氧化单元分离设置的方式，使绝大多数烟气的脱硫吸收反应在传质效率高、能耗低的氧化镁-亚硫酸镁脱硫体系内进行；采用少量烟气对氧化镁-亚硫酸镁脱硫体系的脱硫产物亚硫酸镁浆液进行升温、酸化，使氧化反应在较高反应介质浓度和反应温度下进行，提高氧的利用率，降低氧化能耗，同时实现对该少量烟气的脱硫，从根本上解决脱离脱硫循环体系统的亚硫酸镁浆液的氧化问题，同时使过量的脱硫剂在氧化塔内完全反应，节约了脱硫剂。

本发明技术方案如下：

一种双塔镁法烟气脱硫工艺，它包含一个脱硫塔(2)和一个氧化塔(10)，脱硫塔(2)采用氧化镁-亚硫酸镁脱硫体系；氧化塔(10)采用氧化镁-硫酸镁脱硫和氧化体系，它包括以下步骤：

步骤1、将原烟气分成两部分，大部分原烟气引入未设置脱硫产物氧化系统的脱硫塔(2)，采用镁基吸收液与烟气进行气液传质，脱除烟气中的SO₂，生成亚硫酸镁浆液；