一种烟气镁法脱硫高端资源化利用的系统和方法与流程

[0001]
本发明属于大气污染治理技术领域，特别是涉及一种燃煤烟气镁法脱硫高端资源化利用的系统和方法。


背景技术：

[0002]
2020年10月27日，本申请人就《一种烟气镁法脱硫资源化利用的系统和方法》向国家知识产权局专利局递交了专利申请，专利受理号202011185828.0。
[0003]
该发明以烟气镁法脱硫为基础，以脱硫液硫酸镁向高附加值资源化转移为主线，除有选择获得部分高品质硫酸镁系列产品外，依次介入氯化钾与硫酸镁复分解获得硫酸钾目的物和氯化镁过渡物；介入石灰与氯化镁过渡物反应获得氢氧化镁目的物和氯化钙过渡物；介入天然碱与氯化钙过渡物反应获得碳酸钙目的物和氯化钠过渡物；氯化钠过渡物混合液经蒸发结晶获得氯化钠目的物和铵基滤液过渡物；铵基滤液过渡物经蒸发结晶最终获得固态铵基化肥；系统冷凝水用于调配氯化钾；洗涤氢氧化镁的洗涤水用于石灰消解；洗涤碳酸钙的洗涤水用于天然碱溶解；净烟气达标排放同时，进入系统的物质全部得到由废变宝、由劣到优的有序资源化提取，从根本上实现了“废渣”、“废水”、“零”排放，彻底解决了现有技术固废处置以及可溶性盐污染地下水大难题，消除了对环境危害的影响。
[0004]
虽然该发明以镁法脱硫之脱硫液资源化转化为目的，通过介入氯化钾、石灰、天然碱形成了完整的系统工艺链条，获得了高附加值的硫酸钾、氢氧化镁、碳酸钙、氯化钠、铵基化肥等具有商业价值和市场需求的产品，也切实可以在实现“废渣”、“废水”、“零”排放同时彻底解决固废处置难题，但是，该发明还存在过度依赖“天然碱”资源问题，一旦天然碱资源枯竭、品质下降或者有害杂质增多等问题出现，有可能出现其工艺运行受限、成本升高甚至影响产品的质量。
[0005]
因此，非常有必要在上述技术优势基础上，进一步拓展思路，在提升原材料品质、提高产出品档次前提下使烟气镁法脱硫资源化利用系统和方法的技术水平再上新的高度。


技术实现要素：

[0006]
本发明的目的是提供一种烟气镁法脱硫高端资源化利用的系统和方法，使脱硫产物硫酸镁按照衔接完整的工艺链条转化，获得商品属性极佳、商业价值极高和市场需求极大的多种化工产品。
[0007]
本发明以烟气镁法脱硫为基础，以脱硫液硫酸镁向高附加值资源化转移为主线，除有选择获得部分高品质硫酸镁系列产品外，依次介入氯化钾与脱硫液硫酸镁复分解反应获得硫酸钾目的物和氯化镁过渡溶液；介入纯碱与氯化镁过渡溶液反应获得碳酸镁过渡滤料和氯化钠过渡溶液，其中，碳酸镁过渡滤料分别经热转型与干燥粉碎、干燥与煅烧粉碎、干燥煅烧与电熔后又分别得到轻质碳酸镁、硅钢级氧化镁、高纯电熔镁砂目的物；氯化钠过渡溶液经蒸发结晶获得氯化钠目的物和铵基过渡滤液；铵基过渡滤液经蒸发结晶最终获得固态铵基化肥；系统冷凝水用于调配氯化钾和洗涤碳酸镁过渡滤料；洗涤碳酸镁过渡滤料
的洗涤水(液)用于纯碱溶解或者/和氧化镁消解制备氢氧化镁浆料(料浆)；净烟气达标排放同时，进入系统的物质全部得到由废变宝、由劣到优的有序资源化提取，从根本上实现了“废渣”、“废水”、“零”排放，彻底解决了现有技术固废处置以及可溶性盐污染地下水大难题，消除了对环境危害的影响。
[0008]
为达到上述发明目的，本发明提供了一种烟气镁法脱硫高端资源化利用的系统，由若干化工单元按照依次关联组成，包括：
[0009]
p1：依次由mg(oh)2化浆单元、镁法脱硫单元、mgso4蒸发结晶单元、mgso4离心分离单元、mgso4干燥单元组成mgso4系列产品制取子系统；
[0010]
p2：依次由kcl溶解单元、复分解单元、复盐蒸发结晶单元、k2so4离心分离单元、k2so4干燥单元组成k2so4制取子系统；
[0011]
p4：依次由nacl蒸发结晶单元、nacl离心分离单元、nacl干燥单元组成nacl制取子系统；
[0012]
p5：依次由铵盐混合液蒸发结晶单元、铵盐混合结晶离心分离单元、铵盐混合结晶干燥单元组成铵基化肥制取子系统；
[0013]
其特征在于，该系统还包括：
[0014]
p3：依次由纯碱溶解净化单元、沉淀mgco3单元、mgco3过滤洗涤单元以及三个并联的热转型-干燥粉碎组合单元、干燥-煅烧粉碎组合单元、干燥煅烧-电熔组合单元组成轻质碳酸镁4mgco3mg(oh)24h2o、硅钢级氧化镁mgo、高纯电熔镁砂制取子系统(简称电熔镁砂制取子系统)；
[0015]
p6；mgso4离心分离单元之含有(nh4)2so4、nh4no3的mgso4滤液输出口与复分解单元之进料口连接；k2so4离心分离单元之mgcl2过渡滤液输出口与沉淀mgco3单元之进料口连接；mgco3过滤洗涤单元之nacl过渡滤液之输出口与nacl蒸发结晶单元之进料口连接，mgco3过滤洗涤单元之一部分mgco3过渡滤料输出端与热转型-干燥粉碎组合单元进料口连接，mgco3过滤洗涤单元之二部分mgco3过渡滤料输出端与干燥-煅烧粉碎组合单元进料口连接，mgco3过滤洗涤单元之三部分mgco3过渡滤料输出端与干燥煅烧-电熔组合单元进料口连接，mgco3过滤洗涤单元之洗涤液(水)输出口分别与纯碱溶解净化单元进料口或者/和mg(oh)2化浆单元之进料口连接；nacl离心分离单元之含有kcl、(nh4)2so4、nh4no3和少量氯化钠的铵基过渡滤液输出口与铵盐混合液蒸发结晶单元进料口连接；铵盐混合结晶离心分离单元滤液(母液)输出口与铵盐混合液蒸发结晶单元之进料口连接；所有蒸发、干燥单元之冷凝水汇集系统其输出口分别与氯化钾溶解单元进料口或者/和mgco3过滤洗涤单元之进料口连接。
[0016]
由于本发明的目的是提供一种烟气镁法脱硫高端资源化利用的系统，该系统是通过将脱硫液硫酸镁合理转化为具有商业价值和市场需求的多种产品的，因而，硫酸镁系列产品制取子系统的主要任务并不是或者不一定是尽可能多地获得硫酸镁系列产品，而是在保证硫酸镁产品品质基础上将脱硫液中部分硫酸镁结晶出来，从而使脱硫液中因脱销脱硫过程产生的硝酸铵、硫酸铵等铵盐杂质以离子状态继续留存在过渡溶液(混合液)中，并使这些所谓的杂质在后续工艺过程中不断得到富集，最终经蒸发结晶干燥成固态铵基化肥有价商品。
[0017]
通常，从脱硫液硫酸镁中结晶出的硫酸镁比例越低，就越能保证硫酸镁的纯度不
受其它杂质的影响。通常情况下，控制结晶率低于50％可以保证硫酸镁符合农用级别标准要求，30％以下就可基本满足工业级别硫酸镁产品质量要求。特殊情况下，基于硫酸镁系列产品市场价格、市场容量和产品经营方面考量，可以将脱硫液硫酸镁全部转化成附加值更高的本系统除硫酸镁以外的其它产品，即，将脱硫后的硫酸镁溶液出口直接与复分解单元进料口连接，关闭硫酸镁蒸发结晶、硫酸镁离心分离和硫酸镁干燥单元的工作，甚至在产品设计方案中排除这些单元。
[0018]
为达到上述发明目的，本发明提供了一种烟气镁法脱硫高端资源化利用的方法，由若干化工单元操作依次关联组成，其特征在于：
[0019]
步骤s1：实施镁法脱硫，氧化镁和/或氢氧化镁用洗涤碳酸镁过渡滤料的洗涤水调制成氢氧化镁料浆，送脱硫单元镁法脱硫，净烟气排空，脱硫液经适度蒸发浓缩后结晶分离，滤液为含有硫酸铵、硝酸铵的硫酸镁混合液待用，滤料经干燥获得七水硫酸镁、一水硫酸镁和无水硫酸镁系列产品；
[0020]
步骤s2：实施氯化钾与硫酸盐的复分解反应，氯化钾用系统冷凝水溶解后，与步骤s1蒸发结晶分离后滤液中的硫酸镁发生复分解反应，经蒸发结晶分离后，滤液为含有硫酸铵、硝酸铵、氯化钾的氯化镁过渡溶液待用，滤料经干燥得到硫酸钾；
[0021]
步骤s3：实施纯碱与氯化镁过渡溶液的沉淀反应，纯碱用洗涤碳酸镁过渡滤料的洗涤水(液)调解成料浆，净化精制后与步骤s2滤液中的氯化镁过渡溶液反应沉淀出碳酸镁，经过滤分离洗涤后，滤液为含有硫酸铵、硝酸铵、氯化钾的氯化钠过渡溶液待用，洗涤水返回本步骤溶解纯碱或者返回步骤s1调制氢氧化镁料浆，滤料为碳酸镁过渡滤料，之一部分mgco3过渡滤料经热转型-干燥粉碎的镁盐加工后获得轻质碳酸镁产品4mgco3mg(oh)24h2o，之二部分mgco3过渡滤料经干燥-煅烧粉碎的镁盐加工后获得硅钢级氧化镁mgo，之三部分mgco3过渡滤料经干燥煅烧-电熔组合的镁盐加工后获得高纯电熔镁砂mgo；
[0022]
步骤s4：实施氯化钠过渡溶液的浓缩结晶过程，步骤s3获得的滤液为含有硫酸铵、硝酸铵、氯化钾的氯化钠过渡溶液，经蒸发结晶分离后，滤液为含有硫酸铵、硝酸铵、氯化钾和少量氯化钠的混合液(铵基过渡滤液)待用，滤料经干燥获得氯化钠产品；
[0023]
步骤s5：实施氨基化肥回收过程，步骤s4获得的铵基过渡滤液，经步骤s1至步骤s4的过程后，其硫酸铵、硝酸铵和氯化钾的浓度不断得到富集，在本步骤实施进一步的蒸发结晶分离，滤料经干燥获得含有氯化钾、硫酸铵、硝酸铵的固态铵基化肥，滤液(母液)返回重复蒸发结晶分离，最终全部转变成铵基化肥。
[0024]
与现有技术相比，本发明的有益效果体现在：
[0025]
本发明不仅以来源广泛、质量稳定的纯碱替代了现有技术的天然碱达到了镁法脱硫之脱硫液资源化高附加值转化的目的，还在精简优化工艺的同时，使操作性控制性得到提升，在提高转化速率和效率同时，使能源消耗进一步降低，在纯碱替换天然碱同时，使产品质量和层次得到质的飞跃，还在产品转化升级的同时，大幅度提高了利润空间。为实现“废渣”、“废水”、“零”排放和“变废为宝”提供了可靠、有效、有利的技术基础，具有极高的发展前景和经济社会效益。
附图说明
[0026]
以下结合附图及实施例，对本发明做进一步描述，显而易见地，下面描述中的附图
仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0027]
图1为本发明提供的一种烟气镁法脱硫高端资源化利用的系统
具体实施方式
[0028]
实施例1：由图1可见，本发明提供一种烟气镁法脱硫高端资源化利用的系统，由若干化工单元按照依次关联组成，包括：
[0029]
p1：依次由mg(oh)2化浆单元、镁法脱硫单元、mgso4蒸发结晶单元、mgso4离心分离单元、mgso4干燥单元组成mgso4系列产品制取子系统；
[0030]
p2：依次由kcl溶解单元、复分解单元、复盐蒸发结晶单元、k2so4离心分离单元、k2so4干燥单元组成k2so4制取子系统；
[0031]
p4：依次由nacl蒸发结晶单元、nacl离心分离单元、nacl干燥单元组成nacl制取子系统；
[0032]
p5：依次由铵盐混合液蒸发结晶单元、铵盐混合结晶离心分离单元、铵盐混合结晶干燥单元组成铵基化肥制取子系统；
[0033]
其特征在于，还包括
[0034]
p3：依次由纯碱溶解净化单元、沉淀mgco3单元、mgco3过滤洗涤单元以及三个并联的热转型-干燥粉碎组合单元、干燥-煅烧粉碎组合单元、干燥煅烧-电熔组合单元组成轻质碳酸镁4mgco3mg(oh)2h2o、硅钢级氧化镁mgo、高纯电熔镁砂制取子系统(简称电熔镁砂制取子系统)；
[0035]
p6；mgso4离心分离单元之含有(nh4)2so4、nh4no3的mgso4滤液输出口与复分解单元之进料口连接；k2so4离心分离单元之mgcl2滤液输出口与沉淀mgco3单元之进料口连接；mgco3过滤洗涤单元之nacl过渡滤液输出口与nacl蒸发结晶单元进料口连接，mgco3过滤洗涤单元之一部分mgco3过渡滤料输出端与热转型-干燥粉碎组合单元进料口连接，mgco3过滤洗涤单元之二部分mgco3过渡滤料输出端与干燥-煅烧粉碎组合单元进料口连接，mgco3过滤洗涤单元之三部分mgco3过渡滤料输出端与干燥煅烧-电熔组合单元进料口连接，mgco3过滤洗涤单元之洗涤水输出口分别与纯碱溶解净化单元进料口或者/和mg(oh)2化浆单元之进料口连接；nacl离心分离单元之含有kcl、(nh4)2so4、nh4no3和少量氯化钠的铵基过渡滤液输出口与铵盐混合液蒸发结晶单元进料口连接；铵盐混合结晶离心分离单元滤液(母液)输出口与铵盐混合液蒸发结晶单元之进料口连接；所有蒸发、干燥单元之冷凝水汇集系统其输出口分别与mgco3过滤洗涤单元之洗涤用水进料口或者/和氯化钾溶解单元进料口相连。
[0036]
系统运行时
[0037]
p1在mg(oh)2化浆单元加入脱硫剂mgo，用mgco3过滤洗涤单元之洗涤水(液)化成mg(oh)2浆料(料浆)，精制成脱硫浆液，送镁法脱硫单元湿法脱硫，脱硫剂经循环脱硫后，变成以mgso4为主成分的脱硫完成液或者称脱硫液，净化后进入mgso4蒸发结晶单元，按照硫酸镁结晶率低于总含量50％进行蒸发浓缩后结晶分离，再经mgso4离心分离单元固液分离，获得的滤料为mgso4.7h2o结晶，滤液为以mgso4为主含有(nh4)2so4、nh4no3等可溶性无机盐杂质成分的混合溶液，滤料可选择性干燥成mgso4.7h2o、mgso4.h2o或者mgso4，完成mgso1系列产品制取子系统任务；
[0038]
p2在kcl溶解单元加入kcl并用系统汇集的冷凝水溶解，精制后送复分解单元与p1子系统获得的以mgso4为主含有(nh4)2so4、nh4no3等可溶性无机盐杂质成分的混合溶液反应，反应完成液送复盐蒸发结晶单元浓缩冷却结晶，再经k2so4离心分离单元固液分离，滤液为以mgcl2为主含有kcl、(nh4)2so4、nh4no3的mgcl2过渡溶液待用，滤料为k2so4结晶送k2so4干燥单元完成k2so4制取子系统任务。
[0039]
p3在纯碱溶解净化单元加入纯碱，用洗涤mgco3滤料的洗涤水进行溶解净化后，经沉淀mgco3单元与mgcl2过渡溶液进行mgco3沉淀反应，反应完成后经mgco3过滤洗涤单元过滤洗涤，滤液为以nacl为主含有kcl、(nh4)2so4、nh4no3的nacl过渡溶液待用，滤料为mgco3过渡滤料，之一部分mgco3过渡滤料输出端与热转型-干燥粉碎组合单元进料口连接用于获得轻质碳酸镁，之二部分mgco3过渡滤料输出端与干燥-煅烧粉碎组合单元进料口连接用于获得硅钢级氧化镁，之三部分mgco3过渡滤料输出端与干燥煅烧-电熔组合单元进料口连接用于获得高纯电熔镁砂，mgco3过滤洗涤单元之洗涤液输出口分别与纯碱溶解净化单元进料口连接用于溶解纯碱或者/和mg(oh)2化浆单元之进料口连接用于mg(oh)2化浆，由此完成电熔镁砂制取子系统任务；
[0040]
p4将nacl过渡溶液送nacl混合液蒸发结晶单元浓缩结晶，经nacl离心分离单元固液分离，滤液为含有kcl、(nh4)2so4、nh4no3和少量的nacl的铵基过渡滤液(混合液)待用，滤料为nacl、经nacl干燥单元干燥完成nacl制取子系统任务；
[0041]
p5将铵基过渡滤液送铵盐混合液蒸发结晶单元浓缩结晶，经铵盐混合结晶离心分离单元，滤液为未完全结晶的母液，返回本子系统铵盐混合液蒸发结晶单元浓缩结晶；滤料为铵盐混合结晶经铵盐混合结晶干燥单元干燥完成铵基化肥制取子系统任务。
[0042]
实施例2为达到上述发明目的，本发明提供了一种烟气镁法脱硫高端资源化利用的方法，由若干化工单元操作依次关联组成，其特征在于：
[0043]
步骤s1：实施镁法脱硫，氧化镁和/或氢氧化镁用洗涤碳酸镁过渡滤料的洗涤水调制成氢氧化镁料浆，送脱硫单元镁法脱硫，净烟气排空，脱硫液按照硫酸镁结晶率低于总含量20％进行蒸发浓缩后结晶分离，滤液为含有硫酸铵、硝酸铵的硫酸镁混合液待用，滤料经干燥获得一水硫酸镁；
[0044]
步骤s2：实施氯化钾与硫酸盐的复分解反应，氯化钾用系统冷凝水溶解后，与步骤s1蒸发结晶分离后滤液中的硫酸镁发生复分解反应，经蒸发结晶分离后，滤液为含有硫酸铵、硝酸铵、氯化钾的氯化镁过渡溶液待用，滤料经干燥得到硫酸钾；
[0045]
步骤s3：实施纯碱与氯化镁过渡溶液的沉淀反应，纯碱用洗涤碳酸镁过渡滤料的洗涤液调解成料浆，净化精制后与步骤s2滤液中的氯化镁过渡溶液反应沉淀出碳酸镁，经过滤分离洗涤后，滤液为含有硫酸铵、硝酸铵、氯化钾的氯化钠过渡溶液待用，洗涤液返回本步骤溶解纯碱，滤料为碳酸镁过渡滤料，之一部分mgco3过渡滤料经热转型-干燥粉碎的镁盐加工后获得轻质碳酸镁产品4mgco3mg(oh)24h2o，之二部分mgco3过渡滤料经干燥-煅烧粉碎的镁盐加工后获得硅钢级氧化镁mgo，之三部分mgco3过渡滤料经干燥煅烧-电熔组合的镁盐加工后获得高纯电熔镁砂mgo；
[0046]
步骤s4：实施氯化钠过渡溶液的浓缩结晶过程，步骤s3获得的滤液为含有硫酸铵、硝酸铵、氯化钾的氯化钠过渡溶液，经蒸发结晶分离后，滤液为含有硫酸铵、硝酸铵、氯化钾和少量氯化钠的铵基过渡滤液(混合液)待用，滤料经干燥获得氯化钠产品；
[0047]
步骤s5：实施氨基化肥回收过程，步骤s4获得的铵基过渡滤液，经步骤s1至步骤s4的过程后，其硫酸铵、硝酸铵和氯化钾的浓度不断得到富集，在本步骤实施进一步的蒸发结晶分离，滤料经干燥获得含有氯化钾、硫酸铵、硝酸铵的固态铵基化肥，滤液返回重复蒸发结晶分离，最终全部转变成铵基化肥。