一种小苏打干法脱硫灰资源化利用的方法及系统技术方案

技术编号:35785365 阅读:54 留言:0更新日期:2022-12-01 14:32
本发明专利技术公开了一种小苏打干法脱硫灰资源化利用的方法及系统,属于固废处理技术领域,解决现有技术中小苏打脱硫灰中硫酸钠转化为石膏转化率低的问题。本发明专利技术的方法包括:将脱硫灰溶解液曝气反应后沉淀,向一次清液加酸调节pH5~6;再加入石灰类物质和弱酸性催化剂,沉淀出石膏,石膏沉淀后得二次清液,在二次清液中通入富含二氧化碳的净化烟气,使催化剂再生析出,脱水后得到三次清液,再向三次清液中继续通入净化烟气,使碳酸氢钠结晶析出。本发明专利技术还提供了用于小苏打干法脱硫灰资源化利用的系统。本发明专利技术设计科学,构思巧妙,能够梯级利用烟气中的二氧化碳,将脱硫灰转化成脱硫剂小苏打,并副产高纯度石膏。并副产高纯度石膏。并副产高纯度石膏。

【技术实现步骤摘要】
一种小苏打干法脱硫灰资源化利用的方法及系统


[0001]本专利技术属于固废处理
,具体涉及一种小苏打干法脱硫灰资源化利用的方法及系统。

技术介绍

[0002]烟气脱硫技术种类繁多,根据脱硫剂和脱硫产物干湿状态分为湿法脱硫、半干法脱硫和干法脱硫。在干法脱硫中,小苏打(碳酸氢钠)干法脱硫因投资省、脱硫效率高、系统简单、无废水产生等优势,越来越多地被用于非电行业烟气脱硫项目。小苏打脱硫工艺产生的脱硫灰中,主要为硫酸钠、未反应的碳酸钠及少量的亚硫酸钠和粉尘等。目前还缺乏小苏打脱硫灰高效的综合利用途径,小苏打脱硫灰的堆放需要占用大量土地,且小苏打中含有的钠盐溶解性较强,长期大量堆放容易引发其他的环境问题。因此,开发一种有效的小苏打脱硫灰资源化利用方法显得尤为重要。
[0003]此外,相比于其他类型的脱硫技术,由于小苏打干法脱硫的脱硫剂为工业级甚至食品级的小苏打,其单价较比其他脱硫剂的单价更高,从而导致小苏打脱硫工艺的运行成本偏高,限制了小苏打脱硫技术的推广,并增加了企业的经济负担。如果能将小苏打脱硫灰进行资源化处理,将其重新生成可用于脱硫的小苏打产品,无疑会大幅降低企业的运行成本,提高小苏打脱硫技术的竞争力。
[0004]中国专利技术专利CN113149263A公开了一种钠基脱硫灰资源化利用处理酸性废水的方法,经过溶解-配置石灰乳-沉淀-污泥利用-一次中和-二次中和-沉淀-砂滤-浓缩-蒸发结晶等步骤,使钠基脱硫灰中的碱金属和冷轧酸性废水中的氯离子反应,再通过蒸发结晶形成工业盐。专利CN209940485U公开了一种小苏打脱硫灰资源化利用装置,小苏打脱硫灰溶解、过滤得到的溶解液进入曝气反应单元中,向该单元中加入熟石灰(或石灰乳、生石灰),反应得到浆液,浆液经旋流单元分离得到的上清液经结晶单元结晶得到小苏打晶体,再经干燥单元干燥得到小苏打产品。以上两个专利实施过程中,均存在向小苏打脱硫灰中加入石灰乳用于将小苏打脱硫灰溶解液中的硫酸根离子转化为石膏沉淀分离的步骤,但在小苏打脱硫灰溶液中直接添加石灰乳后,由于石灰乳和石膏均为微溶物质,硫酸钠

石灰乳

石膏存在溶解转化平衡,硫酸钠加石灰乳反应转化为石膏的转化率较低,转化率不足20%,难以实现小苏打脱硫灰的高效处理。
[0005]因此,提供一种小苏打干法脱硫灰资源化利用的方法,其不仅能实现小苏打脱硫灰的高效处理,解决小苏打脱硫灰处置难的问题,还能降低小苏打脱硫工艺运行成本,成为了本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的之一在于,提供一种小苏打干法脱硫灰资源化利用的方法,解决现有技术中小苏打脱硫灰中硫酸钠转化为石膏转化率低的问题,
[0007]本专利技术的目的之二在于,提供一种小苏打干法脱硫灰资源化利用的系统。
[0008]为实现上述目的,本专利技术采用的技术方案为:
[0009]本专利技术提供的一种苏打干法脱硫灰资源化利用的方法,包括以下步骤:
[0010]步骤1.溶解曝气:将小苏打脱硫灰溶解后,向脱硫灰溶解液中通入空气曝气,曝气后的混合液经分离后,得到一次清液;
[0011]步骤2.石膏沉淀:向一次清液中加入酸溶液,调节pH值至酸性,再加入石灰类物质,搅拌均匀,再加入弱酸性催化剂,搅拌,反应,得到悬浮浆液,将悬浮浆液分离,得到二次清液和石膏;
[0012]步骤3.催化剂再生:向二次清液中通入富含二氧化碳的净化烟气,使催化剂再生析出,分离,得到三次清液和再生后的催化剂;
[0013]步骤4.碳酸氢钠再生:向三次清液中通入富含二氧化碳的净化烟气,使碳酸氢钠结晶析出,得到含碳酸氢钠结晶的浆液,分离,得到碳酸氢钠和贫液。
[0014]本专利技术的部分实施方案中,步骤1中,将小苏打脱硫灰到加入脱盐水或步骤4得到的贫液中溶解;
[0015]优选地,溶解温度为25℃~45℃,更优选为35℃~40℃;
[0016]优选地,溶解搅拌停留时间为10~30min;
[0017]优选地,每吨水中加入250~300公斤小苏打脱硫灰,或每吨贫液中加入40~50公斤小苏打脱硫灰;
[0018]优选地,曝气时间为30~60min。
[0019]本专利技术的部分实施方案中,步骤2中,加入硫酸溶液调节pH值,优选地,调节pH值至5~6;
[0020]优选地,所述石灰类物质包括熟石灰、石灰乳、生石灰中的至少一种;更优选地,石灰类物质的用量以钙离子计,小苏打脱硫灰的用量以钠离子计,其摩尔比为0.5:1~0.55:1;
[0021]优选地,所述弱酸性催化剂的酸性弱于碳酸,其化学式为HxAOy,更优选地,包括双酚A、硅酸、硼酸、苯酚中的至少一种;
[0022]优选地,小苏打脱硫灰的用量以钠离子计,催化剂的用量以催化剂可电离提供的氢离子计,催化剂与小苏打脱硫灰的摩尔比为0.9:1~1:1;
[0023]优选地,加入催化剂后反应时间为2~2.5h;
[0024]优选地,将步骤2反应得到的悬浮浆液脱水分离,得到二次清液和石膏。
[0025]本专利技术的部分实施方案中,步骤3中,向二次清液中通入富含二氧化碳的净化烟气,控制反应体系pH值为10~11.5,当反应体系pH值小于10,停止通入净化烟气;
[0026]优选地,催化剂再生析出后脱水分离,得到三次清液和再生后的催化剂;
[0027]优选地,再生后的催化剂返回步骤2使用。
[0028]本专利技术的部分实施方案中,所述步骤4中,向三次清液中通入富含二氧化碳的净化烟气,控制反应体系pH值为7~9;当反应体系pH值小于7,停止通入净化烟气;
[0029]优选地,含碳酸氢钠结晶的浆液经脱水分离后得到碳酸氢钠和贫液;
[0030]优选地,步骤4分离得到的碳酸氢钠干燥后回用于烟气脱硫。
[0031]小苏打脱硫的主要副产物为硫酸钠、亚硫酸钠和未反应的碳酸氢钠受热分解生成的碳酸钠。硫酸钠、亚硫酸钠和碳酸钠在水中有较高的溶解度,均为易溶解物质。本专利技术将
脱硫灰溶解液曝气反应,将亚硫酸钠转化为硫酸钠;曝气后沉淀,向一次清液中加入少量硫酸,调节溶液的pH至5~6;调节pH后的溶液中加入石灰类物质和弱酸性催化剂,溶液中沉淀出石膏,石膏沉淀后得二次清液,在二次清液中通入富含二氧化碳的净化烟气,使催化剂再生析出,脱水后得到三次清液,再向三次清液中继续通入大量富含二氧化碳的净化烟气,使碳酸氢钠结晶析出。主要的化学反应如下:
[0032]2Na2SO3+O2→
2Na2SO4[0033]Na2CO3+H2SO4→
Na2SO4+CO2↑
+H2O
[0034][0035]Na2CO3+CO2+H2O

2NaHCO3[0036]本专利技术提供的一种用于小苏打干法脱硫灰资源化利用的系统,包括依次连接的溶解氧化箱、沉淀池、石膏沉淀箱、石膏脱水机、再生箱、再生液脱水机、碳化结晶箱和小苏打脱水机,
[0037]溶本文档来自技高网
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种小苏打干法脱硫灰资源化利用的方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1.溶解曝气:将小苏打脱硫灰溶解后,向脱硫灰溶解液中通入空气曝气、分离,得到一次清液;步骤2.石膏沉淀:向一次清液中加入酸溶液,调节pH值至酸性,再加入石灰类物质,搅拌均匀,再加入弱酸性催化剂,搅拌,反应,得到悬浮浆液,将悬浮浆液分离,得到二次清液和石膏;步骤3.催化剂再生:向二次清液中通入富含二氧化碳的净化烟气,使催化剂再生析出,分离,得到三次清液和再生后的催化剂;步骤4.碳酸氢钠再生:向三次清液中通入富含二氧化碳的净化烟气,使碳酸氢钠结晶析出,得到含碳酸氢钠结晶的浆液,分离,得到碳酸氢钠和贫液。2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤1中,将小苏打脱硫灰加入到脱盐水或步骤4得到的贫液中溶解;优选地,溶解温度为25℃~45℃,更优选为35℃~40℃;优选地,溶解搅拌停留时间为10~30min;优选地,每吨水中加入250~300公斤小苏打脱硫灰,或每吨贫液中加入40~50公斤小苏打脱硫灰;优选地,曝气时间为30~60min。3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤2中,加入硫酸溶液调节pH值,优选地,调节pH值至5~6;优选地,所述石灰类物质包括熟石灰、石灰乳、生石灰中的至少一种;更优选地,石灰类物质的用量以钙离子计,小苏打脱硫灰的用量以钠离子计,其摩尔比为0.5:1~0.55:1;优选地,所述弱酸性催化剂的酸性弱于碳酸,其化学式为HxBOy,更优选地,包括双酚A、硅酸、硼酸、苯酚中的至少一种;优选地,小苏打脱硫灰的用量以钠离子计,催化剂的用量以催化剂可电离提供的氢离子计,催化剂与小苏打脱硫灰的摩尔比为0.9:1~1:1;优选地,加入催化剂后反应时间为2~2.5h;优选地,将步骤2反应得到的悬浮浆液脱水分离,得到二次清液和石膏。4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤3中,向二次清液中通入富含二氧化碳的净化烟气,控制反应体系pH值为10~11.5,当反应体系pH值小于10,停止通入净化烟气;优选地,催化剂再生析出后脱水分离,得到三次清液和再生后的催化剂;优选地,再生后的催化剂返回步骤2使用。5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述步骤4中,向三次清液中通入富含二氧化碳的净化烟气,控制反应体系pH值为7~9;当反应体系pH值小于7,停止通入净化烟气;优选地,含碳酸氢钠结晶的浆液经脱水分离后得到碳酸氢钠和贫液;优选地,步骤4分离得到的碳酸氢钠干燥后回用于烟气脱硫。6.一种用于小苏打干法脱硫灰资源化利用的系统,其特征在于,包括依次连接的溶解氧化箱(1)、沉淀池(2)、石膏沉淀箱(3)、石膏脱水机(4)、再生箱(5)、再生液脱水机(6)、碳化结晶箱(7)和小苏打脱水机(8),所述溶解氧化箱(1)中设置有第一搅拌器(103)和曝气装置(102),所述溶解氧化箱(1)
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【专利技术属性】
技术研发人员:银登国杜文韬李灵均陈倬庄原发邓毅詹晓鸣
申请(专利权)人:东方电气集团东方锅炉股份有限公司
类型:发明
国别省市:

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