一种烟气脱硫法生产焦亚硫酸钠的工艺及装置
阅读说明：本技术 一种烟气脱硫法生产焦亚硫酸钠的工艺及装置 (Process and device for producing sodium metabisulfite by flue gas desulfurization method ) 是由 王杰 于 2021-07-30 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种烟气脱硫法生产焦亚硫酸钠的工艺及装置,所述工艺采用含量为85％以上的工业亚硫酸钠吸收烟气,控制吸收液终点pH值至3.9-4.1时生成NaHSO-3,经析晶得到焦亚硫酸钠；所述吸收液为Na-2SO-3溶液,所述析晶母液与吸收液混合。本发明所述工艺采用简单可行的方法有效的降低了硫酸盐的析出,提高了焦亚硫酸钠的产出,有力推动了烟气脱硫法制备焦亚硫酸钠的工业化。(The invention discloses a process and a device for producing sodium metabisulfite by a flue gas desulfurization method, wherein the process adopts industrial sodium sulfite with the content of more than 85 percent to absorb flue gas, and generates NaHSO when the pH value of the end point of absorption liquid is controlled to be 3.9-4.1 3 Crystallizing to obtain sodium pyrosulfite; the absorption liquid is Na 2 SO 3 And the crystallization mother liquor is mixed with the absorption liquid. The process provided by the invention effectively reduces the precipitation of sulfate by adopting a simple and feasible method, improves the output of sodium metabisulfite, and powerfully promotes the industrialization of preparing the sodium metabisulfite by a flue gas desulfurization method.)
技术领域
本发明涉及焦亚硫酸钠的制备
技术领域
，特别涉及一种烟气脱硫法生产焦亚硫酸的工艺及装置。背景技术
现有的湿法制备Na2S2O5生产技术均为采用98％以上含量的Na2CO3与SO2反应生成Na2S2O5产品。这种生产工艺会产生大量的CO2气体，并且在投入纯碱的过程中，会释放大量的热量，提高了吸收液的温度(65℃)，并且发生剧烈反应，产生大量的气泡，由于温度的升高导致部分SO3 2-分解释放SO2气体，因此产生的CO2及SO2混合气体对人体产生巨大危害。
此外纯碱化碱时放出的大量热量，会使碱液温度达到60～70℃，而后面的反应过程中，也是放热反应，这样使吸收合成釜的温度一直维持在70～80℃，这样不利于反应的进行，同时容易使SO3 2-分解，降低吸收效率，同时因放料温度的过高，提高了溶液中NaHSO3的溶解度(45℃时NaHSO3的溶解度为46.3％，80℃时NaHSO3的溶解度为51.46％)，这样会降低单釜产量。此外，在反应过程中产生大量CO2气体导致整个溶液在合成釜中沸腾厉害，导致物料溶液沾壁，物料沾壁结垢，从而导致的一系列问题，如：导致堵管导致生产效率低下、增加劳动力，以及因结垢脱落导致的产品质量问题。
当前，Na2CO3成本相比Na2SO3价格更高，现有低品位(85wt％以上)的Na2SO3市场不景气，低品位的Na2SO3受很多因素的影响容易氧化为Na2SO4成分，使该产品的可利用性大大降低，从而容易变成固废。事实上，Na2SO3也能够作为脱硫吸收剂发生下列反应：
Na2SO3+SO2+H2O＝2NaHSO3
但是由于亚硫酸根离子极易被氧化，引入新的杂质，并且工业低品位的Na2SO3中较高含量的Na2SO4，溶解度高难以去除，影响焦亚硫酸钠的纯度，给Na2SO3作为脱硫吸收剂生产Na2S2O5带来了新的瓶颈。
发明内容
本发明的第一个目的在于提供一种烟气脱硫法生产焦亚硫酸钠的工艺；本发明的第二个目的在于一种烟气脱硫法生产焦亚硫酸钠的生产装置。以上目的用于解决上述现有技术中出现的诸多问题之一。
鉴于此，本发明的方案为：
一种烟气脱硫法生产焦亚硫酸钠的工艺，用吸收液吸收烟气生成NaHSO3，经析晶得到焦亚硫酸钠；所述吸收液为Na2SO3溶液，所述析晶母液与吸收液混合。
进一步地，所述吸收生成NaHSO3的pH为3.9-4.1。
进一步地，所述吸收液采用工业Na2SO3，含量为85wt％以上。
进一步地，所述吸收液的波美度为54～56度。
进一步地，所述析晶过程加入焦亚硫酸钠晶浆。
一种如上所述工艺的生产装置，包括依次连通的吸收液罐、合成釜、增稠釜及离心机；增稠釜的溢出液输出管及离心机的母液输出管与吸收液罐连通；.烟气从下部进入合成釜经脱硫后从上部输出，吸收液从上部进入合成釜吸收二氧化硫后从下部设置的脱硫液出料管输出并进入增稠釜。
进一步地，所述合成釜为包括多个，依次串联。
进一步地，所述合成釜设有pH控制联锁系统，当末级合成釜脱硫液pH在3.9-4.1时，脱硫液输出并进入增稠釜。
相比现有技术，本发明取得的效果为：
1.本发明所述生产工艺将母液循环使用，在提高产率的同时，向脱硫过程中提供了还原保护剂，有效抑制亚硫酸根离子被氧化，降低了硫酸盐的析出；另外使用亚硫酸钠作为吸收液有效避免了碳酸钠在化碱及吸收过程产生的大量热量，降低了吸收温度便于吸收饱和时焦亚硫酸钠的析出；通过控制pH值，增大了硫酸根的溶解度，有利于焦亚硫酸钠的析出。
2.本发明所述工艺成本低，效率高，采用低品位的亚硫酸钠作为吸收剂，成本低廉并且避免产生大量CO2影响脱硫吸收以及高含量的硫酸钠影响品质的问题；所得产品产率及含量高，克服了现有技术通过简单的脱硫吸收工艺使用工业低品位Na2SO3难以产出高品质Na2S2O5的技术偏见，极大地推动了烟气脱硫吸收法生产焦亚硫酸钠的工业化。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1为本发明所述烟气脱硫法生产焦亚硫酸装置的示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和有益技术效果更加清晰明白，以下结合附图和具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本发明，并不是为了限定本发明。
本发明提供一种烟气脱硫发生产焦硫酸钠的工艺，其流程图如图1所示。
所述工艺步骤如下：
1.吸收液制备：将含量85wt％以上的Na2SO3产品与生产过程中产生的母液按一定比例进行混合，形成NaHSO3、Na2SO3及Na2S2O5的混合液，控制波美度为54～56度，制备好后待用；
2.脱硫反应：将制备好的悬浮液打入多级合成釜中，悬浮液从上至下依次与下一级合成釜出来含有未被完全吸收的SO2气体进行吸收反应；控制气液比使得最后一级合成釜中的浆液pH值达到3.9-4.1；
3.增稠、析晶：脱硫吸收后的浆液至增稠釜中，送入离心系统进行固液分离，增稠釜溢出液及离心母液返回用于吸收液制备。
本发明中，生产使用的SO2气体为冶炼过程中经过净化后的烟气，烟气中SO2浓度在7～9％之间，经降温后温度控制在50℃。烟气先后进行各级吸收，与悬浮液中的Na2SO3反应生成NaHSO3；
本发明在离心干燥阶段为提高离心机的分离效率，将合成好的晶浆先放入增稠釜中，提高浆液底部的固含量后，再进入离心机进行固液分离，增稠溢出液及离心母液循环用作吸收液制备使用。
本发明多级吸收后的尾气通过碱液吸收及粉尘处理，使尾气中的SO2低于30mg/Nm3、粉尘含量低于8mg/Nm3排入大气中。
本发明的原理为：
在Na2SO3溶液中通入SO2至pH值到3.9-4.1时生成NaHSO3溶液，反应式如下：
Na2SO3+SO2+H2O＝2NaHSO3①；
当溶液中的NaHSO3达到过饱和浓度时，就析出Na2S2O5结晶，反应式如下：
2NaHSO3＝Na2S2O5+H2O②；
此两步反应的总反应式为：
Na2SO3+SO2＝Na2S2O5③。
在此过程中，利用85wt％以上的Na2SO3生产Na2S2O5，由于工业Na2SO3中具有有较高含量的硫酸钠，因此非常有必要控制溶液中的硫酸钠成分，本发明利用了硫酸根在pH为4.0左右时部分硫酸根以H2SO4及HSO4 -形式存在，并在水中的溶解度较大，所以降低了硫酸钠的析出，降低对产物析出的影响；此外，吸收液中通过循环使用后续增稠过程产生的溢出液、析晶过程中产生的母液，可以有效回收利用溢出液及母液中含有的少量Na2S2O5、NaHSO3，一方面可以实现物料回用提高产率，另一方面，引入的Na2S2O5作为还原保护剂可以有效抑制SO3 2-遇SO2或游离的氧被氧化为SO4 2-，减少了副产物硫酸钠的生产与析出。因此，采用pH控制法及母液循环法克服了现有技术通过简单的脱硫吸收工艺使用工业低品位Na2SO3难以产出高品质Na2S2O5的技术偏见。
本发明还提供一种上述工艺的生产装置，如图1所示，包括：1、吸收液罐；2、合成釜；3、增稠釜；4、离心机；21，脱硫液出料管；22，脱硫烟气输出管。
吸收液罐1的底部连通合成釜2的上部进料管，合成釜2的下部出料管与增稠釜3连通，增稠釜3出料管通过离心泵连通离心机4的进料口。增离心机4底部的母液出料管分别与吸收液罐连通，目的在于，将离心机4在生产中得到的母液循环到吸收液罐中使用。
其中，合成釜2为常见的脱硫合成釜，通过下部进气、上部进料的方式逆流吸收，吸收液从下部设置的脱硫液出料管21出料，脱硫烟气从上部设置的脱硫烟气输出管22离开合成釜2；此外，合成釜2可设计为多级串联的形式，满足逆流吸收(气相由低到高流通，液相由高到低流通，图中设有三级合成釜，但未示出各级合成釜的高低关系)，提高脱硫吸收效果。增稠釜3可以为常见的增稠器，悬浮液由中央送液槽流入，母液由周边溢出经流出槽排出。
根据本发明前文所述的生产工艺，所述生产装置中，合成釜2内pH逐级降低，末级合成釜的脱硫液出料管设有pH联锁控制系统，当pH位于3.9-4.1区间内时，脱硫液离开合成釜2进入下一工序；反之，脱硫液在末级的合成釜内循环吸收直至pH降低至目标范围内。
根据本领域的设计常识，本发明所述生产装置还设有管路开启和闭合的阀门，流量计(图中未示出)以及用于转运物料的泵。
需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或部件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
具体地，如图1所示，增稠釜3和/或离心机4中的母液在吸收液罐1中与吸收液Na2SO3混合，然后从上部进入合成釜2内部，冶炼烟气从下部侧面进入合成釜2内与吸收液逆流发生传质及反应。烟气先进入一级合成釜，部分Na2SO3遇SO2后反应生成NaHSO3，未反应完的Na2SO3从脱硫液出料管21进入二级合成釜的上部继续逆流重复吸收脱硫，烟气沿上部的脱硫烟气输出管22进入二级合成釜的下部重复脱硫，如此重复，最终三级合成釜内的脱硫液在pH达到3.9-4.1时进入增稠釜。此外，当三级合成釜内脱硫液的pH不在3.9-4.1范围内时，脱硫液在三级合成釜内继续循环吸收直至pH在3.9-4.1范围内后进入增稠釜3，进行增稠获得晶体悬液，再通过转移泵的作用下进入离心机4内脱去母液即可送干燥、粉碎工序获得成品。增稠釜3产生的溢出液与离心机4产生的母液通过输送泵与吸收液罐1内的吸收液混合实现循环。
本发明采用以上所述工艺或装置，通过控制冶炼烟气与吸收液的进料比以及吸收效率的合理设计，可以生产出含量达96.5wt％以上的产品。由此可见，采用低品位的亚硫酸钠作为脱硫吸收剂推动了烟气脱硫法制备焦亚硫酸钠的工业化。
本发明并不仅仅限于说明书和实施方式中所描述，因此对于熟悉领域的人员而言可容易地实现另外的优点和修改，故在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念的精神和范围的情况下，本发明并不限于特定的细节、代表性的设备和这里示出与描述的图示示例。