镁法脱硫液硫酸镁联产高纯镁砂和硫酸铵的系统的制作方法

1.本发明属于工业废水处理技术领域，特别是涉及一种烟气镁法脱硫液硫酸镁联产高纯镁砂和硫酸铵的系统。


背景技术：

2.烟气镁法脱硫广泛应用于工业的各个领域，特别是在热电等行业烟气处理上发挥着重要作用，其脱硫效果达到了超低排放的技术水平。
3.镁法脱硫其最终脱硫产物的主成分是硫酸镁水溶液，现行的处理方法是通过蒸发、冷却结晶获得七水硫酸镁。这种硫酸镁因烟气本身成分复杂以及受脱硝、脱硫影响，脱硫液中除主成分硫酸镁以外，还含有voc、可溶性铵盐、可溶性钠盐以及其它微量成分，这些杂质也都会混入结晶产物七水硫酸镁中，导致产品品相差、主成分含量低等问题出现，只能做廉价的农用产品使用。这对产地接近使用地的企业来说，还可以勉强实现平衡销售，而对于那些边远地区的脱硫企业而言，是没有办法实现就地平衡处置的，只能存放变成危害性极大的可溶性固废。
4.显而易见，只有将脱硫产物硫酸镁废液转化成高附加值的、市场需求广泛的产品，才能使镁法脱硫更好地发扬光大下去，进而引导石灰石
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石膏的钙法脱硫切换镁法脱硫的进展。
5.2021年01月29日，cn 112279277 a公开了本技术人《一种烟气镁法脱硫高端资源化利用的系统和方法》，专利申请号202011341636.4。
6.该发明的目的是提供一种烟气镁法脱硫资源化产出的系统和方法，通过将镁法脱硫体系内全部有害物质元素转化成高品质、高效益和大市场需求的化工产品，实现废渣、废水零排放。
7.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，首先采用蒸发结晶方式将一部分硫酸镁转化获得硫酸镁系列产品；其次通过介入氯化钾与脱硫液硫酸镁中的硫酸根反应使获得硫酸钾；三是介入纯碱与残存的以氯化镁形式存在的镁离子反应沉淀出碳酸镁获得电熔镁砂系列高端镁盐产品；四是将以氯化钠为主要成分的氯化物通过蒸发结晶获得副产工业用盐；五是将以硫酸铵为主要成分的铵盐通过蒸发结晶获得铵基化肥。
8.该发明很好地达到了脱硫液资源化转化为目的，获得了高附加值的商业价值和市场需求的产品，也切实实现了“废渣”、“废水”、“零”排放同时彻底解决固废处置难题，但是，还存在美中不足，主要体现在工艺链过长，会增加操控难度，实施推广技术要求较高的问题。
9.因此，非常有必要在上述技术优势基础上，进一步拓展思路，开发更好、更简单地使脱硫液硫酸镁废液得到资源化利用的途径，使烟气镁法脱硫资源化高效利用系统和方法锦上添花再上新的高度。


技术实现要素：

10.本发明的目的是提供一种镁法脱硫液硫酸镁联产高纯镁砂和硫酸铵的系统，使脱硫液硫酸镁中的镁部分转化成高纯镁砂，其余部分转化成轻质碳酸镁，使脱硫液硫酸镁中的硫全部转化成硫酸铵产品，实现脱硫液内全部物质元素转化成高品质、高效益和大市场需求的化工产品，并实现废渣、废水零排放目的。
11.为达到上述发明目的，本发明提供了一种镁法脱硫液硫酸镁联产高纯镁砂和硫酸铵的系统，由若干化工单元按照化工反应过程依次关联组成，其特征在于：
12.p1：依次由净化除杂单元、浓度调整氨沉淀单元、过滤洗涤1单元、干燥单元、高温电熔单元组成高纯镁砂mgo产品制取子系统；
13.p2：依次由沉淀mgco3单元、过滤洗涤2单元、热转型单元、过滤单元、干燥粉碎单元组成轻质碳酸镁4mgco3·
mg(oh)2·
4h2o产品制取子系统；
14.p3：依次由多效蒸发浓缩单元、结晶分离单元组成农用硫酸铵(nh4)2so4产品制取子系统；
15.p4：净化除杂单元由脱硫液mgso4进料口和净化后的mgso4溶液出料口组成，其出料口与浓度调整氨沉淀单元之进料口相连通；浓度调整氨沉淀单元还设有溶液冷凝水加入口、洗液1加入口、氨水加入口和与过滤洗涤1单元料浆进料口相连通的料浆出料口；过滤洗涤1单元还设有纯水注入口、滤液1排出口、洗液1排出口和氢氧化镁滤料出料口，其滤液1排出口与沉淀mgco3单元滤液1进料口相连通，其洗液1排出口分别与浓度调整氨沉淀单元2之洗液1加入口和沉淀mgco3单元6之洗液1进料口相连通，其氢氧化镁滤料出料口与干燥单元进料口相连通；干燥单元除蒸汽入口外，还设有纯水(蒸汽冷凝水)排出口和干料出料口，其干料出料口与高温电熔单元之进料口相连通，高温电熔单元还设有高纯镁砂mgo产品出料口，沉淀mgco3单元设有碳铵nh4hco3加料口、氨水注入口以及滤液1、洗液1、洗液2进料口和料浆出料口，其滤液1进料口与过滤洗涤1单元之滤液1排出口相连通，其洗液1进料口与过滤洗涤1单元之洗液1排出口相连通，其洗液2进料口与过滤洗涤2单元之洗液2出料口相连通，其料浆出料口与过滤洗涤2单元进料口相连通，过滤洗涤2单元还设有溶液冷凝水注入口、洗液2出料口、滤液2出料口和滤料出料口，其洗液2出料口与沉淀mgco3单元洗液2进料口相连通，其滤液2出料口与多效蒸发浓缩单元之进料口相连通，其滤料出料口与热转型单元进料口相连通；热转型单元还设有纯水注入口、蒸汽入口、滤液3入口、冷凝水排出口和料浆出料口，其料浆出料口与过滤单元之料浆进料口相连通，其滤液3入口与过滤单元之滤液3出料口相连通；过滤单元出料口与干燥粉碎单元之进料口相连通，干燥粉碎单元还设有蒸汽入口、纯水(蒸汽冷凝水)排出口和轻质碳酸镁4mgco3·
mg(oh)2·
4h2o产品出口；过滤洗涤2单元之滤液2出料口与多效蒸发浓缩单元进料口相连通，多效蒸发浓缩单元还设有蒸汽入口、纯水(蒸汽冷凝水)排出口、溶液冷凝水排出口、与结晶分离单元进料口相连通的浓缩液出料口和与结晶分离单元母液出料口相连通的母液返回口；结晶分离单元还设有农用硫酸铵(nh4)2so4产品出口；干燥单元、干燥粉碎单元和多效蒸发浓缩单元之蒸汽冷凝水(纯水)排出口与过滤洗涤1单元和热转型单元之纯水注入口相连通，多效蒸发浓缩单元之溶液冷凝水(溶液蒸发冷凝水)排出口分别与浓度调整氨沉淀单元之溶液冷凝水加入口和过滤洗涤2单元溶液冷凝水注入口相连通。
16.本发明提供的一种镁法脱硫液硫酸镁联产高纯镁砂和硫酸铵的系统，其使用行业
一般具有废热空气、废热烟道气等优势条件可以利用，这些废热统称为废热风，即可以减少热污染也可以利用其加热、预蒸发系统物料。同理，本发明系统的干燥单元、干燥粉碎单元都会产生具有一定温度的干燥热风，也可以用于加热、预蒸发系统物料，特别是干燥单元的干燥热风可能会含有微量的氢氧化镁粉尘，干燥粉碎单元也可能含有微量的轻质碳酸镁粉尘，这些粉尘具有脱硫功效，可用于系统进一步脱硫，并且通过气液交换达到洗气效果，使得本发明系统更加完善。
17.因此，产生的优选方案是：
18.在p1子系统之干燥单元还包括干燥热风出风口；在p2子系统之干燥粉碎单元还包括干燥热风出风口；在p3子系统中，还包括洗气浓缩脱硫除尘单元和过滤净化单元，所述的洗气浓缩脱硫除尘单元设有废热风进风口、干燥热风进风口、净烟气排空口、滤液2进料口和出料口，其干燥热风进风口通过管道分别与干燥单元和干燥粉碎单元之干燥热风出风口相连通，其滤液2进料口与过滤洗涤2单元之滤液2出料口相连通，其出料口与过滤净化单元之进料口相连通，过滤净化单元还包括与多效蒸发浓缩单元进料口相连通的出料口。
19.优化的方案还有，会存在废热风使用不便的情形，这并不妨碍本发明系统的运行，将废热风进风口封闭或者取消其设置即可，即在p3子系统之洗气浓缩脱硫除尘单元取消废热风进风口的特征设置。
20.本发明一种镁法脱硫液硫酸镁联产高纯镁砂和硫酸铵的系统，在p1子系统中的净化除杂单元没有标注曝气氧化亚硫酸镁和消除cod影响，是考量到在烟气脱硫单元已经就近利用废热空气(废热风)实施了本步操作并已实施了初步筛除渣石操作，属于惯常操作。
21.本发明一种镁法脱硫液硫酸镁联产高纯镁砂和硫酸铵的系统，在p1子系统中的净化除杂单元没有标注滤除杂质为何物以及何去向，是因为其杂质多为颗粒较小的生石渣料等固体粉末，无毒无味，且其含量与数量与本系统的处理量相比微乎其微，可定期积攒做填埋或者返回粉煤灰利用系统加以利用。同理，p3子系统的过滤除杂单元滤除的粉煤灰情形与上相同，也可如上处理。
22.本发明一种镁法脱硫液硫酸镁联产高纯镁砂和硫酸铵的系统，在p3子系统中的洗气浓缩脱硫除尘单元中没有标注循环洗气，并不表示本发明将其排除在外，这属于技术上的惯常做法，可根据溶液浓度高低和适合的蒸发效率综合决定其需要的循环次数。
23.本发明所述氨水，一般情况下为浓氨水。
24.本发明所述碳酸氢铵泛指农用碳酸氢铵。
25.本发明所述蒸发采用的热源为蒸汽，可以用燃气、电能等等同替换。
26.本发明一种镁法脱硫液硫酸镁联产高纯镁砂和硫酸铵的系统，所述的系统各单元可以进行必要的分解或者合并，这些都遵循共同的化学反应原理，并不形成对本发明创造性的突破。
27.本发明一种镁法脱硫液硫酸镁联产高纯镁砂和硫酸铵的系统，以镁法脱硫液硫酸镁溶液为原料，以脱硫液硫酸镁为资源向高附加值产品转化为主线，采用蒸汽冷凝水替代纯水洗涤氢氧化镁滤料和调整热转型固含量，用硫酸铵溶液多效蒸发所得溶液冷凝水洗涤碳酸镁滤料，净化好的硫酸镁溶液与介入的氨气发生氨沉淀反应获得氢氧化镁中间产品和硫酸铵过渡溶液，纯水(蒸汽冷凝水)洗涤后的氢氧化镁经电能高温电熔获得高附加值大市场的高纯镁砂；未能完全转化成氢氧化镁的硫酸镁溶液继续与介入的碳酸氢铵与氨水发生
沉淀反应及热转型反应获得轻质碳酸镁中间产品和硫酸铵过渡溶液，过滤后的轻质碳酸镁(也称碳酸镁)滤料经蒸汽干燥和粉碎获得轻质碳酸镁产品；硫酸铵过度溶液经洗气浓缩脱硫除尘后，硫酸铵溶液得到升温甚至浓缩；经净化后的硫酸铵溶液再经多效蒸发浓缩和冷却结晶分离获得农用硫酸铵产品；热转型、多效蒸发浓缩单元的蒸汽冷凝水(也称纯水)返回本系统过滤洗涤单元洗涤滤饼(滤料)，结晶分离单元的母液返回多效蒸发浓缩单元重复蒸发，形成封闭的系统和工艺体系。
28.由此，进入系统的硫酸镁废液，其硫酸镁中的镁(镁离子)分别被转化成纯度较高且可纯水洗涤的氢氧化镁和碳酸镁中间产品(滤料)，并可经干燥以及经电能高温煅烧将其深度转化成纯度极高、性能极佳、成本极低的高纯镁砂和轻质碳酸镁产品；其硫酸镁中的硫(硫酸根离子)与介入的氨水以及碳酸氢铵中的铵离子生成硫酸铵，最终经浓缩结晶出硫酸铵产品；脱硫液中还存在部分可溶性硝酸盐(钠、铁)、氯化物等微量成分，伴随硫酸铵结晶而进入硫酸铵产品中，因其综合含量很低，不影响农用硫酸铵的产品质量要求。所以，脱硫液硫酸镁废液全部得到由废变宝的有序资源化提取，从根源上实现了“废渣”、“废水”、“零”排放，在合理利用废热风、干燥热风优势基础上，将脱硫液中硫酸根离子转化成大市场需求的农用硫酸铵肥料，成功规避了形成混合石膏副产物对脱硫行业的困惑和干扰。
29.与现有技术相比，本发明一种镁法脱硫液硫酸镁联产高纯镁砂和硫酸铵的系统，其有益效果体现在：
30.本发明一种镁法脱硫液硫酸镁联产高纯镁砂和硫酸铵的系统，利用溶液间离子反应沉淀出高纯物质手段，将硫酸镁中的镁转化成高纯镁砂和轻质碳酸镁产品，将硫酸镁中的硫转化成农用硫酸铵产品，且进入系统的脱硫液经过净化除杂，系统用水也采用本系统再生的纯水，保证了本系统产品品质，在获得大市场需求、高附加值品质和低生产成本产品同时，缩短了现有技术工艺繁琐问题和降低了操作难度，在规避脱硫石膏固废形成同时，也规避了七水硫酸镁潜在可溶性固废隐患，在实现超低排放目标同时，贡献出变废为宝和便于产业化发展的废液处理模式，特别适合燃煤电厂使用，尤其是对传统石灰石
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石膏脱硫工艺切换镁法脱硫具有现实的指导作用和长远的发展意义。
附图说明
31.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。
32.图1为本发明提供的一种镁法脱硫液硫酸镁联产高纯镁砂和硫酸铵的系统的基本方案直观示意图。
33.图2为本发明提供的一种镁法脱硫液硫酸镁联产高纯镁砂和硫酸铵的系统的优化方案直观示意图。
34.图3为本发明提供的一种镁法脱硫液硫酸镁联产高纯镁砂和硫酸铵的系统的基本方案特征标识示意图。
35.图4为本发明提供的一种镁法脱硫液硫酸镁联产高纯镁砂和硫酸铵的系统的优化方案特征标识示意图。
36.由图1、图2可见，本发明系统构成一目了然，能够直观清晰解释本发明内容。
37.由图3、图4可见，本发明系统技术特征构成清晰，能够准确解释发明内容和权利要求保护的内容。
38.图3、图4中
[0039]1‑
净化除杂单元，2
‑
浓度调整氨沉淀单元，3
‑
过滤洗涤1单元，4
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干燥单元，5
‑
高温电熔单元，6
‑
沉淀mgco3单元，7
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过滤洗涤2单元，8
‑
热转型单元，9
‑
过滤单元，10
‑
干燥粉碎单元，11
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洗气浓缩脱硫除尘单元，12
‑
过滤净化单元，13
‑
多效蒸发浓缩单元，14
‑
结晶分离单元。
具体实施方式
[0040]
实施例1：由图3可见，本发明提供了一种镁法脱硫液硫酸镁联产高纯镁砂和硫酸铵的系统基本实施方式，由若干化工单元按照化工反应过程依次关联组成，其特征在于：
[0041]
p1：依次由净化除杂单元1、浓度调整氨沉淀单元2、过滤洗涤1单元3、干燥单元4、高温电熔单元5组成高纯镁砂mgo产品制取子系统；
[0042]
p2：依次由沉淀mgco3单元6、过滤洗涤2单元7、热转型单元8、过滤单元9、干燥粉碎单元10组成轻质碳酸镁4mgco3·
mg(oh)2·
4h2o产品制取子系统；
[0043]
p3：依次由多效蒸发浓缩单元13、结晶分离单元14组成农用硫酸铵(nh4)2so4产品制取子系统；
[0044]
p4：净化除杂单元1由脱硫液mgso4进料口和净化后的mgso4溶液出料口组成，其出料口与浓度调整氨沉淀单元2之进料口相连通；浓度调整氨沉淀单元2还设有溶液冷凝水加入口、洗液1加入口、氨水加入口和与过滤洗涤1单元3料浆进料口相连通的料浆出料口；过滤洗涤1单元3还设有纯水注入口、滤液1排出口、洗液1排出口和氢氧化镁滤料出料口，其滤液1排出口与沉淀mgco3单元6滤液1进料口相连通，其洗液1排出口分别与浓度调整氨沉淀单元2之洗液1加入口和沉淀mgco3单元6之洗液1进料口相连通，其氢氧化镁滤料出料口与干燥单元4进料口相连通；干燥单元4除蒸汽入口外，还设有纯水(蒸汽冷凝水)排出口和干料出料口，其干料出料口与高温电熔单元5之进料口相连通，高温电熔单元5还设有高纯镁砂mgo产品出料口，沉淀mgco3单元6设有碳铵nh4hco3加料口、氨水注入口以及滤液1、洗液1、洗液2进料口和料浆出料口，其滤液1进料口与过滤洗涤1单元3之滤液1排出口相连通，其洗液1进料口与过滤洗涤1单元3之洗液1排出口相连通，其洗液2进料口与过滤洗涤2单元7之洗液2出料口相连通，其料浆出料口与过滤洗涤2单元7进料口相连通，过滤洗涤2单元7还设有溶液冷凝水注入口、洗液2出料口、滤液2出料口和滤料出料口，其洗液2出料口与沉淀mgco3单元6洗液2进料口相连通，其滤液2出料口与多效蒸发浓缩单元13之进料口相连通，其滤料出料口与热转型单元8进料口相连通；热转型单元8还设有纯水注入口、蒸汽入口、滤液3入口、冷凝水排出口和料浆出料口，其料浆出料口与过滤单元9之料浆进料口相连通，其滤液3入口与过滤单元9之滤液3出料口相连通；过滤单元9出料口与干燥粉碎单元10之进料口相连通，干燥粉碎单元10还设有蒸汽入口、纯水(蒸汽冷凝水)排出口和轻质碳酸镁4mgco3·
mg(oh)2·
4h2o产品出口；过滤洗涤2单元7之滤液2出料口与多效蒸发浓缩单元13进料口相连通，多效蒸发浓缩单元13还设有蒸汽入口、纯水(蒸汽冷凝水)排出口、溶液冷凝水排出口、与结晶分离单元14进料口相连通的浓缩液出料口和与结晶分离单元14母液出料口相连通的母液返回口；结晶分离单元14还设有农用硫酸铵(nh4)2so4产品出口；干燥单元
产品出口；干燥单元4、干燥粉碎单元10和多效蒸发浓缩单元13之蒸汽冷凝水(纯水)排出口与过滤洗涤1单元3和热转型单元8之纯水注入口相连通，多效蒸发浓缩单元13之溶液冷凝水(溶液蒸发冷凝水)排出口分别与浓度调整氨沉淀单元2之溶液冷凝水加入口和过滤洗涤2单元7溶液冷凝水注入口相连通。