镁法脱硫工艺评析

　　镁法脱硫即以碱土金属——镁的氧化物为脱硫剂与烟气中的二氧化硫反应生成亚硫酸盐，从而达到脱除烟气中硫的目的，使其达标排放的工艺方法。镁法脱硫是一种新兴的、成熟的脱硫工艺，按处理方式不同，通常分为氧化镁法和氢氧化镁法。

　　以氧化镁为脱硫剂，将氧化镁与水混合配浆，制得氧化镁料浆（实为氢氧化镁料浆）。将氧化镁料浆（需加入抗氧化剂）送入脱硫塔自上而下喷淋。含硫气体从脱硫塔底部（料浆循环槽的上部）进入，在引风机作用下上行，与喷淋而下的氧化镁料浆接触，形成传质过程。过程二氧化硫溶于水转化为亚硫酸，亚硫酸与料浆中的氧化镁（实际大部分为氢氧化镁）反应，转化为为亚硫酸镁。其化学过程为：

　　MgO+H₂O=Mg(OH)₂

　　SO₂+H₂O=H₂SO₃

　　SO₃+H2O=H₂SO₄

　　Mg(OH)₂+H₂SO₃=MgSO₃+2H₂O

　　MgO+H₂SO₃=MgSO₃+2H₂O

　　Mg(OH)₂+H₂SO₄=MgSO₄+2H₂O

　　MgO+H₂SO₄=MgSO₄+2H₂O

　　将脱硫塔底部料浆循环槽中的亚硫酸镁料浆过滤，得亚硫酸镁滤饼和过滤液，过滤液中含有少量镁盐，送氧化镁制浆工序循环制浆。所得滤饼干燥后送焙烧工序经高温焙烧转化为氧化镁和二氧化硫气体。氧化镁送氧化镁制浆工序循环使用，二氧化硫气体经干燥后送入触媒转化塔，转化为含硫气体气体后采用浓酸吸收工艺制得工业硫酸。化学反应：

　　MgSO₃=MgO+SO₂

　　MgSO₄=MgO+SO₃

　　SO₂+O₂=SO₃

　　该工艺的优点是脱硫剂（氧化镁）和配浆用水全循环利用，无废水、废渣排放，技术成熟可靠。缺点是需要配套烟气制酸系统，工艺流程长，设备投资大，运行成本也可能不会太低。

　　工艺流程：

　　如果不将所产出的副产物亚硫酸镁用于回收氧化镁和制酸，那么可将其送综合利用工序用于生产硫酸镁及亚硫酸钠。

　　将氧化镁与水混合成浆，充分水化后使氧化镁转化为氢氧化镁，形成氢氧化镁料浆。将氢氧化镁料浆送入脱硫塔自上而下喷淋。含硫气体从脱硫塔底部（料浆循环槽的上部）进入，在引风机作用下上行，与喷淋而下的氢氧化镁料浆接触，形成传质过程。过程中二氧化硫被氢氧化镁料浆吸收，与氢氧化镁反应转化为亚硫酸镁。

　　所生成的亚硫酸镁料浆在氧化塔底部循环槽被风机鼓入的空气氧化，转化为硫酸镁并进入溶液，过滤溶液得硫酸镁溶液，处理硫酸镁溶液得硫酸镁。化学反应：

　　MgO+H₂O=Mg(OH)₂

　　SO₂+H₂O=H₂SO₃

　　SO₃+H₂O=H₂SO₄

　　Mg(OH)₂+H₂SO₃=MgSO₃+2H₂O

　　MgO+H₂SO₃=MgSO₃+2H₂O

　　Mg(OH)₂+H₂SO₄=MgSO₄+2H₂O

　　MgO+H₂SO₄=MgSO₄+2H₂O

　　2MgSO₃+O₂=2MgSO₄

　　工艺流程：

　　氢氧化镁法脱硫的初始工艺是在脱硫过程通过对亚硫酸镁的氧化使转化为易溶于水的硫酸镁，在消除固体废渣的同时，将所产出的硫酸镁溶液排放。但在环保要求日益提高的新形势下，硫酸镁溶液的排放已断无可能，因此遇到环境瓶颈。

　　事实上，氢氧化镁法脱硫工艺存在有较多弊端，主要有：

　　1、由于亚硫酸镁氧化为硫酸镁受亚硫酸镁反应活性、空气中氧浓度、化学反应过程反应阻力等因素的影响，亚硫酸镁的氧化反应实际上进行的比较缓慢，也不彻底，氧化率不足50%。实际工艺运行结果是：不仅有大量的亚硫酸镁废渣产生，而且所产生的硫酸镁溶液浓度偏低，通常在70~199g/L之间，硫酸镁不具备结晶条件，形成了实际意义上的废水。也就是说既有废渣产生，又有废水产生，处理难度较大。

　　2、由于所产生的废水中硫酸镁浓度偏低，虽然可以用来生产硫酸镁，但需要对溶液进行蒸发浓缩，蒸发过程需要消耗大量的能源。而硫酸镁又归属于低价值无机盐产品，目前七水硫酸镁出厂价仅在280~480元/吨之间，因此，生产企业不仅难以盈利，而且将处于亏损状态。

　　3、虽然有研究者提出了向料浆中添加催化剂以加快反应速率，提高废水中硫酸镁浓度，但也未能从根本上解决反应速率与硫酸镁浓度问题。文献资料显示，催化氧化法在优化工艺条件下（温度、风量、催化剂用量、氧化时间等）所产生的废水中硫酸镁浓度最高也仅能达到25%，通常在15%左右，甚至更低，远远达不到七水硫酸镁结晶所需的30%以上浓度要求。脱硫过程仍然有大量的副产物——亚硫酸镁和低浓度硫酸镁废水产生。

　　4、该法在脱硫过程需要配置大功率氧化风机，因此脱硫过程能耗较高。

　　综上所述，和氧化镁法工艺相比，氢氧化镁法存在较多的不足，尤其是这种技术的使用将会增加生产企业的环境负担。其特点是：既有废渣产生，又有废水产生。