一種石膏噴動流化分解工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及石膏流態(tài)化分解煅燒【技術(shù)領(lǐng)域】，具體公開了一種高效石膏噴動流化分解煅燒制硫酸工藝，包括以下步驟：硫磺氣化，石膏生料預(yù)熱，噴動流化分解石膏制備硫化鈣和二氧化硫，制備的硫化鈣配上經(jīng)預(yù)熱的石膏煅燒分解制備二氧化硫，尾氣經(jīng)處理后去制硫酸。本發(fā)明利用噴動流化技術(shù)，實現(xiàn)石膏制酸窯外分解，可以高效低成本的制備出硫化鈣，然后再與預(yù)熱石膏一起煅燒分解制備二氧化硫，這不失為一種工業(yè)化連續(xù)生產(chǎn)的優(yōu)良工藝，經(jīng)濟(jì)效益好，能源利用率高。
【專利說明】—種石膏噴動流化分解工藝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于石膏制酸【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種石膏粉流態(tài)化窯外分解工藝，本發(fā)明方法還可以同時制備硫酸。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國經(jīng)濟(jì)的日益高速發(fā)展，大量工業(yè)固廢石膏急需跟進(jìn)消化處理:
[0003]1、磷石膏是硫酸法萃取磷酸的副產(chǎn)品，每生產(chǎn)I噸磷銨產(chǎn)品，約產(chǎn)生2.5噸磷石膏，隨著我國磷銨行業(yè)迅猛發(fā)展，副產(chǎn)品磷石膏的量越來越大，磷石膏的堆放不僅占用了大量的土地資源，還由于風(fēng)蝕、雨蝕污染大氣、地表地下水及土壤，而且磷石膏堆場的建設(shè)費亦相當(dāng)昂貴。
[0004]2、制鹽工業(yè)產(chǎn)生的鹽渣，長期來被棄置溝壑堆積如山，或在洪水期排入河流，造成一定程度的環(huán)境污染及侵占土地的社會危害。
[0005]3、隨著環(huán)境保護(hù)的日益嚴(yán)格，火力發(fā)電等工業(yè)產(chǎn)生的脫硫渣越來越多，大量堆棄。
[0006]4、石骨礦開米常常棄置大量的硬石骨不用。
[0007]磷石膏、脫硫石膏、鹽石膏、硬石膏等等工業(yè)固廢的綜合治理已成為我們國家一個迫切需要解決的問題。
[0008]磷石膏制硫酸聯(lián)產(chǎn)水泥是石膏工業(yè)廢渣綜合利用的有效途徑之一，我國從60年代開始研究攻關(guān)，90年代建設(shè)了多套工業(yè)示范裝置，使得磷酸一磷石膏一硫酸實現(xiàn)有機(jī)循環(huán)。磷石膏制硫酸聯(lián)產(chǎn)水泥的`工藝包括以下步驟:原料均化、烘干脫水、生料制備、熟料燒成、窯氣制酸和水泥磨制等六個過程。
[0009]磷石膏制硫酸聯(lián)產(chǎn)水泥可以有效利用副產(chǎn)品磷石膏制得硫酸，并且得到水泥產(chǎn)品，變廢為寶，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益。但是傳統(tǒng)磷石膏制硫酸聯(lián)產(chǎn)水泥工藝存在以下問題:采用焦炭做還原劑分解石膏，原料價格高，進(jìn)而導(dǎo)致產(chǎn)品成本高；熟料燒成過程中采用水泥生產(chǎn)工藝中落后的中空窯窯內(nèi)分解煅燒技術(shù)，能耗高、脫硫率低；分解煅燒在中空窯內(nèi)一步完成操作難度大，結(jié)球結(jié)圈嚴(yán)重，裝置運轉(zhuǎn)率低，單位產(chǎn)能低。
[0010]中國專利CN101708826A公布了一種硫磺還原分解磷石膏的方法。該方法為:將磷石膏放入反應(yīng)器中并在惰性氛圍下，升溫至500~900°C預(yù)熱10~30分鐘，然后通入摩爾分率為10~50%的氣態(tài)硫磺與磷石膏進(jìn)行還原反應(yīng)I~2h后，將所得硫化鈣料研磨后再與磷石膏按摩爾比I~1.5:3混合均勻，在非氧化性氣氛中1000°C~1400°C下焙燒0.5~3h，所產(chǎn)生的SO2氣體作為生產(chǎn)硫酸的原料，所得固體渣料可用做水泥生產(chǎn)的原料。磷石膏的分解率可達(dá)98wt%以上，脫硫率可達(dá)95wt%以上。上述方法僅為實驗方法，因為不是連續(xù)反應(yīng)過程，無法直接進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)，如果該方法要實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，需要具有經(jīng)濟(jì)性的解決第一步反應(yīng)系統(tǒng)的熱平衡及第一步反應(yīng)氣硫的惰性保護(hù)問題。因此該方法尚不能進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0011]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中所存在的上述不足，提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)工業(yè)化連續(xù)生產(chǎn)、操作難度低、高石膏分解率的噴動流化窯外分解制硫酸工藝。
[0012]本發(fā)明提供的石膏噴動流化分解工藝，其特征在于，包括以下步驟:
[0013](I)、在熔硫槽中將硫磺加熱至120°C~150°C，得到液體硫磺。
[0014](2)、液體硫磺經(jīng)液硫泵喂入液硫汽化爐，與回轉(zhuǎn)窯尾排出的余熱尾氣進(jìn)行換熱，使液體硫磺氣化升溫至450°C~750°C，換熱后的余熱尾氣進(jìn)入二級旋風(fēng)預(yù)熱器。
[0015](3)、料倉內(nèi)平均粒度為I μπι~200 μπι的石膏生料粉按與余熱尾氣標(biāo)況體積比為1:4000~10000的比例，經(jīng)喂料機(jī)喂入一級旋風(fēng)預(yù)熱器與余熱尾氣進(jìn)行換熱，升溫至50°C~400°C，經(jīng)過一級旋風(fēng)預(yù)熱器預(yù)熱的生料進(jìn)入二級旋風(fēng)預(yù)熱器與余熱尾氣進(jìn)行換熱，升溫至200°C~700°C，經(jīng)過二級旋風(fēng)預(yù)熱器預(yù)熱的生料一部分進(jìn)入噴動流化床、一部分與噴動流化床排出的固體物料一起進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯；二級旋風(fēng)預(yù)熱器換熱后排出的余熱尾氣進(jìn)入一級旋風(fēng)預(yù)熱器換熱。
[0016]所述體積比是指固體生料粉體積與余熱尾氣標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的氣體體積比。
[0017]根據(jù)裝置的中各物料的反應(yīng)狀態(tài)調(diào)節(jié)經(jīng)過二級預(yù)熱的生料進(jìn)入噴動流化床和進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯的比例，使裝置反應(yīng)充分。
[0018](4)、燃料在熱風(fēng)爐內(nèi)與鼓風(fēng)機(jī)鼓入的空氣按空氣過剩5%~15%混合后充分燃燒，產(chǎn)生的熱煙氣與液硫氣化爐來的硫磺氣體按體積比0.2~10:1混和，消耗掉熱煙氣中的剩余的氧氣，形成600°C~1100°C的含硫蒸氣的混合煙氣，混合煙氣進(jìn)入噴動流化床。
[0019](5)、經(jīng)過二級預(yù)熱的生料在噴動流化床內(nèi)與含硫蒸氣的混合煙氣在500°C~1000V進(jìn)行噴動流化換熱分解反應(yīng)，分解反應(yīng)后的固體物料經(jīng)溢流口排出；流化床尾氣進(jìn)入旋風(fēng)除塵器，分離下的粉 料返回噴動流化床。
[0020](6)、步驟5所得的固體物料與步驟3來的預(yù)熱石膏生料粉混合，控制混合物料中CaS與CaSO4摩爾比為1.0~1.5:3送入回轉(zhuǎn)窯，在800°C~1300°C下反應(yīng)0.5~5小時，得到含二氧化硫的尾氣和含氧化鈣的固渣。
[0021]進(jìn)一步，噴動流化床排出的尾氣經(jīng)旋風(fēng)除塵器凈化、再經(jīng)除硫蒸氣后，送去硫酸裝置，用于制備硫酸。優(yōu)選的，一級旋風(fēng)預(yù)熱器排出的尾氣送去硫酸裝置，用于制備硫酸。
[0022]本發(fā)明采用硫蒸氣和熱煙氣的混合氣體作為流化床流化載體和反應(yīng)原料，與平均粒度I μ m~200 μ m的經(jīng)過預(yù)熱處理的石膏生料反應(yīng),物料接觸面積更大更充分,硫蒸氣的分壓比例更高，反應(yīng)速率快，熱效率高，設(shè)備單位容積產(chǎn)量高，物料分解更加徹底和更易控制。
[0023]如上所述石膏噴動流化分解工藝，其特征在于，步驟(4)中噴動流化床的流化風(fēng)進(jìn)氣為切向進(jìn)氣、有效的促進(jìn)料氣混合，噴動流化床的噴動風(fēng)為拉法爾噴管，有效提高物料在噴動爐內(nèi)的循環(huán)率，提高石膏生料分解率。
[0024]如上所述石膏噴動流化分解工藝，其特征在于，步驟(4)中，所述的燃料為天然氣、煤氣、液化石油氣、無煙煤、煙煤或高硫煤中的至少一種。優(yōu)選的，所述燃料為高硫煤。高硫煤作為其他工業(yè)的劣質(zhì)燃料，但是用于本工藝可以有效提高硫酸產(chǎn)量和降低生產(chǎn)成本。
[0025]優(yōu)選的，所述的燃料在熱風(fēng)爐內(nèi)經(jīng)鼓風(fēng)機(jī)鼓入氧含量25-50%的富氧空氣燃燒產(chǎn)生熱煙氣。富氧空氣燃燒可以提供更多的熱量，有效維持噴動流化床反應(yīng)的熱量平衡，進(jìn)一步降低產(chǎn)品熱耗，增加反應(yīng)的充分率，提高尾氣中S02濃度，減少副反應(yīng)，提高目標(biāo)產(chǎn)物的純度，降低產(chǎn)品生產(chǎn)成本。
[0026]如上所述石膏噴動流化分解工藝，其特征在于，所述的石膏為磷石膏、脫硫石膏、鹽石膏、氟石膏、檸檬酸石膏、鎳石膏、鈦白粉副產(chǎn)石膏、天然石膏、天然硬石膏中的至少一種。
[0027]如上所述步驟(6)所述的含二氧化硫的尾氣，二氧化硫的體積百分?jǐn)?shù)為5%~25%，可用于制備硫酸。
[0028]如上所述步驟(6)所述的含氧化鈣的固渣，氧化鈣的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為15%~75%。
[0029]如上所述的石膏噴動流化分解工藝，石膏生料粉為連續(xù)投料，石膏生料粉噴動流化分解煅燒系統(tǒng)為連續(xù)生產(chǎn)過程，可以提高裝置產(chǎn)量、控制生產(chǎn)成本，有利于本工藝的產(chǎn)業(yè)化。
[0030]如上所述的石膏噴動流化分解工藝，液硫泵設(shè)置在熔硫槽內(nèi)，減少熱量損失。
[0031]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下顯著特征和有益效果:
[0032]1.石膏噴動流化分解工藝中，將硫磺加熱得到液體硫磺，可以均勻進(jìn)入到氣化爐，使得生產(chǎn)流程平穩(wěn)。
[0033]2.由于含SO2尾氣在制硫酸之前必須進(jìn)行冷卻，石膏生料粉和液體硫磺與回轉(zhuǎn)窯尾出來的尾氣換熱后既可以冷卻尾氣，又可以利用余熱使液體硫磺氣化和石膏生料粉預(yù)熱，既實現(xiàn)了工藝目的又節(jié)約能源，降低能耗。
[0034]3.采用燃料在熱風(fēng)爐內(nèi)燃燒后再與高溫氣硫直接混合，既可以對氣硫進(jìn)行直接加熱，減少換熱過程中的熱量損`失，又可以消除鼓入熱風(fēng)爐內(nèi)空氣中過剩的氧氣，使進(jìn)入噴動流化床參與分解反應(yīng)的工藝氣體形成非氧化保護(hù)氣氛。
[0035]4.采用噴動流化床做為分解反應(yīng)器，并使流化風(fēng)沿流化床錐底切向進(jìn)入，加大氣硫與石膏粉的接觸面積，使氣硫與石膏粉生料在流態(tài)化狀態(tài)下進(jìn)行充分換熱，增強傳熱傳質(zhì)效果，加快反應(yīng)速率，有效提高物料分解率、降低能耗；石膏粉生料分解在回轉(zhuǎn)窯外進(jìn)行，降低了回轉(zhuǎn)窯熱負(fù)荷，有效提高石膏制酸裝置單位產(chǎn)能；石膏粉生料分解和煅燒分開進(jìn)行，有效避免回轉(zhuǎn)窯結(jié)球、結(jié)圈，降低操作難度，實現(xiàn)工業(yè)化連續(xù)生產(chǎn)。
【專利附圖】

【附圖說明】:
[0036]圖1為本發(fā)明工藝流程圖
[0037]圖中標(biāo)記:1-鼓風(fēng)機(jī)，2-熱風(fēng)爐，3-噴動流化床，4-旋風(fēng)除塵器，5-料倉，6_喂料機(jī)，7- 一級旋風(fēng)預(yù)熱器，8- 二級旋風(fēng)預(yù)熱器，9-液硫汽化爐，10-回轉(zhuǎn)窯，11-熔硫槽，12-液硫栗。
【具體實施方式】
[0038]下面結(jié)合試驗例及【具體實施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。但不應(yīng)將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于以下的實施例，凡基于本
【發(fā)明內(nèi)容】
所實現(xiàn)的技術(shù)均屬于本發(fā)明的范圍。本發(fā)明中未特別說明的百分比均為重量百分比。
[0039]固體硫磺在熔硫槽11內(nèi)經(jīng)飽和水蒸汽間接換熱得到液體硫磺；液體硫磺在熔硫槽11內(nèi)經(jīng)液硫泵12喂入液硫汽化爐9，與回轉(zhuǎn)窯10窯尾排出的余熱尾氣進(jìn)行間接換熱，使液體硫磺氣化為硫蒸氣去熱風(fēng)爐2,余熱尾氣進(jìn)入二級旋風(fēng)預(yù)熱器8 ;料倉5內(nèi)的石膏生料粉經(jīng)喂料機(jī)6喂入一級旋風(fēng)預(yù)熱器7，經(jīng)過一級預(yù)熱的生料進(jìn)入二級旋風(fēng)預(yù)熱器8，經(jīng)過二級預(yù)熱的生料一部分進(jìn)入噴動流化床3、一部分與噴動流化床排出的固體物料一起進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯；燃料在熱風(fēng)爐2內(nèi)與鼓風(fēng)機(jī)I鼓入的空氣或富氧空氣燃燒形成熱煙氣，液硫氣化爐9來的氣硫與熱煙氣混和，消耗掉熱煙氣中的過剩氧氣，得到氣硫與煙氣的混合氣，混和氣進(jìn)入噴動流化床3 ;預(yù)熱生料在噴動流化床3內(nèi)與混合氣直接接觸換熱，進(jìn)行噴動流化分解反應(yīng)，尾氣進(jìn)入旋風(fēng)除塵器4，旋風(fēng)除塵器4分離下的粉料返回噴動流化床3，分解反應(yīng)后的固體物料經(jīng)溢流口排出；固體物料配入適量的經(jīng)過二級預(yù)熱的生料粉送入回轉(zhuǎn)窯10煅燒，得到含二氧化硫的尾氣和含氧化鈣的固渣；旋風(fēng)除塵器4的尾氣凈化除硫蒸氣后與一級旋風(fēng)預(yù)熱器7的尾氣一起送去硫酸裝置制硫酸。
[0040]以下實施例中，石膏粉生料為連續(xù)投料，石膏粉噴動流化分解煅燒系統(tǒng)為連續(xù)生產(chǎn)過程。
[0041]實施例1
[0042]原料1:半水磷石膏粉。表1為其化學(xué)成分。
[0043]原料2:硫磺(純度99.8wt%)
[0044]表1半水磷石膏粉化學(xué)成分
[0045]
【權(quán)利要求】
1.一種石膏噴動流化分解工藝，其特征在于，包括以下步驟: (1)、在熔硫槽中將硫磺加熱至120°C~150°C，得到液體硫磺； (2)、液體硫磺經(jīng)液硫泵喂入液硫氣化爐，與回轉(zhuǎn)窯尾排出的余熱尾氣進(jìn)行換熱，使液體硫磺氣化升溫至450°C~750°C，換熱后的余熱尾氣進(jìn)入二級旋風(fēng)預(yù)熱器； (3)、料倉內(nèi)平均粒度為Iμπι~200 μπι的石膏生料粉按與余熱尾氣標(biāo)況體積比為1:4000~10000的比例，經(jīng)喂料機(jī)喂入一級旋風(fēng)預(yù)熱器與余熱尾氣進(jìn)行換熱，升溫至50°C~400°C，經(jīng)過一級旋風(fēng)預(yù)熱器預(yù)熱后的生料進(jìn)入二級旋風(fēng)預(yù)熱器與余熱尾氣進(jìn)行換熱，升溫至200°C~700°C，經(jīng)過二級旋風(fēng)預(yù)熱器預(yù)熱的生料一部分進(jìn)入噴動流化床、一部分與噴動流化床排出的固體物料一起進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯；二級旋風(fēng)預(yù)熱器換熱后排出的余熱尾氣進(jìn)入一級旋風(fēng)預(yù)熱器換熱； (4 )、燃料在熱風(fēng)爐內(nèi)與鼓風(fēng)機(jī)鼓入的空氣混合后充分燃燒，產(chǎn)生的熱煙氣與液硫氣化爐來的硫磺氣體按體積比0.2~10:1混和，消耗掉熱煙氣中的剩余的氧氣，形成600°C~1100°C的含硫蒸氣的混合煙氣，混合煙氣進(jìn)入噴動流化床； (5)、經(jīng)過二級預(yù)熱的生料在噴動流化床內(nèi)與含硫蒸氣的混合煙氣在500°C~1000°C進(jìn)行噴動流化換熱分解反應(yīng)，分解反應(yīng)后的固體物料經(jīng)溢流口排出；流化床尾氣進(jìn)入旋風(fēng)除塵器，分離下的粉料返回噴動流化床； (6)、步驟5所得的固體物料與步驟3來的預(yù)熱石膏生料粉混合，控制混合物料中CaS與CaSO4摩爾比為1.0~1.5:3送入回轉(zhuǎn)窯，在800°C~1300°C下反應(yīng)0.5~5小時，得到含二氧化硫的尾氣和含氧化鈣的固渣。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石膏噴動流化床分解工藝，其特征在于，步驟(5)中噴動流化床排出的尾氣經(jīng)旋風(fēng)除塵器凈化，分離出的粉料返回噴動液化床。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的石膏噴動流化床分解工藝，其特征在于，經(jīng)過旋風(fēng)除塵處理后的尾氣，再經(jīng)除硫蒸氣處理后，輸送到制備硫酸的裝置中，用于制備硫酸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石膏噴動流化床分解工藝，其特征在于，步驟(3)中的一級旋風(fēng)預(yù)熱器排出的尾氣輸送到制備硫酸的裝置中，用于制備硫酸。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石膏噴動流化床分解工藝，其特征在于，所述的燃料在熱風(fēng)爐內(nèi)與鼓風(fēng)機(jī)鼓入的空氣按空氣過剩5%~15%混合后充分燃燒。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的石膏噴動流化床分解工藝，其特征在于，所述的燃料在熱風(fēng)爐內(nèi)經(jīng)鼓風(fēng)機(jī)鼓入氧含量25-50%的富氧空氣燃燒產(chǎn)生熱煙氣。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石膏噴動流化床分解工藝，其特征在于，所述的燃料為天然氣、煤氣、液化石油氣、無煙煤、煙煤或高硫煤中的至少一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的石膏噴動流化床分解工藝，其特征在于，所述燃料為高硫煤。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石膏噴動流化床分解工藝，其特征在于，所述的石膏為磷石膏、脫硫石膏、鹽石膏、氟石膏、檸檬酸石膏、鎳石膏、鈦白粉副產(chǎn)石膏、天然石膏、硬石膏中的至少一種。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石膏噴動流化床分解工藝，其特征在于，如上所述的石膏噴動流化床分解工藝，石膏生料粉為連續(xù)投料，石膏生料粉噴動流化分解煅燒系統(tǒng)為連續(xù)生產(chǎn)過程。
【文檔編號】C01B17/77GK103818884SQ201410089746
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年3月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月12日
【發(fā)明者】黃濤, 楊守明, 羅萬林, 張勇, 韓道俊, 黃彥龍, 胡偉, 鐘顯剛, 王新剛, 楊校鈴 申請人:四川宏達(dá)股份有限公司