一種石膏噴動流化分解工藝的制作方法
【專利摘要】本發明涉及石膏流態化分解煅燒【技術領域】，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預熱的石膏煅燒分解制備二氧化硫，尾氣經處理后去制硫酸。本發明利用噴動流化技術，實現石膏制酸窯外分解，可以高效低成本的制備出硫化鈣，然后再與預熱石膏一起煅燒分解制備二氧化硫，這不失為一種工業化連續生產的優良工藝，經濟效益好，能源利用率高。
【專利說明】—種石膏噴動流化分解工藝
【技術領域】
[0001]本發明屬于石膏制酸【技術領域】，特別涉及一種石膏粉流態化窯外分解工藝，本發明方法還可以同時制備硫酸。
【背景技術】
[0002]隨著我國經濟的日益高速發展，大量工業固廢石膏急需跟進消化處理:
[0003]1、磷石膏是硫酸法萃取磷酸的副產品，每生產I噸磷銨產品，約產生2.5噸磷石膏，隨著我國磷銨行業迅猛發展，副產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費亦相當昂貴。
[0004]2、制鹽工業產生的鹽渣，長期來被棄置溝壑堆積如山，或在洪水期排入河流，造成一定程度的環境污染及侵占土地的社會危害。
[0005]3、隨著環境保護的日益嚴格，火力發電等工業產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]磷石膏制硫酸聯產水泥是石膏工業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，90年代建設了多套工業示范裝置，使得磷酸一磷石膏一硫酸實現有機循環。磷石膏制硫酸聯產水泥的`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]磷石膏制硫酸聯產水泥可以有效利用副產品磷石膏制得硫酸，并且得到水泥產品，變廢為寶，具有良好的經濟效益和環保效益。但是傳統磷石膏制硫酸聯產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，進而導致產品成本高；熟料燒成過程中采用水泥生產工藝中落后的中空窯窯內分解煅燒技術，能耗高、脫硫率低；分解煅燒在中空窯內一步完成操作難度大，結球結圈嚴重，裝置運轉率低，單位產能低。
[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:將磷石膏放入反應器中并在惰性氛圍下，升溫至500~900°C預熱10~30分鐘，然后通入摩爾分率為10~50%的氣態硫磺與磷石膏進行還原反應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，所產生的SO2氣體作為生產硫酸的原料，所得固體渣料可用做水泥生產的原料。磷石膏的分解率可達98wt%以上，脫硫率可達95wt%以上。上述方法僅為實驗方法，因為不是連續反應過程，無法直接進行工業化生產，如果該方法要實現工業化生產，需要具有經濟性的解決第一步反應系統的熱平衡及第一步反應氣硫的惰性保護問題。因此該方法尚不能進行工業化生產。
【發明內容】
[0011]本發明的目的在于克服現有技術中所存在的上述不足，提供一種能夠實現工業化連續生產、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)、液體硫磺經液硫泵喂入液硫汽化爐，與回轉窯尾排出的余熱尾氣進行換熱，使液體硫磺氣化升溫至450°C~750°C，換熱后的余熱尾氣進入二級旋風預熱器。
[0015](3)、料倉內平均粒度為I μπι~200 μπι的石膏生料粉按與余熱尾氣標況體積比為1:4000~10000的比例，經喂料機喂入一級旋風預熱器與余熱尾氣進行換熱，升溫至50°C~400°C，經過一級旋風預熱器預熱的生料進入二級旋風預熱器與余熱尾氣進行換熱，升溫至200°C~700°C，經過二級旋風預熱器預熱的生料一部分進入噴動流化床、一部分與噴動流化床排出的固體物料一起進入回轉窯；二級旋風預熱器換熱后排出的余熱尾氣進入一級旋風預熱器換熱。
[0016]所述體積比是指固體生料粉體積與余熱尾氣標準狀態下的氣體體積比。
[0017]根據裝置的中各物料的反應狀態調節經過二級預熱的生料進入噴動流化床和進入回轉窯的比例，使裝置反應充分。
[0018](4)、燃料在熱風爐內與鼓風機鼓入的空氣按空氣過剩5%~15%混合后充分燃燒，產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，混合煙氣進入噴動流化床。
[0019](5)、經過二級預熱的生料在噴動流化床內與含硫蒸氣的混合煙氣在500°C~1000V進行噴動流化換熱分解反應，分解反應后的固體物料經溢流口排出；流化床尾氣進入旋風除塵器，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送入回轉窯，在800°C~1300°C下反應0.5~5小時，得到含二氧化硫的尾氣和含氧化鈣的固渣。
[0021]進一步，噴動流化床排出的尾氣經旋風除塵器凈化、再經除硫蒸氣后，送去硫酸裝置，用于制備硫酸。優選的，一級旋風預熱器排出的尾氣送去硫酸裝置，用于制備硫酸。
[0022]本發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原料，與平均粒度I μ m~200 μ m的經過預熱處理的石膏生料反應,物料接觸面積更大更充分,硫蒸氣的分壓比例更高，反應速率快，熱效率高，設備單位容積產量高，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進氣為切向進氣、有效的促進料氣混合，噴動流化床的噴動風為拉法爾噴管，有效提高物料在噴動爐內的循環率，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。優選的，所述燃料為高硫煤。高硫煤作為其他工業的劣質燃料，但是用于本工藝可以有效提高硫酸產量和降低生產成本。
[0025]優選的，所述的燃料在熱風爐內經鼓風機鼓入氧含量25-50%的富氧空氣燃燒產生熱煙氣。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的熱量平衡，進一步降低產品熱耗，增加反應的充分率，提高尾氣中S02濃度，減少副反應，提高目標產物的純度，降低產品生產成本。
[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數為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，氧化鈣的質量百分數為15%~75%。
[0029]如上所述的石膏噴動流化分解工藝，石膏生料粉為連續投料，石膏生料粉噴動流化分解煅燒系統為連續生產過程，可以提高裝置產量、控制生產成本，有利于本工藝的產業化。
[0030]如上所述的石膏噴動流化分解工藝，液硫泵設置在熔硫槽內，減少熱量損失。
[0031]本發明與現有技術相比，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，可以均勻進入到氣化爐，使得生產流程平穩。
[0033]2.由于含SO2尾氣在制硫酸之前必須進行冷卻，石膏生料粉和液體硫磺與回轉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熱，既實現了工藝目的又節約能源，降低能耗。
[0034]3.采用燃料在熱風爐內燃燒后再與高溫氣硫直接混合，既可以對氣硫進行直接加熱，減少換熱過程中的熱量損`失，又可以消除鼓入熱風爐內空氣中過剩的氧氣，使進入噴動流化床參與分解反應的工藝氣體形成非氧化保護氣氛。
[0035]4.采用噴動流化床做為分解反應器，并使流化風沿流化床錐底切向進入，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化狀態下進行充分換熱，增強傳熱傳質效果，加快反應速率，有效提高物料分解率、降低能耗；石膏粉生料分解在回轉窯外進行，降低了回轉窯熱負荷，有效提高石膏制酸裝置單位產能；石膏粉生料分解和煅燒分開進行，有效避免回轉窯結球、結圈，降低操作難度，實現工業化連續生產。
【專利附圖】
【附圖說明】:
[0036]圖1為本發明工藝流程圖
[0037]圖中標記:1-鼓風機，2-熱風爐，3-噴動流化床，4-旋風除塵器，5-料倉，6_喂料機，7- 一級旋風預熱器，8- 二級旋風預熱器，9-液硫汽化爐，10-回轉窯，11-熔硫槽，12-液硫栗。
【具體實施方式】
[0038]下面結合試驗例及【具體實施方式】對本發明作進一步的詳細描述。但不應將此理解為本發明上述主題的范圍僅限于以下的實施例，凡基于本
【發明內容】
所實現的技術均屬于本發明的范圍。本發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內經飽和水蒸汽間接換熱得到液體硫磺；液體硫磺在熔硫槽11內經液硫泵12喂入液硫汽化爐9，與回轉窯10窯尾排出的余熱尾氣進行間接換熱，使液體硫磺氣化為硫蒸氣去熱風爐2,余熱尾氣進入二級旋風預熱器8 ;料倉5內的石膏生料粉經喂料機6喂入一級旋風預熱器7，經過一級預熱的生料進入二級旋風預熱器8，經過二級預熱的生料一部分進入噴動流化床3、一部分與噴動流化床排出的固體物料一起進入回轉窯；燃料在熱風爐2內與鼓風機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，混和氣進入噴動流化床3 ;預熱生料在噴動流化床3內與混合氣直接接觸換熱，進行噴動流化分解反應，尾氣進入旋風除塵器4，旋風除塵器4分離下的粉料返回噴動流化床3，分解反應后的固體物料經溢流口排出；固體物料配入適量的經過二級預熱的生料粉送入回轉窯10煅燒，得到含二氧化硫的尾氣和含氧化鈣的固渣；旋風除塵器4的尾氣凈化除硫蒸氣后與一級旋風預熱器7的尾氣一起送去硫酸裝置制硫酸。
[0040]以下實施例中，石膏粉生料為連續投料，石膏粉噴動流化分解煅燒系統為連續生產過程。
[0041]實施例1
[0042]原料1:半水磷石膏粉。表1為其化學成分。
[0043]原料2:硫磺(純度99.8wt%)
[0044]表1半水磷石膏粉化學成分
[0045]
【權利要求】
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)、液體硫磺經液硫泵喂入液硫氣化爐，與回轉窯尾排出的余熱尾氣進行換熱，使液體硫磺氣化升溫至450°C~750°C，換熱后的余熱尾氣進入二級旋風預熱器； (3)、料倉內平均粒度為Iμπι~200 μπι的石膏生料粉按與余熱尾氣標況體積比為1:4000~10000的比例，經喂料機喂入一級旋風預熱器與余熱尾氣進行換熱，升溫至50°C~400°C，經過一級旋風預熱器預熱后的生料進入二級旋風預熱器與余熱尾氣進行換熱，升溫至200°C~700°C，經過二級旋風預熱器預熱的生料一部分進入噴動流化床、一部分與噴動流化床排出的固體物料一起進入回轉窯；二級旋風預熱器換熱后排出的余熱尾氣進入一級旋風預熱器換熱； (4 )、燃料在熱風爐內與鼓風機鼓入的空氣混合后充分燃燒，產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，混合煙氣進入噴動流化床； (5)、經過二級預熱的生料在噴動流化床內與含硫蒸氣的混合煙氣在500°C~1000°C進行噴動流化換熱分解反應，分解反應后的固體物料經溢流口排出；流化床尾氣進入旋風除塵器，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送入回轉窯，在800°C~1300°C下反應0.5~5小時，得到含二氧化硫的尾氣和含氧化鈣的固渣。
2.根據權利要求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旋風除塵器凈化，分離出的粉料返回噴動液化床。
3.根據權利要求2所述的石膏噴動流化床分解工藝，其特征在于，經過旋風除塵處理后的尾氣，再經除硫蒸氣處理后，輸送到制備硫酸的裝置中，用于制備硫酸。
4.根據權利要求1所述的石膏噴動流化床分解工藝，其特征在于，步驟(3)中的一級旋風預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.根據權利要求1所述的石膏噴動流化床分解工藝，其特征在于，所述的燃料在熱風爐內與鼓風機鼓入的空氣按空氣過剩5%~15%混合后充分燃燒。
6.根據權利要求1或5所述的石膏噴動流化床分解工藝，其特征在于，所述的燃料在熱風爐內經鼓風機鼓入氧含量25-50%的富氧空氣燃燒產生熱煙氣。
7.根據權利要求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.根據權利要求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.根據權利要求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、鈦白粉副產石膏、天然石膏、硬石膏中的至少一種。
10.根據權利要求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，石膏生料粉為連續投料，石膏生料粉噴動流化分解煅燒系統為連續生產過程。
【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 優先權日:2014年3月12日
【發明者】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:四川宏達股份有限公司