一種化學分解廢硫酸和石膏綜合利用的聯合工藝及裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于工業廢硫酸綜合利用的技術領域，具體的涉及一種化學分解廢硫酸和石膏綜合利用的聯合工藝及裝置。
【背景技術】
[0002]現有石膏制硫酸與水泥技術是利用工業石膏或天然石膏為原料生產，由90%左右的石膏和粘土、還原劑(一般用焦炭)等配制成生料，生料加入煅燒窯內，向窯內噴加燃料(煤粉或燃料油)，石膏分解煅燒成SO2和CaO，SO2窯氣至硫酸系統制成硫酸，固相CaO與S12等煅燒成水泥熟料，水泥熟料進行磨制水泥。
[0003]目前，在石化行業的生產過程中產生的廢硫酸，普遍存在難以回收處理的問題，特別是在石油加工烷基化過程中，每生產It輕烴化油要產生80?10kg的廢硫酸，其成分除含80?95%的H2SO4外，還含有3?8%的有機物、2?8%的水。該廢硫酸是一種粘度較大的膠狀液體，其色澤呈黑紅色，散發特殊性臭味，很難處理，對人畜危害大；有機物含近300種物質，主要是高分子烯烴、二烯烴、烷基磺酸、硫酸酯、硫醇、硫化氫等，性質不穩定。
[0004]我國每年燒基化排出廢硫酸100多萬t,隨著油品質量升級的需要,燒基化裝置需要進一步擴大生產能力，排放的廢硫酸逐年增加。目前解決的辦法一般是建設裂解裝置，用天然氣將廢硫酸裂解后再制硫酸，該工藝目前存在兩種技術，一是濕氣制酸(WSA)法，二是干法制酸法。干法與濕法的主要區別是出裂解爐的酸性氣體經過一個凈化工段后再去制酸，以上工藝控制廢硫酸裂解溫度< 1100°C，低溫時燃燒不穩定，致使分解率低，裂解后氣體濃度SO2為5.5?7.5%、SO3為0.03?0.05%, SO2氣濃低會增加后續硫酸生產難度和投資，SO3會形成酸霧腐蝕設備。因廢硫酸裂解裝置投資大、運行費用高、虧損嚴重，處理企業沒有積極性，經常發生偷偷外排現象，對環境造成巨大污染和資源浪費。隨著國家對環境保護和資源利用的日益重視，解決工業生產廢硫酸的經濟回收利用問題迫在眉睫。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在于針對目前廢硫酸排放量大、難處理，同時現有處理技術因需要單獨安置裂解裝置，投資大、運行費用高、虧損嚴重，企業處理沒有積極性的問題，現提供一種化學分解廢硫酸和石膏綜合利用的聯合工藝及裝置，該工藝及裝置是通過與傳統的石膏制硫酸聯產水泥裝置結合來實現的，是依托石膏制硫酸和水泥的工藝和裝置來經濟回收處理烷基化等廢硫酸的聯合生產工藝及裝置，無需額外添置裂解裝置，利用現有資源既能有效快速的處理大量廢硫酸，同時能將廢硫酸變廢為寶，使其循環產生新的資源，環保經濟。
[0006]本發明的技術方案為:一種化學分解廢硫酸和石膏綜合利用的聯合工藝，將廢硫酸的分解與石膏制硫酸和水泥的工藝相結合，首先按石膏制硫酸和水泥的配料要求配制得到生料，其中按廢硫酸的噴加量來控制生料配制中C/S02摩爾比為0.57?0.72 ;然后將生料和燃料加入煅燒窯內進行正常煅燒的同時，按It生料配不高于0.7t廢硫酸的比例，分別利用0.35?0.95MPa的壓縮空氣和蒸汽將廢硫酸通過酸槍各自的通道霧化噴入煅燒窯內；分解煅燒生成的SO2窯氣從窯尾經換熱回收余熱后，降至不低于400°C進入后續硫酸制備系統生產硫酸，熟料由窯頭經冷卻機冷卻后進入熟料庫，供磨制水泥。
[0007]所述廢硫酸通過酸槍分別從窯頭和窯尾霧化噴入煅燒窯內。
[0008]通過增加燃料用量、控制噴加燃料的煤槍伸入點，控制煤粉燃燒的過剩空氣系數< 1.06、一次風中煤槍風量< 12%、酸槍風量< 6%，窯頭熟料冷卻后的二次風量> 88%，控制窯內燒成溫度1200?1450°C，保持窯內氣氛O2為0.4?1.6%、CO ( 0.6%。
[0009]所述生料配制可采用各種石膏，用磷石膏等工業石膏時首先物理脫除游離水(10%后，采用打散后的二水或半水石膏直接配制生料。
[0010]所述煅燒窯為預熱器窯或中空長窯。
[0011]所述廢硫酸不只局限于烷基化廢硫酸，還包含分解不影響水泥產品質量的所有廢硫fe。
[0012]所述廢硫酸一般要求H2SO4彡65%以上處理成本較經濟。
[0013]一種用于所述化學分解廢硫酸和石膏綜合利用聯合工藝的裝置，包括煅燒窯、與煅燒窯窯尾管道連接的硫酸制備系統以及與煅燒窯窯頭相連的水泥磨制系統；所述煅燒窯的窯頭設有煤槍和酸槍I，煅燒窯的窯尾設有酸槍II。
[0014]所述煅燒窯為預熱器窯或中空長窯。
[0015]所述酸槍I與酸槍II均為四通道。
[0016]所述酸槍I與酸槍II均采用4層套管，由里層至外層分別為通道1、通道I1、通道II1、通道IV，其中通道I和通道III為廢硫酸通道，通道II為高壓空氣通道、通道IV為蒸汽通道，通道I和通道III出口處設有擾動螺旋。
[0017]本發明的有益效果為:本發明是在以上生料煅燒過程中，往煅燒窯中噴入烷基化等工業廢硫酸，廢硫酸中有機物充分燃燒提供熱量，硫酸分解成SO2與石膏分解的SO2至硫酸生產系統，對硫酸和水泥產品無影響，無二次污染，是經濟處理廢硫酸的絕佳方法。
[0018]廢硫酸分解原理為:
H2SO4 — S03+H20 ；
SO3 — so2+o2 ；
CnH2n+2+02 — C02+H20o
[0019]以上第一個反應在325?340°C開始，第二個反應在50(TC開始，都是吸熱反應，第三個反應是有機物燃燒放熱。
[0020]酸槍中通高壓空氣和設置擾動螺旋的作用是霧化硫酸，通蒸汽的作用一是提高廢硫酸溫度，提高流動和霧化性；二是降低噴槍溫度，起保護作用。
[0021]在生料加入量不變的情況下，按It生料配不高于0.7t廢硫酸運行成本較低，若采用預熱器窯其窯尾SO2含量可由8?11%提高到12?15% ;若采用中空長窯其窯尾SO2含量可由6?8%提高到9?11%。由于SO2氣濃的提高對降低硫酸裝置投資、采用“兩轉兩吸”工藝、降低硫酸生產成本極為有利。
[0022]目前硫磺及有色冶煉制硫酸成本低，每噸成本在250?320元，傳統的裂解處理烷基化廢硫酸制硫酸每噸成本高達680元，單純石膏制硫酸每噸成本在330?380元。利用本發明技術，在石膏制硫酸裝置處理廢硫酸，既處理廢酸又處理石膏廢渣，成本可控制在每噸300元以下。
【附圖說明】
[0023]圖1為本發明用于化學分解廢硫酸和石膏綜合利用聯合工藝的裝置結構示意圖。
[0024]圖2為酸槍1、酸槍II的結構示意圖。
[0025]其中，I為煅燒窯,2為硫酸制備系統,3為水泥磨制系統,4為窯頭,5為窯尾,6為煤槍，7為酸槍I，8為酸槍II ,9為通道I , 10為通道II, 11為通道III, 12為通道IV, 13為套管，14為擾動螺旋。
【具體實施方式】
[0026]一種化學分解廢硫酸和石膏綜合利用的聯合工藝，將廢硫酸的分解與石膏制硫酸和水泥的工藝相結合，首先按石膏制硫酸和水泥的配料要求配制得到生料，其中按廢硫酸的噴加量來控制生料配制中C/S02摩爾比為0.57?0.