[發明專利]石膏轉化分解法生產硫酸

無效

• 申請號: 200810086469.6
• 申請日: 2008-03-14
• 公開（公告）號: CN101531346A
• 公開（公告）日: 2009-09-16
• 發明（設計）人: 張智新
• 申請（專利權）人: 張智新
• 主分類號: C01B17/69
• 分類號: C01B17/69;C01C1/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明是一種由石膏(包括磷石膏、天然石膏或其他副產石膏，其主要化學 成分為CaSO₄即硫酸鈣)生產硫酸的方法。

硫酸通常都是以硫鐵礦、硫磺或冶煉廢氣為原料生產，硫鐵礦資源有限，冶 煉廢氣則更少，只有有色冶金企業才有，硫磺資源我國更缺，主要依賴從國外進 口，而石膏我國不但礦產豐富，而且由磷化工產生的廢料磷石膏，占用大片土地 到處堆積如山，迫切需待利用，其他化工工藝也會副產一些石膏，所以用石膏為 原料生產硫酸有重要意義。

以天然石膏為原料生產硫酸尚未見工業化生產的報導，以磷石膏生產硫酸則 巳實現工業化生產，磷石膏需予先再漿洗滌脫磷、脫氟、干燥，再摻入焦炭等予 熱到700-800℃再進迥轉爐，在迥轉滬內經1400-1450℃高溫灼燒，分解產生SO₂氣體，再經V₂O₅轉化成SO₃制成硫酸，迥轉爐產生的SO₂氣體濃度很稀，雜質氣體 很多，不利于轉化，特別是含氟氣容易使催化劑V₂O₅中毒。由于工藝復雜，所需 投資很大，分解磷石膏的溫度高達1400-1450℃，耗能很大，工藝過程中產生嚴 重的二次污染，所以此項工藝雖已實現工業化生產，但卻無法推廣使用。

本發明的目的，在于提供一種工藝過程簡化，投資少，耗能較少，完全沒有 二次污染，不用礬觸媒，并且具有較好經濟效益的由石膏(包括磷石膏、天然石 膏或其他副產石膏，其主要化學成分為CaSO₄即硫酸鈣)生產硫酸的方法。

本發明的構思是：先把石膏(硫酸鈣)轉化為較易于分解的硫酸銨，以氧化 鐵與硫酸銨加熱反應放出氨氣并生成硫酸鐵，再加熱分解硫酸鐵，生成氧化鐵并 放出三氧化硫，氧化鐵用于下批與硫酸銨的反應，放出的三氧化硫用水或稀硫酸 吸收得到硫酸。

具體工藝如下：

一、石膏的轉化：

常溫下用洗滌過上批碳酸鈣后的水吸收由上批反應(3)而來的氨，再吸收 原料二氧化碳或攪拌下加入原料碳酸氫銨溶解，生成碳酸銨溶液，即反應(1)： 6NH₃+3CO₂+3H₂O→3(NH₄)₂CO₃，或3NH₃+3NH₄HCO₃→3(NH₄)₂CO₃，再加入原 料石膏粉于碳酸銨溶液內，在常溫并且攪拌下進行反應，即反應(2)：3(NH₄) ₂CO₃+3CaSO₄→3CaCO₃+3(NH₄)₂SO₄，反應60-90分鐘完成，生成的碳酸鈣不溶， 過濾分離碳酸鈣后得到硫酸銨溶液，碳酸鈣經洗滌作為副產品，洗滌碳酸鈣后的 水回用于下批反應(1)。

二、硫酸銨分解：

由反應(2)所得的硫酸銨溶液，加入過量的氧化鐵粉，先攪拌加熱干燥， 之后繼續加熱保持350-420℃并攪拌下反應，即反應(3)：Fe₂O₃+3(NH₄)₂SO₄→Fe₂(SO₄)₃+6NH₃+3H₂O，放出的氨氣去下批反應(1)，如反應(1)只吸收二氧化 碳，不加入碳酸氫銨，反應(3)放出的氨氣需全部用于反應(1)，如反應(1) 不吸收二氧化碳而只加入碳酸氫銨，則反應(3)放出的氨氣只需約一半用于反 應(1)，多余的約一半的氨氣不用于反應(1)，而是作為副產品，不論只用二氧 化碳或只用碳酸氫銨，反應(3)放出的氨氣的量都應相同，反應(3)進行到放 出的氨氣放完為止。反應(3)結束后，繼續加熱升溫達600℃以上，進行反應 (4)：Fe₂(SO₄)₃→Fe₂O₃+3SO₃，放出三氧化硫氣用水或稀硫酸吸收得到硫酸。 氧化鐵回用于下批反應(3)。