[發(fā)明專(zhuān)利]廢棄石膏動(dòng)力波硫酸生產(chǎn)工藝方法及其實(shí)施設(shè)備

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910059288.9
• 申請(qǐng)日: 2009-05-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101559930A
• 公開(kāi)（公告）日: 2009-10-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉代俊;楊德建;王辛龍;毛雪華;劉海燕
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 四川大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C01B17/74
• 分類(lèi)號(hào): C01B17/74;C04B7/26
• 代理公司: 成都科海專(zhuān)利事務(wù)有限責(zé)任公司
• 代理人: 呂建平

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及廢棄石膏處理技術(shù)，特別是涉及廢棄石膏資源化綜合回收利用，更為具體地來(lái)說(shuō)，是關(guān)于以廢棄石膏為原料生產(chǎn)硫酸的工藝方法。

背景技術(shù)

在中國(guó)，磷化工企業(yè)年排放磷石膏約2500萬(wàn)噸，火電廠年排放脫硫石膏約2500萬(wàn)噸，氟化工和檸檬酸生產(chǎn)等行業(yè)每年排放的廢石膏約300萬(wàn)噸，全國(guó)工業(yè)廢棄石膏總量可達(dá)5300萬(wàn)噸。每年排放的磷石膏數(shù)量龐大，不但嚴(yán)重污染環(huán)境，而且占據(jù)大量土地，。這一狀況已經(jīng)開(kāi)始嚴(yán)重抑制磷銨工業(yè)和相關(guān)行業(yè)的發(fā)展，因此解決工業(yè)廢棄石膏的出路已成了科技人員刻不容緩亟待解決的問(wèn)題。

工業(yè)廢棄石膏按氧化物計(jì)量，一般含CaO約30％，SO₃約36％，另外還含有硅、鐵、鋁、鎂等原素。廢石膏的資源化和再利用有多條途徑，其中利用工業(yè)廢棄石膏生產(chǎn)硫酸，再返回原生產(chǎn)流程作為原料，對(duì)磷化工企業(yè)是一條循環(huán)經(jīng)濟(jì)的途徑。目前在中國(guó)以工業(yè)廢棄石膏生產(chǎn)硫酸的方法只有回轉(zhuǎn)窯方法，即在回轉(zhuǎn)窯入口處加入燃料與石膏共同焙燒，釋放出的二氧化硫氣體經(jīng)轉(zhuǎn)化吸收制取硫酸，剩余物為硅酸鈣等水泥熟料，即在同一窯體中完成將石膏分解成二氧化硫和燒制水泥的過(guò)程。

工業(yè)廢棄石膏資源化工業(yè)回收利用研究，始于1983年，由山東無(wú)棣縣硫酸廠、濟(jì)南裕興化工廠、山東省化學(xué)研究所共同完成了7000t/a鹽石膏制硫酸聯(lián)產(chǎn)水泥工業(yè)性試驗(yàn)。1984年，云南磷肥廠開(kāi)展了副產(chǎn)磷石膏制硫酸和水泥的工業(yè)試驗(yàn)。90年代，為了給磷銨廠產(chǎn)生的磷石膏尋找出路，原化工部在魯北化工總廠投資建設(shè)了一套規(guī)模與年產(chǎn)3萬(wàn)t磷銨配套的磷石膏制4萬(wàn)t/a硫酸，同時(shí)聯(lián)產(chǎn)6萬(wàn)t/a水泥的示范裝置(簡(jiǎn)稱(chēng)三四六工程)，以完善先前的工業(yè)性試驗(yàn)工作，積累生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)。90年代中期，原國(guó)家計(jì)委、原化工部批準(zhǔn)在什邡、銀山、魯西、沈陽(yáng)、萊西、遵化等地的磷化工廠建立了多套磷銨-硫酸-水泥聯(lián)產(chǎn)裝置。但這些裝置，由于生產(chǎn)過(guò)程中存在原料磷石膏成分不穩(wěn)定、生產(chǎn)過(guò)程中能耗大、生產(chǎn)成本高、水泥質(zhì)量不穩(wěn)定、氣體中含硫低等許多待解決的技術(shù)問(wèn)題，目前除了魯北化工總廠可以利用自身海鹽化工得到的鹽石膏和通過(guò)噴燒硫磺來(lái)加以調(diào)整生產(chǎn)過(guò)程得以繼續(xù)運(yùn)行外，其它六家磷石膏聯(lián)產(chǎn)硫酸與水泥的系統(tǒng)相繼關(guān)停。

目前國(guó)外利用磷石膏生產(chǎn)硫酸和水泥的企業(yè)有OSW-Krupp、Mülller-Kühne、Linz公司和南非的Phalaborwa?Bosveld?Kunsmis廠，它們的工藝流程大同小異，都是采用將煅燒脫水后的磷石膏送入回轉(zhuǎn)窯分解制氣，所得氣體經(jīng)電除塵器、洗滌器、干燥器等凈化單元后，由轉(zhuǎn)化器得到三氧化硫，經(jīng)吸收得到硫酸。從回轉(zhuǎn)窯排出來(lái)的固渣經(jīng)添加輔料和磨機(jī)研磨得到水泥。Linz化學(xué)公司于1972年對(duì)磷石膏硫酸-水泥裝置進(jìn)行了改進(jìn)，在轉(zhuǎn)窯的進(jìn)料端增設(shè)了Krupp公司的逆流熱交換器，Phalaborwa廠也采用了此熱交換器。在該熱交換器中，進(jìn)料與轉(zhuǎn)窯尾氣逆流換熱后可使轉(zhuǎn)窯的能耗減少15％～20％。

Linz公司和Phalaborwa廠都采用單個(gè)轉(zhuǎn)窯。Linz的轉(zhuǎn)窯長(zhǎng)70.7m，有擴(kuò)大段。兩端的直徑為2.8m，擴(kuò)大段的直徑為3.0m。在沒(méi)有設(shè)置Krupp熱交換器時(shí)的生產(chǎn)能力為約200t水泥熟料/d，設(shè)有熱交換器后的生產(chǎn)能力約為230t/d。Phalaborwa廠的轉(zhuǎn)窯直徑3.8m，長(zhǎng)107m，生產(chǎn)能力為日產(chǎn)水泥熟料320～350t。將現(xiàn)有技術(shù)的轉(zhuǎn)窯與Krupp熱交換器結(jié)合，可設(shè)計(jì)日產(chǎn)600t熟料的單臺(tái)轉(zhuǎn)窯，此生產(chǎn)規(guī)模的轉(zhuǎn)窯，其內(nèi)徑為5.5m，長(zhǎng)120m。預(yù)期將來(lái)可設(shè)計(jì)日產(chǎn)1000t熟料的轉(zhuǎn)窯。據(jù)Linz公司稱(chēng)，工廠的最小經(jīng)濟(jì)規(guī)模為500t/d，即年產(chǎn)15萬(wàn)噸水泥熟料。這種規(guī)模的工廠投資是燃燒硫磺的同等規(guī)模工廠投資的5倍。

回轉(zhuǎn)窯工藝，實(shí)際上是在同一窯體內(nèi)完成石膏分解制氣與水泥燒制過(guò)程。由于石膏分解與水泥燒制所需條件并不相同，故這一流程中存在能耗較高，氣體中二氧化硫濃度低，水泥質(zhì)量不穩(wěn)定等因素，同時(shí)傳熱和傳質(zhì)效率低下。針對(duì)回轉(zhuǎn)窯在傳熱和傳質(zhì)方面效率低下，國(guó)外在較早前就開(kāi)展了其它類(lèi)型分解反應(yīng)器和窯外分解的研究。美國(guó)Wheelock等人在1990年就已完成了雙層流化床分解磷石膏試驗(yàn)。德國(guó)Lurgi公司開(kāi)展了用流化床分解磷石膏的研究工作。窯外分解可以更好地滿足石膏分解所需的條件，使其更為節(jié)能。目前水泥行業(yè)本身的發(fā)展趨勢(shì)也是朝窯外分解發(fā)展。但現(xiàn)有技術(shù)利用石膏生產(chǎn)硫酸過(guò)程中的分解制氣反應(yīng)和傳熱效率還不夠高，還不能令人滿意。

發(fā)明內(nèi)容：