[發明專利]煙氣二氧化碳與磷石膏轉化一步法節能節水清潔工藝

有效

• 申請號: 201210223218.4
• 申請日: 2012-07-02
• 公開（公告）號: CN102836627A
• 公開（公告）日: 2012-12-26
• 發明（設計）人: 朱家驊;謝和平;夏素蘭;梁斌;黃衛星
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: B01D53/78
• 分類號: B01D53/78;B01D53/62
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

???????本發明涉及煙氣二氧化碳和濕法磷酸工業固廢磷石膏轉化為化工產品的技術領域，特別是液相全封閉的一步法節能節水清潔工藝。

背景技術

???????含CO2和的工業尾氣（簡稱煙氣，下同）脫碳是大氣質量控制的重要方面，一種較好的方法是將其與濕法磷酸工業固廢磷石膏及輔助原料氨進行氣液固反應，加工成硫酸銨和碳酸鈣產品。氣液固反應加工體系涉及到蒸發濃縮、固液分離、產品干燥等工段，既要用水又要產生廢水，并且消耗能量，帶來資源環境問題。若將在各工段使用的水按照一定規律進行分配或者相變回收，達到既不消耗新鮮水、也不產生廢水的目的，則可構成一種新的節能節水清潔工藝。

發明內容

???????本發明公開一種方法，以回收硫酸銨溶液蒸發的二次蒸汽冷凝液為洗滌介質，對煙氣二氧化碳與磷石膏一步法礦化反應體系的磷石膏固體原料和碳酸鈣固體產品進行清洗，使洗滌后碳酸鈣固體產品中夾雜的可溶性物質濃度低于0.05%（質量%，下同）、同時使進入硫酸銨溶液蒸發濃縮工段的洗液含硫酸銨濃度高于20%；洗滌后碳酸鈣固體產品中的水含量低于30%、用煙氣與之直接傳熱傳質使之蒸發、然后被煙氣轉移到煙氣二氧化碳與磷石膏一步法礦化反應體系，從而形成液相全封閉、既不消耗新鮮水、也不產生廢水的節能節水清潔工藝，這是本方法基本的發明思想。

???????本發明的具體方法是：從硫酸銨溶液蒸發濃縮工段1產生的冷凝水和二次蒸汽被水噴射冷凝工段2冷凝并密閉回收、溫度不高于70℃。回收的冷凝水總量的50%~60%用于在磷石膏洗滌工段3洗滌固體原料磷石膏、固液分離后洗滌液加入尾氣凈化工段4磷石膏加入煙氣二氧化碳與磷石膏一步法礦化反應體系5，回收的冷凝水總量的40%~50%用于在碳酸鈣洗滌工段6洗滌碳酸鈣固體產品、該洗滌液分流加入硫酸銨溶液蒸發濃縮工段1和煙氣二氧化碳與磷石膏一步法礦化反應體系5的方法將在下文詳述。洗滌分離后水含量低于30%、可溶性物質濃度低于0.05%的碳酸鈣固體產品進入煙氣直接傳熱傳質干燥工段7得到產品碳酸鈣、水分蒸發并隨降溫到60℃~70℃的煙氣進入煙氣二氧化碳與磷石膏一步法礦化反應體系5，煙氣隨后進入尾氣凈化工段4被冷卻、冷凝到不高于15℃排放。尾氣凈化工段4回收的全部洗水進入反應體系5，該體系按氨、煙氣二氧化碳與磷石膏一步法礦化反應化學計量比配料

??????CO2+CaSO4·2H2O(磷石膏)+2NH3?→?CaCO3↓(固)+(NH4)2SO4+H2O

??????反應體系5的液固相物料經結晶陳化工段8后進入固液分離工段9，得到濃度為20%~35%的硫酸銨溶液進入蒸發濃縮工段1、含液量低于30%的碳酸鈣固體產品進入碳酸鈣洗滌工段6。碳酸鈣洗滌工段6是多級逆流洗滌，其級數至少為7，依洗滌液濃度由高到低順序稱之為1級、2級、3級直到最末級，水噴射冷凝工段2來的洗水從最末級加入、逐級逆流洗滌使碳酸鈣固體含硫酸銨濃度逐級下降至最末級低于0.05%、而洗滌液含硫酸銨濃度則逆流逐級增加至第3級為5%~8%，從第3級出來的洗滌液2/3進入反應體系5、其余1/3繼續進行逆流洗滌至第1級硫酸銨濃度達到20%~25%后加入蒸發濃縮工段1。進入蒸發濃縮工段1的硫酸銨溶液濃度提高到高于45%后，通過硫酸銨結晶、干燥工段10得到產品硫酸銨。

???????所述煙氣CO2體積百分濃度8%~20%，溫度130℃~350℃。所述凈化后尾氣CO2體積百分濃度低于4%，溫度低于20℃。

附圖說明

附圖是本發明提供的煙氣二氧化碳與磷石膏轉化一步法節能節水清潔工藝示意圖。圖中：1-蒸發濃縮工段；2-水噴射冷凝工段器；3-磷石膏洗滌工段；4-尾氣凈化工段；5-一步法礦化反應體系；6-碳酸鈣洗滌工段；7-煙氣直接傳熱傳質干燥工段；8-結晶陳化工段；9-固液分離工段；10-硫酸銨結晶、干燥工段。