[發(fā)明專(zhuān)利]一種磷石膏分解氣聯(lián)合濕法磷酸生產(chǎn)的方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610218461.5
• 申請(qǐng)日: 2016-04-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105752944A
• 公開(kāi)（公告）日: 2016-07-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 龔家竹
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 龔家竹
• 主分類(lèi)號(hào): C01B17/74
• 分類(lèi)號(hào): C01B17/74;C01B25/222
• 代理公司: 綿陽(yáng)市博圖知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 51235
• 代理人: 陳永曄

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及磷石膏的資源再利用領(lǐng)域，尤其涉及一種磷石膏分解氣聯(lián)合濕法磷酸生產(chǎn)的方法。

背景技術(shù)

磷石膏是高濃度磷肥生產(chǎn)的主要固體廢物，我國(guó)磷化工產(chǎn)量已居世界第一位，2015年我國(guó)濕法磷酸生產(chǎn)約1500萬(wàn)噸(P₂O₅％)，副產(chǎn)磷石膏8000萬(wàn)噸，同時(shí)需要消耗硫酸產(chǎn)量4000萬(wàn)噸，位居世界第一位。

為了解決磷石膏大量堆積的問(wèn)題，目前的處理方法一般是將磷石膏采用還原分解生產(chǎn)硫酸用于濕法磷酸的循環(huán)利用，這樣可以減少濕法磷化工的磷石膏固廢堆放和節(jié)約硫資源，是解決磷化工固廢排放的有利途徑；磷石膏分解的化學(xué)反應(yīng)如下：

CaSO₄+2C＝CaS+2CO₂↑(1)

3CaSO₄+CaS＝4CaO+4SO₂↑(2)

按反應(yīng)式(1)和(2)每1分子氧化硫氣體中含有1/2的二氧化碳，且為了達(dá)到分解的溫度還要以非硫物質(zhì)(如碳)燃燒以提供熱量，不僅造成氣體組成的差異，且氧化硫濃度相對(duì)較低。

上述的磷石膏還原分解產(chǎn)生的氧化硫氣體組成與傳統(tǒng)的采用硫鐵礦和硫磺焙燒或燃燒的氧化硫組成存在較大的差異。

具體而言，用于濕法磷酸生產(chǎn)原料的硫酸，是采用含硫原料如硫鐵礦、硫磺經(jīng)過(guò)空氣中的氧進(jìn)行焙燒與燃燒而氧化產(chǎn)生出SO₂氣體，其生產(chǎn)原理為：

S+O₂＝SO₂(3)

產(chǎn)生的氧化硫氣體再經(jīng)過(guò)接觸催化氧化將SO₂轉(zhuǎn)化成SO₃，其生產(chǎn)原理為：

2SO₂+O₂＝2SO₃(4)

催化氧化得到的SO₃氣體用水吸收得到硫酸，其生產(chǎn)原理為：

2SO₃+H₂O＝H₂SO₄(5)

按此生產(chǎn)原理，早期的硫酸生產(chǎn)采用一次轉(zhuǎn)化一次吸收(即“一轉(zhuǎn)一吸”)工藝方法，生產(chǎn)流程簡(jiǎn)單，不僅裝置投資低，而且運(yùn)行生產(chǎn)費(fèi)用低；但按反應(yīng)式(4)(5)進(jìn)行的轉(zhuǎn)化率與吸收率低，氧化硫的總轉(zhuǎn)化率僅有95％，約有5％排除的尾氣SO₂含量高，酸霧重(含SO₃高)，幾乎被全部淘汰?，F(xiàn)代的硫酸生產(chǎn)同樣按反應(yīng)式(4)(5)的生產(chǎn)原理，采用兩次多段轉(zhuǎn)化與兩次吸收(即“初級(jí)吸收”和“末級(jí)吸收”)的所謂“兩轉(zhuǎn)兩吸”工藝制取硫酸，其目的是將燃燒生成的SO₂經(jīng)過(guò)兩次多段催化轉(zhuǎn)化成后，提高反應(yīng)(4)式的轉(zhuǎn)化效率，而兩次吸收的目的同樣是用濃硫酸提高轉(zhuǎn)化后的SO₃氣體的吸收效率，其氧化硫的總轉(zhuǎn)化率達(dá)到99.2％。幾乎達(dá)到國(guó)家尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)的800mg/m³，但因霧霾與環(huán)保的嚴(yán)峻形勢(shì)，2015年國(guó)家尾氣標(biāo)準(zhǔn)下降到400mg/m³,現(xiàn)有硫酸裝置需要配套尾氣脫硫裝置。

因此，磷石膏還原分解產(chǎn)生的氧化硫氣體若采用傳統(tǒng)的“兩轉(zhuǎn)兩吸”工藝生產(chǎn)硫酸，對(duì)比硫鐵礦與硫磺焙燒與燃燒產(chǎn)生的氧化硫具有較大的差別與不足，存在的主要缺點(diǎn)如下：

一、因反應(yīng)式(1)生產(chǎn)的二氧化碳?xì)怏w的存在，氧化硫濃度相對(duì)較低且不穩(wěn)定，在反應(yīng)式(4)中的轉(zhuǎn)化溫度不夠，影響反應(yīng)速度，致使生產(chǎn)能力下降，需要配置電爐對(duì)氣體進(jìn)行加熱升溫，增加投資與生產(chǎn)費(fèi)用；

二、磷石膏還原分解生產(chǎn)硫酸的硫資源循環(huán)生產(chǎn)裝置中，投資最大的是硫酸裝置，其裝置費(fèi)用包括4項(xiàng)：一是磷石膏還原分解氣體的凈化裝置，除塵、酸洗或水洗；二是二氧化硫氧化成三氧化硫的兩次多段轉(zhuǎn)化裝置規(guī)格增大與催化劑的用量增高；三是兩次吸收的吸收塔裝置規(guī)格增大；四是尾氣同樣需要進(jìn)行脫硫裝置的治理費(fèi)用。

三、由于“兩轉(zhuǎn)兩吸”裝置規(guī)格的增大，投資費(fèi)用增高，生產(chǎn)運(yùn)行費(fèi)用增加，尤其是系統(tǒng)阻力帶來(lái)的硫酸風(fēng)機(jī)功率增大，其生產(chǎn)成本體現(xiàn)在電費(fèi)的增加；造成單位硫酸生產(chǎn)成本高于其它硫資源的生產(chǎn)成本，不利于磷石膏分解制酸的硫循環(huán)磷化工生產(chǎn)。