專利名稱：一種磷石膏生產(chǎn)硫酸聯(lián)產(chǎn)電石的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于環(huán)境保護中固體污染物治理和化工生產(chǎn)的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種磷石膏生產(chǎn)硫酸聯(lián)產(chǎn)電石的方法。
背景技術(shù)：
磷石膏是濕法磷酸生產(chǎn)過程中磷礦石與硫酸反應(yīng)產(chǎn)生的廢渣，按現(xiàn)有生產(chǎn)工藝生產(chǎn)It磷酸副產(chǎn)4 5t磷石膏廢渣。根據(jù)2011年2月發(fā)布的《工業(yè)和信息化部關(guān)于工業(yè)副產(chǎn)石膏綜合利用的指導意見》，2009年我國磷石膏產(chǎn)量約5000萬噸/年，全國累計堆存磷石膏量超過2億噸。目前我國磷石膏綜合利用率約20%，絕大部分磷石膏堆存處理，不但占用有限的土地資源，而且磷石膏中的酸性有害物質(zhì)易滲入水土而造成二次污染問題。根據(jù)指導意見，到2015年底我國磷石膏綜合利用率要達到40%。因此，對磷石膏加以資源化利用符合國家節(jié)能減排的產(chǎn)業(yè)政策?，F(xiàn)有的磷石膏綜合利用技術(shù)主要有3類，一是將磷石膏制成石膏粉、石膏板、石膏砌塊等石膏建材制品；二是將磷石膏制成水泥緩凝劑；三是分解磷石膏制硫酸聯(lián)產(chǎn)水泥。 但由于我國天然石膏資源豐富且磷石膏品質(zhì)不高并含有磷、氟等雜質(zhì)，因此作為水泥緩凝劑和石膏建材制品消耗的磷石膏量相當有限；而磷石膏制硫酸聯(lián)產(chǎn)水泥工藝流程復雜、設(shè)備繁多、能耗高、經(jīng)濟效益不高，并且對磷石膏品質(zhì)要求高(主要是磷)，因此國內(nèi)磷石膏制硫酸聯(lián)產(chǎn)水泥技術(shù)推廣緩慢。目前急需尋找一種更為適宜的磷石膏資源化利用的方法。國家發(fā)改委等六部委2010年7月發(fā)布了《中國資源綜合利用技術(shù)政策大綱》中提出推廣磷石膏制磷酸聯(lián)產(chǎn)水泥技術(shù)、推廣利用電石生產(chǎn)尾氣中的一氧化碳作為燃料及化工原料技術(shù)、 推廣利用黃磷尾氣發(fā)電并生產(chǎn)化工產(chǎn)品技術(shù)等，其著眼點在于廢渣中的二氧化硫轉(zhuǎn)變?yōu)閲鴥?nèi)緊缺的硫酸產(chǎn)品，將廢氣中的一氧化碳作為燃料或基礎(chǔ)化工原料。基于資源循環(huán)利用考慮，發(fā)明人提出一種將磷石膏熱分解制備氧化鈣和硫酸、氧化鈣在密閉電石爐內(nèi)制備電石產(chǎn)品的新技術(shù)。關(guān)于石膏熱分解制氧化鈣(生石灰)的工藝在以下專利被公開，中國專利 CN200910094110. 8、CN200810068831. 7、CN201010174513. 6、CN201010131145. 7、 CN200810049430. 7、CN200910181251. 3中公開了利用磷石膏和磷石膏制氧化鈣和硫酸的方法，提及用焦炭、高硫石油焦為還原劑在回轉(zhuǎn)窯、懸浮態(tài)分解爐或沸騰爐內(nèi)還原分解石膏制硫酸的方法。這些專利存在以下問題a.以焦炭作為還原劑、用分解窯分解石膏，設(shè)備熱工效率不高、焦炭和燃煤消耗大、生產(chǎn)成本高，經(jīng)濟性不佳，窯氣(爐氣)二氧化硫濃度偏低； b.用懸浮態(tài)分解爐或普通沸騰爐還原分解石膏，未能有效解決還原氣氛和氧化氣氛的有效分離，中間產(chǎn)物氧化鈣易于還原生成硫化鈣和硫酸鈣，影響最終分解產(chǎn)物氧化鈣的品質(zhì)，對氧化鈣脫硫循環(huán)使用不利，同時窯氣(爐氣)二氧化硫濃度偏低。關(guān)于石膏制電石的工藝在以下專利被公開，中國專利CN200910094165. 9中公開了利用工業(yè)副產(chǎn)石膏與碳素材料在密閉電石爐內(nèi)直接生產(chǎn)電石的方法。該專利存在以下問題a.在密閉電石爐內(nèi)既要實現(xiàn)900°C石膏分解為氧化鈣和二氧化硫反應(yīng)，又要實現(xiàn)180(T220(TC氧化鈣和碳反應(yīng)制電石的密閉反應(yīng)，因此操作控制困難，對原料和設(shè)備要求高；b.以焦碳、無煙煤、石油焦作為燃料及還原劑，生產(chǎn)成本高且未能有效利用電石爐爐氣中的一氧化碳資源；c.電石爐爐氣中還含有磷、氰、焦油、一氧化碳等物質(zhì)，對制酸系統(tǒng)有較大影響。發(fā)明人提出的磷石膏生產(chǎn)硫酸聯(lián)產(chǎn)電石技術(shù)是將磷石膏熱分解與電石生產(chǎn)分開， 用普通煤粉、電石爐爐氣、硫磺或黃磷尾氣等作為燃料及還原劑熱分解磷石膏，生成的二氧化硫氣體送制酸系統(tǒng)生產(chǎn)硫酸產(chǎn)品供濕法磷酸生產(chǎn)使用；生成的氧化鈣送入密閉電石爐， 與碳素材料電弧反應(yīng)生成電石產(chǎn)品；密閉電石爐爐氣直接用作硫酸鈣分解燃料。迄今為止， 尚未見到上述方法的發(fā)明專利和研究文獻等報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為解決現(xiàn)有磷石膏綜合利用率不高的問題，而提供的一種利用磷石膏制備硫酸聯(lián)產(chǎn)電石的方法。本發(fā)明方法通過整合磷石膏熱分解技術(shù)、氧化鈣制電石技術(shù)、密閉電石爐爐氣燃燒技術(shù)，實現(xiàn)了硫、鈣資源的循環(huán)利用，具有技術(shù)成熟、投資少、能耗低、生產(chǎn)成本低等優(yōu)點， 通過將密閉電石爐爐氣用作石膏分解燃料，有效解決了電石爐爐氣資源化利用困難問題， 適合磷肥廠大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。本發(fā)明是按如下技術(shù)方案實現(xiàn)的
磷石膏預先凈化處理，用篩子篩除顆粒較大的酸不溶物后，進至少三級旋流器水洗凈化，再用過濾機脫水成純度較高的凈化石膏；將凈化石膏干燥脫水，進入多級懸浮換熱器預熱，預熱后的熱態(tài)石膏送入循環(huán)流化床分解爐內(nèi)；燃料和預熱的助燃空氣即一次空氣送入所述分解爐，以不完全燃燒的方式提供還原氣氛，送入二次空氣提供氧化氣氛；所述磷石膏在所述分解爐內(nèi)循環(huán)反復經(jīng)過還原區(qū)和氧化區(qū)，同時依靠爐外循環(huán)，使所述磷石膏完全分解；熱態(tài)氧化鈣從所述分解爐底部排渣口排出，經(jīng)熱料冷卻器降溫后，再用輸送設(shè)備將氧化鈣粉料送入氧化鈣料倉作為電石原料備用；從所述分解爐頂部出來的高溫含二氧化硫煙氣進入所述多級懸浮換熱器，與冷態(tài)磷石膏進行多級氣-固態(tài)換熱；在所述多級懸浮換熱器內(nèi)，所述磷石膏升溫脫出全部游離水與結(jié)晶水，并發(fā)生部分熱分解反應(yīng)，降溫后的熱煙氣經(jīng)多級除塵設(shè)備脫除其中的粉塵；所述粉塵經(jīng)熱料冷卻器降溫后，再用輸送設(shè)備返回所述分解爐；所述除塵后的含二氧化硫煙氣送入制酸系統(tǒng)生產(chǎn)硫酸產(chǎn)品；所述氧化鈣粉料與適量的碳素材料混合配料后送入密閉電石爐，所述密閉電石爐內(nèi)反應(yīng)生成的熔融電石從底部間歇流出，經(jīng)冷卻、破碎得到電石成品；所述密閉電石爐頂部排出的高溫爐氣直接送入所述分解爐內(nèi)作為燃料和還原劑使用。一般地，本發(fā)明方法包括以下主要步驟
(a)磷石膏用水配成料漿，經(jīng)篩子篩除顆粒較大的酸不溶物，在經(jīng)水洗后進入一級旋流器，粒度較大的底流進入洗滌槽補水洗滌后泵入二級旋流器，底流送入過濾機過濾脫水；二級旋流器溢出液體返回洗滌槽用作石膏洗滌水。一級旋流器溢出液體送入三級旋流器，底流送入過濾機過濾脫水，獲得凈化石膏；三級旋流器溢出液體與過濾機排水一起送污水處理系統(tǒng)。凈化后的石膏純度可達96%，收率在85%。(b)將所述凈化后的磷石膏送入一臺熱空氣干燥窯或蒸汽干燥機內(nèi)，利用燃煤加熱的空氣或發(fā)電背壓蒸汽作為干燥熱源，脫出所述磷石膏中大部分結(jié)晶水和游離水，控制干燥溫度12(T160°C，控制干燥后半水石膏中水的質(zhì)量分數(shù)在3%飛％。干燥后的半水石膏本身較細，打散后可直接使用。將干燥后的冷態(tài)半水石膏送入所述多級懸浮換熱器內(nèi)。(c)所述多級懸浮換熱器換熱級數(shù)優(yōu)選5飛級，在所述懸浮換熱器內(nèi)，所述冷態(tài)半水石膏在懸浮筒和上升管道內(nèi)與所述分解爐來的95(T120(TC熱煙氣充分接觸換熱，所述懸浮換熱器出口溫度降至40(T60(TC的煙氣送入一臺空氣預熱器與空氣換熱，將煙氣溫度進一步降至30(T35(rC后進入所述多級除塵設(shè)備，預熱空氣送入所述分解爐作為助燃空氣。所述多級除塵設(shè)備包括至少一級旋風除塵器和一級Γ5電場的高效電除塵器，所述多級除塵設(shè)備收集的粉塵進所述熱料冷卻器冷卻降溫至8(T100°C，再返回所述分解爐；
(d)所述石膏在所述懸浮換熱器內(nèi)預熱升溫至60(T80(TC，石膏中水分全部脫出，碳酸鈣雜質(zhì)開始分解。熱態(tài)無水石膏離開所述懸浮換熱器從底部進料口進入所述分解爐內(nèi)。(e)所述分解爐為帶旋風分離器的雙氣氛循環(huán)流化床分解爐，燃料從底部燃料口加入。所述燃料可以是天然氣、普通煤粉、硫磺、電石爐爐氣或黃磷尾氣等。所述預熱后的空氣分兩部分從所述分解爐底部和中部加入，底部一次空氣體積量為入爐總空氣體積量709Γ90%，使燃料不完全燃燒以形成底部還原氣氛，控制混合氣體在中等還原勢(仇。/ Pc02=O. 15、. 25)操作；中部二次空氣體積量為入爐總空氣體積量的10% 30%，使燃料充分燃燒以形成上部氧化氣氛。磷石膏在所述分解爐內(nèi)循環(huán)反復經(jīng)過還原區(qū)和氧化區(qū)，同時被分解的物料被旋風分離器收集下來，經(jīng)密封筒再返回所述分解爐還原區(qū)進行循環(huán)分解，使石膏幾乎完全分解。爐內(nèi)操作溫度均維持在95(T120(TC，操作氣速在廣5m/s下運行。(f)出所述分解爐的煙氣溫度在95(T120(TC，煙氣中二氧化硫體積分數(shù)在 109Γ15%，煙氣還含有二氧化碳、氮氣、氧氣、水蒸氣及少量三氧化硫、砷、氟。所述多級除塵設(shè)備除塵后的煙氣進入酸洗凈化系統(tǒng)進一步脫除煙氣中的粉塵和氣態(tài)雜質(zhì)，凈化后的潔凈煙氣送入制酸系統(tǒng)。(g)所述制酸系統(tǒng)采用常規(guī)III I -IVII或IVI - III II “3+1”二轉(zhuǎn)二吸工藝流程，進轉(zhuǎn)化器氣體二氧化硫與氧氣體積分數(shù)比在0.纊1. 0。為適應(yīng)GB^132-2010《硫酸工業(yè)污染物排放標準》，制酸尾氣優(yōu)選堿吸收法處理后排空。(h)所述分解爐底部排渣口排出90(Γ1100 熱態(tài)氧化鈣粉料送入所述熱料冷卻器，通過加熱鍋爐水降溫至8(T10(TC，再用輸送設(shè)備將所述氧化鈣粉料送入所述氧化鈣料倉內(nèi)備用。(i)所述氧化鈣粉料經(jīng)計量后與干燥并計量的干燥碳素材料混合配料后送入一臺密閉電石爐內(nèi)，在200(T2200 °C高溫下反應(yīng)生成熔融電石，熔融電石從所述密閉電石爐底部間歇流出，經(jīng)冷卻、破碎得到電石成品。(j)所述碳素材料可以是蘭炭、焦炭，或者是焦炭、蘭炭和白煤的混合物；根據(jù)《電石準入條件》所述密閉電石爐單臺容量不得小于25000千伏安。(k)所述密閉電石爐頂出來的60(T70(TC高溫爐氣直接送入所述分解爐內(nèi)，作為燃料和還原劑使用；爐氣中的CO、H2、HCN、C、HS、PH3、AsH3和焦油等高溫燃燒生成C02、H2O,
SO2、N2 ο本發(fā)明方法為了減少裝置能耗，采用多級懸浮換熱器、空氣預熱器、熱料冷卻機等多級換熱設(shè)備回收裝置熱能。所述多級懸浮換熱器和空氣預熱器通過加熱進所述分解爐石膏和空氣，既可以減少燃料煤消耗，又能提高煙氣二氧化硫濃度。所述熱料冷卻機加熱其他制酸裝置提供的鍋爐水回收熱能，產(chǎn)生的熱水或蒸汽返回其他制酸裝置余熱鍋爐發(fā)電系統(tǒng)。另外，高溫電石爐爐氣中除含有一氧化碳、氫氣、碳等可燃性組分外，還含有硫、磷、氰、 焦油、煙塵等雜質(zhì)，將該爐氣用作石膏分解燃料既無害化處理了電石爐爐氣，又回收利用了熱能資源。對于有黃磷裝置的磷肥廠來說，還可以將黃磷尾氣用作石膏分解燃料。本發(fā)明的有益效果開發(fā)利用磷石膏制備硫酸聯(lián)產(chǎn)電石技術(shù)，不僅可以解決磷石膏綜合利用問題，而且可以生產(chǎn)磷肥廠必需的硫酸原料，同時將石膏中的鈣資源轉(zhuǎn)變?yōu)閲鴥?nèi)緊缺的電石產(chǎn)品一方面可以大量消耗磷石膏廢渣生產(chǎn)硫酸，可實現(xiàn)磷肥廠內(nèi)部硫資源循環(huán)利用，減小磷石膏堆場占地面積；另一方面，減少了電石生產(chǎn)對碳酸鈣的依賴，碳酸鈣開采對山體和植被的破壞嚴重，因此可以有效保護生態(tài)環(huán)境；另一方面，可減少碳酸鈣分解制氧化鈣過程中溫室氣體二氧化碳的排放；再一方面，無害化處理電石爐爐氣并回收利用熱能資源。因此，該技術(shù)具有良好的環(huán)保效益和社會效益。2010年我國電石產(chǎn)量接近1500萬噸，因此利用磷石膏生產(chǎn)硫酸聯(lián)產(chǎn)電石產(chǎn)品有較大的市場容量。經(jīng)過簡單物料衡算，以某20萬噸磷銨裝置為例，排放磷石膏近60萬噸/ 年，按凈化收率85%、石膏純度96%核算，則利用本發(fā)明所述工藝分解1噸凈化后的磷石膏 (干基)可生產(chǎn)氧化鈣約0. 39噸、硫酸約0. 68噸。假如20萬噸/年磷銨排放磷石膏全部生產(chǎn)硫酸和電石，則每年可產(chǎn)硫酸34. 7萬噸、電石20萬噸(4條25500千伏安密閉電石爐生產(chǎn)線)，按當前生硫酸價格400元/噸、電石價格4000元/噸、普通煤粉價格500元/噸、蘭炭價格400元/噸、電價0. 7元/度折算，并考慮折舊和公用工程消耗，該生產(chǎn)線無害化處理磷石膏的同時每年可獲得直接經(jīng)濟效益近7000萬元。因此，該技術(shù)同樣具有良好的經(jīng)濟效益。


圖1為本發(fā)明磷石膏生產(chǎn)硫酸聯(lián)產(chǎn)電石的方法實施例工藝流程示意圖。圖中1水洗凈化系統(tǒng)，2熱空氣干燥窯或蒸汽干燥機，3多級懸浮換熱器，4空氣預熱器，5旋風除塵器，6、20熱料冷卻器，7電除塵器，8凈化系統(tǒng)，9干燥塔系統(tǒng)，IOSO2風機，11 轉(zhuǎn)化系統(tǒng)，12吸收系統(tǒng)，13尾氣堿吸收塔系統(tǒng)，14電石破碎機，15電石冷卻設(shè)備，16密閉電石爐，17混合配料器，18干燥機，19氧化鈣料倉，21密封筒，22旋風分離器，23循環(huán)流化床分解爐。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步說明。下面用實例描敘本發(fā)明，但本發(fā)明不局限于這些實例。在這些實例中按照本發(fā)明的方法處理的凈化后的磷石膏(干基)含有下列所示組分評(SO3) 56. 4%、w (CaO) 39. 6%， w (SiO2) 2. 4%、w (Fe2O3) 0. 7%、w (Al2O3) 0. 4%、w (MgO) 0. 2%、w (P2O5) 0. 2%、w (F) 0. 1% ； 按照本發(fā)明的方法處理的密閉電石爐爐氣組分Φ (CO) 83. 1%、Φ (H2) 7%、Φ (N2) 7%、Φ (CO2) 4%、Φ (O2) 0. 5%,P (HF) 1200mg/m3、/ (HCN) 4275mg/m3，粉塵含量 100g/m3，還含有少量HS、PH3、AsH3和焦油。本發(fā)明實施例如附圖1所示，采用如下工藝流程磷石膏進圖1中的設(shè)備1水洗凈化除去大部分磷、氟、硅等雜質(zhì)并脫水分離，凈化后的石膏進入設(shè)備2經(jīng)干燥脫水成半水石膏，隨后送入設(shè)備3，與來自設(shè)備22的熱煙氣接觸換熱，預熱后的石膏從加料口進入設(shè)備23。在設(shè)備23內(nèi)石膏與來自設(shè)備4的預熱空氣及送入的燃料(如煤粉、電石爐爐氣)發(fā)生反應(yīng)，生成的二氧化硫煙氣經(jīng)設(shè)備22收塵后依次進設(shè)備 3、4、5、7降溫除塵，除塵后的煙氣進入設(shè)備8用稀硫酸酸洗凈化進一步降溫除雜，再經(jīng)除霧后的煙氣送入設(shè)備9用r (H2SO4) 939Γ96%的濃硫酸干燥脫水。干燥后的煙氣隨后進入設(shè)備10加壓輸送至設(shè)備11和12，經(jīng)兩次轉(zhuǎn)化、兩次吸收后的煙氣進入設(shè)備13用堿吸收液脫除二氧化硫和酸霧，最后尾氣從煙囪排空。設(shè)備4、5、7排出的粉料經(jīng)設(shè)備6降溫后送入設(shè)備23再分解，設(shè)備23排出的氧化鈣粉料經(jīng)設(shè)備20降溫后送入設(shè)備19備用。設(shè)備19中的氧化鈣粉料計量后送入設(shè)備17，經(jīng)設(shè)備18干燥后的碳素材料計量后送入設(shè)備17與氧化鈣粉料混合配料，配料后的物料送入設(shè)備16生成電石，熔融電石經(jīng)設(shè)備15，14冷卻、破碎后生成電石成品。設(shè)備16出來的高溫爐氣返回至設(shè)備23用作燃料。實施例1。以磷石膏制10萬噸/年電石配套18萬噸/年硫酸生產(chǎn)線為例，采用如圖1的工藝流程。進循環(huán)流化床分解爐凈化磷石膏(干基)32t/h、溫度700°C ；入爐空氣量 18000m3/h、溫度300°C，其中一次空氣量14400m3/h、二次空氣量3600m3/h (二次空氣占到總空氣量的20. 0%)；入爐密閉電石爐爐氣量5600m3/h、溫度700°C ；入爐燃料煤3. 48t/h。出分解爐氣體溫度1200°C，石膏分解率99. 3%，爐氣(干基)組分為Sh體積分數(shù)14. 65%,O2體積分數(shù)10. 06%、CO2體積分數(shù)33. 27%、N2體積分數(shù)42. 02%。分解爐排渣量14. 08t/h,其中 CaO質(zhì)量分數(shù)為89. 4%。電石產(chǎn)量12. 6t/h，純度大于70%。98%硫酸產(chǎn)量22. 4t/h。實施例2。同樣以磷石膏制10萬噸/年電石配套18萬噸/年硫酸生產(chǎn)線為例，采用如圖1的工藝流程。進循環(huán)流化床分解爐凈化磷石膏(干基)32t/h、溫度500°C ；入爐空氣量20000m3/h、溫度250°C，其中一次空氣量16000m3/h、二次空氣量4000m3/h(二次空氣占到總空氣量的20. 0%);入爐密閉電石爐爐氣量5600m3/h、溫度650°C ；入爐燃料煤3. 52t/h。 出分解爐氣體溫度1000°C，石膏分解率99. 1%，爐氣組分(干基)為體積分數(shù)13. 82%、O2 體積分數(shù)9. 60%、CO2體積分數(shù)31. 64%、N2體積分數(shù)44. 94%。分解爐排渣量14. llt/h，其中 CaO質(zhì)量分數(shù)為89. 0%。電石產(chǎn)量12. 5t/h，純度大于70%。98%硫酸產(chǎn)量22. 3t/h。實施例3。同樣以磷石膏制10萬噸/年電石配套18萬噸/年硫酸生產(chǎn)線為例， 采用如圖1的工藝流程。進循環(huán)流化床分解爐凈化磷石膏(干基)32t/h、溫度400°C ；入爐空氣量30000m3/h、溫度250°C，其中一次空氣量20000m3/h、二次空氣量5000m3/h(二次空氣占到總空氣量的20. 0%)；入爐密閉電石爐爐氣量5600m3/h、溫度600°C ；入爐燃料煤3. 7t/ h。出分解爐氣體溫度950°C，石膏分解率99. 0%，爐氣組分(干基)為體積分數(shù)10. 80%、 O2體積分數(shù)7. 50%、CO2體積分數(shù)30. 00%、N2體積分數(shù)51. 70%。分解爐排渣量14. 13t/h，其中CaO質(zhì)量分數(shù)為88. 8%。電石產(chǎn)量12. 5t/h，純度大于70%。98%硫酸產(chǎn)量22. 3t/h。本發(fā)明實施例中，磷石膏分解率在99. 0%以上，副產(chǎn)氧化鈣CaO質(zhì)量分數(shù)在88. 8% 以上，電石純度在70%以上、硫酸純度在98%以上。充分回收利用循環(huán)流化床分解爐和密閉電石爐爐氣余熱，生產(chǎn)過程中基本無廢水、廢渣排放，制酸尾氣經(jīng)堿洗滌塔處理后達標排放。最后應(yīng)說明的是以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制。盡管參照前述實施例對發(fā)明進行了詳細的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換；而這些修改或替換，并不使技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種磷石膏生產(chǎn)硫酸聯(lián)產(chǎn)電石的方法，其特征在于，包括以下連續(xù)步驟磷石膏預先凈化處理，用篩子篩除顆粒較大的酸不溶物后，進至少三級旋流器水洗凈化，再用過濾機脫水成純度較高的凈化石膏；將凈化石膏干燥脫水，進入多級懸浮換熱器預熱，預熱后的熱態(tài)石膏送入循環(huán)流化床分解爐內(nèi)；燃料和預熱的助燃空氣即一次空氣送入所述分解爐，以不完全燃燒的方式提供還原氣氛，送入二次空氣提供氧化氣氛；所述磷石膏在所述分解爐內(nèi)循環(huán)反復經(jīng)過還原區(qū)和氧化區(qū)，同時依靠爐外循環(huán)，使所述磷石膏完全分解；熱態(tài)氧化鈣從所述分解爐底部排渣口排出，經(jīng)熱料冷卻器降溫后，再用輸送設(shè)備將氧化鈣粉料送入氧化鈣料倉作為電石原料備用；從所述分解爐頂部出來的高溫含二氧化硫煙氣進入所述多級懸浮換熱器，與冷態(tài)磷石膏進行多級氣-固態(tài)換熱；在所述多級懸浮換熱器內(nèi)，所述磷石膏升溫脫出全部游離水與結(jié)晶水，并發(fā)生部分熱分解反應(yīng)，降溫后的熱煙氣經(jīng)多級除塵設(shè)備脫除其中的粉塵；所述粉塵經(jīng)熱料冷卻器降溫后，再用輸送設(shè)備返回所述分解爐； 所述除塵后的含二氧化硫煙氣送入制酸系統(tǒng)生產(chǎn)硫酸產(chǎn)品；所述氧化鈣粉料與適量的碳素材料混合配料后送入密閉電石爐，所述密閉電石爐內(nèi)反應(yīng)生成的熔融電石從底部間歇流出，經(jīng)冷卻、破碎得到電石成品；所述密閉電石爐頂部排出的高溫爐氣直接送入所述分解爐內(nèi)作為燃料和還原劑使用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，所述磷石膏經(jīng)至少三級旋流器水洗凈化，凈化后石膏用過濾機過濾脫水；旋流器溢出液體與過濾機排水送污水處理系統(tǒng)處理，凈化后的石膏純度達96%，收率在85%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，所述磷石膏采用熱空氣干燥窯或蒸汽干燥機脫水至半水石膏，干燥溫度控制12(T160°C，控制干燥后半水石膏中水的質(zhì)量分數(shù)在 3% 6%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，所述多級懸浮換熱器換熱級數(shù)為5飛級，在所述懸浮換熱器內(nèi)，所述冷態(tài)半水石膏在懸浮筒和上升管道內(nèi)與所述分解爐來的95(Γ1200 熱煙氣充分接觸換熱，所述懸浮換熱器出口煙氣送入一臺空氣預熱器與空氣換熱，將煙氣溫度進一步降至30(T35(rC后進入所述多級除塵設(shè)備；預熱空氣送入所述分解爐作為助燃空氣；所述熱態(tài)無水石膏離開所述懸浮換熱器從底部進料口進入所述分解爐內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，所述分解爐為帶旋風分離器的雙氣氛循環(huán)流化床分解爐，燃料從底部燃料口加入；所述燃料可以是天然氣、普通煤粉、硫磺、電石爐爐氣或黃磷尾氣等；所述預熱后的空氣分兩部分從所述分解爐底部和中部加入，底部一次空氣體積量為入爐總空氣體積量的709Γ90%，使燃料不完全燃燒以形成底部還原氣氛，控制混合氣體在中等還原勢15^0. 25操作；中部二次空氣體積量為入爐總空氣體積量的 109Γ30%，使燃料充分燃燒以形成上部氧化氣氛；磷石膏在所述分解爐內(nèi)循環(huán)反復經(jīng)過還原區(qū)和氧化區(qū)，同時被分解的物料被旋風分離器收集下來，經(jīng)密封筒再返回所述分解爐還原區(qū)進行循環(huán)分解，使石膏完全分解；爐內(nèi)操作溫度均維持在95(T120(TC，操作氣速在廣5m/S下運行。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，出所述分解爐的煙氣溫度在95(T120(TC，煙氣中二氧化硫體積分數(shù)在109Γ15% ；所述多級除塵設(shè)備包括至少一級旋風除塵器和一臺 4^5電場的高效電除塵器；所述多級除塵設(shè)備收集的粉塵進所述熱料冷卻器冷卻降溫至 8(T10(TC，再返回所述分解爐。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，所述多級除塵設(shè)備除塵后的煙氣進入酸洗凈化系統(tǒng)進一步脫除煙氣中的粉塵和氣態(tài)雜質(zhì)，凈化后的潔凈煙氣送入制酸系統(tǒng)，所述制酸系統(tǒng)可采用常規(guī)III I -IVII或IV I - III II “3+1，，二轉(zhuǎn)二吸工藝流程。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，所述分解爐底部排渣口排出90(Γ1100 熱態(tài)氧化鈣粉料送入所述熱料冷卻器，通過加熱鍋爐水降溫至8(T10(TC，再用輸送設(shè)備將所述氧化鈣粉料送入所述氧化鈣料倉內(nèi)備用。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，所述氧化鈣粉料經(jīng)計量后與干燥并計量的干燥碳素材料混合配料后送入一臺密閉電石爐內(nèi)，在200(Γ2200 高溫下反應(yīng)生成熔融電石， 熔融電石從所述密閉電石爐底部間歇流出，經(jīng)冷卻、破碎得到電石成品。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，所述碳素材料是蘭炭、焦炭，或焦炭、蘭炭和白煤的混合物；所述密閉電石爐頂部排出的60(T70(TC高溫爐氣直接送入所述分解爐內(nèi)， 作為燃料和還原劑使用。
全文摘要
磷石膏生產(chǎn)硫酸聯(lián)產(chǎn)電石的方法，屬于環(huán)境保護技術(shù)領(lǐng)域。將多級旋流器水洗凈化預處理的磷石膏干燥脫水，進多級懸浮換熱器預熱，熱態(tài)石膏進循環(huán)流化床分解爐內(nèi)，通入一次、二次空氣分解。循環(huán)流化床分解爐頂排出的高溫含二氧化硫煙氣進多級懸浮換熱器與冷態(tài)石膏換熱降溫，降溫后的熱煙氣經(jīng)多級除塵設(shè)備脫除粉塵。除塵后的煙氣入酸洗凈化系統(tǒng)進一步脫除煙氣中的粉塵和氣態(tài)雜質(zhì)，凈化后的潔凈煙氣送入制酸系統(tǒng)生產(chǎn)硫酸產(chǎn)品。循環(huán)流化床分解爐底排出的熱態(tài)氧化鈣冷卻降溫后，送入密閉電石爐與碳素材料電弧反應(yīng)生成電石產(chǎn)品。密閉電石爐頂部排出的高溫爐氣直接送入所述分解爐內(nèi)作為燃料和還原劑使用。本發(fā)明方法具有良好和環(huán)保效益和較強的經(jīng)濟優(yōu)勢。
文檔編號C01B31/32GK102442650SQ201110316620
公開日2012年5月9日 申請日期2011年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月18日
發(fā)明者王愛群, 紀羅軍, 胡小云, 金蘇閩, 黃新 申請人:中國石油化工集團公司, 南化集團研究院