[发明专利]利用石膏生产石灰和硫酸的方法及装置

说明书

技术领域

本发明属于化工生产技术领域，涉及一种生产硫酸和石灰的方法及装置，具体涉及一种利用副产石膏生产硫酸和石灰的方法及装置。

背景技术

 石膏是发电厂、炼钢厂脱硫产生的废弃物料，石膏的主要成分是硫酸钙，一般作为建筑材料使用。由于石膏产量大，堆积如山，不仅占用土地，还会给环境带来污染，同时也是一种资源的浪费。利用石膏生产高活性石灰，可以继续用于发电厂脱硫，或用于钢铁脱硫和作造渣剂，变废为宝，使资源得到充分利用。石膏高温煅烧产生大量的SO₂，作硫酸生产的原料。制备硫酸的反应式为： ，                                               。用石膏生产硫酸比传统的硫酸生产方法简单并且环保。

硫酸钙高温下分解为氧化钙、二氧化硫和氧气，化学反应式为：CaSO4 = CaO + SO2 +  -116860卡，温度为1400～1600℃。为加快反应速度，提高分解率，把物料破碎成粉料，粒度控制在50～100μm。小粒度石膏可在1400℃快速分解。

电石炉气燃烧温度高，利用电石炉气进行加热煅烧能够满足CaSO4的高温分解。电石炉气是还原性气体，主要成分为CO（76.58％），研究表明，在温度高于800℃时，在CO的作用下加CaSO4放出SO₂ ，化学反应式为：。利用相关的热力学数据，应用物理化学中热力学函数,从理论上可以得出CaSO4在CO的作用下，在839℃时开始发生分解反应。添加还原剂可以降低CaSO4的固硫率，提高CaSO4的分解率，降低分解温度。

按照气体固体比1m³含1.2kg CaSO4。电石炉尾气1m³重量1.15kg，CO含量在0.886kg。1.2kg CaSO4完全反应分解需要0.25kgCO。现在1m³电石炉尾气有0.886kgCO超出了反应需要的量，需要把CO浓度降低到0.25kg/m³，中间形成的差值0.886-0.25=0.636kg，0.636kg的CO就是需要加氧气进行燃烧掉的量。

   授权公告号为CN101434390B的中国发明专利“公开一种用工业副产石膏生产电石和硫酸的方法，它是以工业副产石膏为原料，通过添加碳素材料，在埋弧式电炉中经900℃以上的高温反应，使工业副产石膏分解为二氧化硫气体和氧化钙;二氧化硫气体经收集和催化氧化后转变为三氧化硫，三氧化硫通过稀硫酸吸收后制得浓硫酸;氧化钙与碳素材料再经1800℃～2200℃的高温反应后制得电石;本发明采用工业副产石膏为主要原料，通过添加一定量的碳素原料来生产电石和硫酸，可实现工业副产石膏的资源化利用，从而“化害为利、变废为宝”，大大加快我国工业副产石膏的资源化利用进程。”。至今尚未发现利用工业副产石膏通过悬浮窑生产石灰和硫酸的专利和非专利技术文献。

发明内容

为弥补现有技术的不足，本发明提供一种利用石膏生产石灰和硫酸的方法，通过煅烧方法使石膏分解为SO₂气体和CaO，通过分离和净化处理，SO₂气体用于生产硫酸，CaO作为石灰产品，充分利用资源，降低能源消耗。本发明的另一个特点是提供一种实现上述方法的装置。

    本发明利用石膏生产石灰和硫酸的过程为：石膏由石膏粉磨制成粒度为50～60μm的石膏粉末，进入预热室预热再由气力输送机输送，经过三级旋流预热器预热后到分解室，电石炉气经贫氧燃烧室贫氧燃烧产生高温气体从气体入口进入分解室，高温气体的温度为1700±50℃，高温气体中CO含量为 47.4%（v）。预热后的石膏粉和高温气体接触进行分解反应，分解反应的温度为1300～1450℃，反应时间为1～2秒。分解产物经旋风分离器（6）进行分离，分解气体预热石膏粉原料后经过冷却和除尘后到硫酸生产系统（7）生产硫酸，固体分解物经三级旋流冷却器冷却后由石灰输送机输送出装置。

   硫酸生产过程为分解气体净化后分离出的SO₂在催化剂五氧化二钒的作用下氧化成SO₃，反应温度为 500℃，用98%的硫酸吸收SO₃为发烟硫酸。