[发明专利]一种高温高压硫酸钙生产硫酸的设备与工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种生产硫酸的设备与工艺，尤其涉及一种高温高压硫酸钙生产硫酸的设备与工艺。

背景技术

当前我国硫酸生产多为硫磺制酸和硫铁矿制酸，随着硫磺和硫铁矿的原料价格上涨，硫酸成本逐渐升高，寻找新的原料新的工艺生产硫酸势在必行。

中国发明专利申请200910019882.5公开了一种利用硫酸镁生产硫酸的技术，主要采用悬浮煅烧和二氧化硫烟气回用对硫酸镁原料进行预加热的技术，同时采用“两转两吸”工艺，提高了对SO₃气体的吸收率，但其过程中也引入了新的燃料，引入了可能的外来杂质。

中国发明专利申请200910265076.6公开了一种生产硫酸的新方法，该方法在传统的生产方法过程中增加了混合气体的调质过程，从而提高硫酸的吸收率，但是整个过程不易控制。

SO₂气体并不能直接被氧气氧化成SO₃，在转化过程需要有催化剂的参与，通过高温下催化剂的作用将氧气转化为活性非常高的氧自由基（亦称原子氧），SO₂气体中的硫原子被氧自由基极化而被氧化成SO₃气体。而SO₂氧化成SO₃是一个放热的、体积缩小的可逆反应。在现有的实际生产过程中并不能保证一个稳定的环境，以确保SO₂的转化率。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有硫酸生产过程中反应不充分，SO₂氧化转化率不高，产品杂质含量多，排放的废弃物含量高的难题，提供一种引入杂质较少，SO₂氧化转化率较高的高温高压硫酸钙生产硫酸的设备与工艺。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：

本发明之高温高压硫酸钙生产硫酸的设备，包括高温煅烧窑、供氧装置、氧化室、冷凝器、吸收池；所述高温煅烧窑通过安装有气体流量控制阀Ⅰ、高压气体增压泵的管道与氧化室连通；所述供氧装置通过安装有气体流量控制阀Ⅱ、高压气体增压泵的管道与氧化室连通；所述氧化室内设有压力传感器，氧化室的底部气体出口通过安装有气体输送泵的管道与冷凝器的底部入口相连，冷凝器的底部出口通过管道与吸收池相连，冷凝器顶部排气口通过安装有高压气体增压泵的管道与氧化室相连。

所述高温煅烧窑、氧化室设有加热装置，所述冷凝器设有降温冷凝装置。

工作过程：

将硫酸钙加入高温煅烧窑内，硫酸钙在高温煅烧窑内分解，通过高压气体增压泵将高温煅烧窑内的气体及供氧装置的氧气输送至氧化室，通过气体流量控制阀Ⅰ控制高温煅烧窑内的气体流量，通过气体流量控制阀Ⅱ控制氧气的流量，所述氧化室内装有催化剂，催化剂以层状结构分布于氧化室内，二氧化硫气体与氧气在氧化室中催化剂的作用下发生反应生成三氧化硫气体，氧化室内的压力传感器与高压气体增压泵形成闭环控制，从而恒定氧化室内气体的压力。将氧化室中排出的混合气体从氧化室底部气体出口通过安装有气体输送泵的管道通入冷凝器，SO₃在低温条件下液化回流，从冷凝器底部出口进入吸收池，吸收池内盛放的98wt%的浓硫酸可以将液态SO₃完全吸收，余下的气体（主要为氧气）通过冷凝器顶部排气口、高压气体增压泵返回到氧化室。位于氧化室与冷凝器之间的气体输送泵可以按一定流率抽取氧化室的气体，同时还可以起到单向阀的作用，保持氧化室内环境压力。

本发明分别通过气体流量控制阀Ⅰ与气体流量控制阀Ⅱ控制SO₂气体与氧气的比例，并通过高压气体增压泵将SO₂气体与氧气输入氧化室，通过压力传感器与高压气体增压泵形成的闭环控制保持氧化室内的高温高压条件，最大限度地在催化剂的作用下将SO₂气体转化为SO₃气体，最后SO₃气体在冷凝器内低温条件下转化为液态回流至吸收池，并被盛放于吸收池内的98wt%的浓硫酸吸收，余下的SO₂气体与氧气再次从冷凝器的顶部气体出口通过高压气体增压泵返回至氧化室继续反应。

本发明之高温高压硫酸钙生产硫酸的工艺，包括以下步骤：

（1）将硫酸钙粉末或微细颗粒加入高温煅烧窑内，加热至1000－2000℃（优选1600℃），硫酸钙在高温煅烧窑内分解为SO₂、氧化钙和氧气；