[发明专利]一种基于碳减排的生石灰制备工艺及系统

说明书

本发明属于化工领域，公开了一种基于碳减排的生石灰制备工艺及系统。利用工业煤气或天然气等为煅烧提供所需能量，通过调节循环烟气量来调节反应气氛的性质。石膏经干燥预热后，经含氢还原性气体还原煅烧后，其分解率达到接近100％，煅烧产物根据其中CaO百分比含量决定是否进行CaO提质，提质后的CaO得率同样接近100％。还原气中的氢原子含量决定了工艺过程中的CO₂减排量。该工艺不仅为目前难以处理的工业石膏提供了全新的可持续的无污染的处理方式，同时可以缓解我国硫磺资源紧缺的现状，降低硫资源对外依存度，煅烧产品生石灰可以代替天然石灰石作为脱硫脱硝剂。另外，极大减少了生石灰生产工艺过程中CO₂排放量，对工业过程中碳减排及碳中和具有重大意义。

技术领域

本发明属于化工领域，特别是涉及一种基于碳减排的生石灰制备工艺及系统。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

我国石膏资源储量丰富，已探明储量约为570亿吨。石膏也是化肥行业和各种污染物控制系统的副产品。磷石膏是生产磷肥和磷酸时排出的固体废弃物，我国磷石膏年排放量约为5500万吨，综合利用率仅为1000万吨左右，累计堆放量约为3亿吨。脱硫石膏为工业烟气脱硫系统产生的固体废弃物，我国每年脱硫石膏产量约为1亿吨。

目前全球工业副产石膏利用总量较少，且90％处低端、低附加值利用。美国、欧洲磷石膏利用率普遍低于10％，绝大多数堆存。现全球磷石膏堆存量约60亿吨，且每年平均新增量达1.5亿吨。脱硫石膏利用率相对于磷石膏而言要大的多，欧洲和中国基本保持在50％左右，绝大多数用于石膏板等基础建材。虽日本在磷石膏和脱硫石膏方面的利用率均达90％以上(日本国内严重缺乏天然石膏源)，但量相对较少，且也是处在建材等低端低科技含量领域。

目前，针对烟气中的污染物SO₂，可以资源化利用制备硫酸、硫磺以及液态SO₂。但使烟气中的SO₂得到回收的前提是烟气中的SO₂必须达到一定的浓度，且浓度越高，回收越方便，回收成本越低。

生石灰广泛应用于冶金、环保、精细化工、食品等行业，中国石灰年需求量约为2.5亿吨，其中高质量、高活性的高钙石灰需求量约为1亿吨。工业用生石灰来源主要为煅烧石灰石。虽然中国石灰石储量丰富，但过度开采造成了地表制备和生态环境的严重破坏。另外，石灰石煅烧制备生石灰工艺会产生大量的CO₂，每制备1吨生石灰约需要1.79吨的石灰石，产生约0.79吨的CO₂。如此大的CO₂排放量极大的阻碍了碳减排和碳中和的进程，因此，急需寻求低CO₂排放甚至零CO₂排放的生石灰制备工艺。

发明内容

为了克服上述问题，本发明结合石膏还原分解工艺、CaS制备CaO技术、高浓度SO₂耦合还原性气体制备硫磺技术，提出一种基于碳减排的生石灰制备工艺。利用工业煤气或天然气等为煅烧提供所需能量，通过调节循环烟气量来调节反应气氛的性质。石膏(天然石膏或工业副产石膏)，主要成分为CaSO₄·2H₂O，经干燥预热后得到CaSO₄或CaSO₄·0.5H₂O，经含氢还原性气体还原煅烧后，其分解率达到接近100％，煅烧产物根据其中CaO百分比含量决定是否进行CaO提质，提质后的CaO得率同样接近100％。还原气中的氢原子含量决定了工艺过程中的CO₂减排量。工艺过程中产生的高浓度SO₂可以与还原性气体在催化剂的作用下继续反应制备硫磺，利用气体还原剂还原SO₂得到的硫磺纯度更高，品质更好。

为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：