[发明专利]烟气二氧化碳与磷石膏转化一步法节能节水清洁工艺

说明书

技术领域

       本发明涉及烟气二氧化碳和湿法磷酸工业固废磷石膏转化为化工产品的技术领域，特别是液相全封闭的一步法节能节水清洁工艺。

背景技术

       含CO2和的工业尾气（简称烟气，下同）脱碳是大气质量控制的重要方面，一种较好的方法是将其与湿法磷酸工业固废磷石膏及辅助原料氨进行气液固反应，加工成硫酸铵和碳酸钙产品。气液固反应加工体系涉及到蒸发浓缩、固液分离、产品干燥等工段，既要用水又要产生废水，并且消耗能量，带来资源环境问题。若将在各工段使用的水按照一定规律进行分配或者相变回收，达到既不消耗新鲜水、也不产生废水的目的，则可构成一种新的节能节水清洁工艺。

发明内容

       本发明公开一种方法，以回收硫酸铵溶液蒸发的二次蒸汽冷凝液为洗涤介质，对烟气二氧化碳与磷石膏一步法矿化反应体系的磷石膏固体原料和碳酸钙固体产品进行清洗，使洗涤后碳酸钙固体产品中夹杂的可溶性物质浓度低于0.05%（质量%，下同）、同时使进入硫酸铵溶液蒸发浓缩工段的洗液含硫酸铵浓度高于20%；洗涤后碳酸钙固体产品中的水含量低于30%、用烟气与之直接传热传质使之蒸发、然后被烟气转移到烟气二氧化碳与磷石膏一步法矿化反应体系，从而形成液相全封闭、既不消耗新鲜水、也不产生废水的节能节水清洁工艺，这是本方法基本的发明思想。

       本发明的具体方法是：从硫酸铵溶液蒸发浓缩工段1产生的冷凝水和二次蒸汽被水喷射冷凝工段2冷凝并密闭回收、温度不高于70℃。回收的冷凝水总量的50%~60%用于在磷石膏洗涤工段3洗涤固体原料磷石膏、固液分离后洗涤液加入尾气净化工段4磷石膏加入烟气二氧化碳与磷石膏一步法矿化反应体系5，回收的冷凝水总量的40%~50%用于在碳酸钙洗涤工段6洗涤碳酸钙固体产品、该洗涤液分流加入硫酸铵溶液蒸发浓缩工段1和烟气二氧化碳与磷石膏一步法矿化反应体系5的方法将在下文详述。洗涤分离后水含量低于30%、可溶性物质浓度低于0.05%的碳酸钙固体产品进入烟气直接传热传质干燥工段7得到产品碳酸钙、水分蒸发并随降温到60℃~70℃的烟气进入烟气二氧化碳与磷石膏一步法矿化反应体系5，烟气随后进入尾气净化工段4被冷却、冷凝到不高于15℃排放。尾气净化工段4回收的全部洗水进入反应体系5，该体系按氨、烟气二氧化碳与磷石膏一步法矿化反应化学计量比配料

      CO2+CaSO4·2H2O(磷石膏)+2NH3 → CaCO3↓(固)+(NH4)2SO4+H2O

      反应体系5的液固相物料经结晶陈化工段8后进入固液分离工段9，得到浓度为20%~35%的硫酸铵溶液进入蒸发浓缩工段1、含液量低于30%的碳酸钙固体产品进入碳酸钙洗涤工段6。碳酸钙洗涤工段6是多级逆流洗涤，其级数至少为7，依洗涤液浓度由高到低顺序称之为1级、2级、3级直到最末级，水喷射冷凝工段2来的洗水从最末级加入、逐级逆流洗涤使碳酸钙固体含硫酸铵浓度逐级下降至最末级低于0.05%、而洗涤液含硫酸铵浓度则逆流逐级增加至第3级为5%~8%，从第3级出来的洗涤液2/3进入反应体系5、其余1/3继续进行逆流洗涤至第1级硫酸铵浓度达到20%~25%后加入蒸发浓缩工段1。进入蒸发浓缩工段1的硫酸铵溶液浓度提高到高于45%后，通过硫酸铵结晶、干燥工段10得到产品硫酸铵。

       所述烟气CO2体积百分浓度8%~20%，温度130℃~350℃。所述净化后尾气CO2体积百分浓度低于4%，温度低于20℃。

附图说明

附图是本发明提供的烟气二氧化碳与磷石膏转化一步法节能节水清洁工艺示意图。图中：1-蒸发浓缩工段；2-水喷射冷凝工段器；3-磷石膏洗涤工段；4-尾气净化工段；5-一步法矿化反应体系；6-碳酸钙洗涤工段；7-烟气直接传热传质干燥工段；8-结晶陈化工段；9-固液分离工段；10-硫酸铵结晶、干燥工段。