[发明专利]用磷石膏通过CaS制备高浓度SO2烟气的方法及反应器

说明书

技术领域：

本发明涉及一种用磷石膏通过生产中间产物CaS制备高浓度SO₂烟气的方法及悬浮还原分解反应器，属于建材、工业固体废弃物资源化综合利用和化工技术领域。

背景技术：

国外在20世纪40年代就完成了硫酸钙的分解制酸和水泥熟料的烧成。进入上世纪80年代中期后，国外此类装置陆续关闭或停产。目前国外已无磷石膏制硫酸工业装置，相关技术开发也处于停滞状态。

1993年我国自行设计和建设了云南磷肥厂以磷石膏为原料年产6万吨硫酸、联产10万吨水泥的生产装置系统转入正常运行。1990年，山东省鲁北化工在学习云南磷肥厂磷石膏制硫酸、水泥技术的基础上，建设了以磷石膏为原料年产4万吨硫酸、6万吨水泥的生产装置。而现有的技术因要烧成水泥熟料，存在工艺复杂、投资大、规模小、生产控制难、产品质量不稳定、难以工业化应用的问题。

我国是一个硫资源相对匮乏的国家，利用磷肥厂副产物磷石膏生产硫酸不但可弥补我国硫酸原料后备资源的不足；同时解决了磷石膏占用土地、污染环境的问题；硫酸又可用于磷肥厂生产磷酸，构成了良性循环；且有显著的社会效益和经济效益。

发明内容：

本发明的目的是克服现有磷石膏制酸技术的缺陷，提供一种工艺流程短、反应气氛易于控制、磷石膏还原分解温度低、还原分解效率高、能耗低、装置易大型化、SO₂烟气浓度高并可大规模生产的用磷石膏通过CaS制备高浓度SO₂烟气的方法及反应器。

本发明将现在水泥生产先进技术进行优化创新，应用于磷石膏处理，特别是利用水泥生产中的窑外分解技术，有效了降低磷石膏制硫酸能耗和分解问题。

本发明的用磷石膏通过CaS制备高浓度SO₂烟气的方法及反应器，包括干燥脱水、预热还原分解和煅烧冷却工序，具体步骤为：

a.干燥脱水：原料磷石膏由第一定量皮带秤（1）和送料皮带机（2）送至打散烘干机(4)，来自机械式沸腾热风炉(13)及1#旋风预热器(8)的温度为700℃的热烟气在此与磷石膏混合，磷石膏打散的同时被热烟气加热脱除全部游离水和部分结晶水，停留1-2秒后被热烟气带出打散烘干机(4)，进入管式气流干燥器（5），在此与来机械式沸腾自热风炉(13)的700℃的热烟气进行2-3秒热交换，脱除全部结晶水后生成无水石膏；通过袋式收尘器（6）收集后送入悬浮还原分解反应器（7）底部进行还原分解反应；

b.预热还原分解：经袋式收尘器（6）收集下来后的温度为100℃的无水石膏通过溜管进入烟室到2#旋风预热器组（17）换热管预热到600℃后，随气流带到2#旋风预热器组（17）分离后进入悬浮还原分解反应器（7）底部，在以煤粉中的C作为还原反应物质及供热来源存在的800-1000℃的环境中发生还原分解反应，其中煤粉按照C/S摩尔比0.4～0.85计量喷入悬浮还原分解反应器（7）还原区下部，堆棚中的原煤经第二调速定量皮带秤(14)计量后进入煤粉立磨系统（15）内，粉磨后的煤粉按1～1.45kg/Nm³SO₂的比例由煤粉秤（16）计量后喷入悬浮还原分解反应器（7），反应器下部形成还原气氛；悬浮还原分解反应器（7）上部通入热空气，构成弱氧化气氛，物料在悬浮还原分解反应器（7）内自形成内部循环；悬浮还原分解反应器（7）中部通入供风风机（22）和窑头罩(20)热烟气，悬浮还原分解反应器（7）内平均气流速度为4.5～5.5m/s，还原分解反应为：CaS0₄(s)+2C(s)=CaS(s)+2C0₂(g)；还原分解后的物料由850℃的热烟气带入1#旋风预热器（8）反应并气固分离，并通过1#旋风预热器（8）下的分料阀（9）构成外部循环，进入回转窑（19）煅烧生产高浓度SO₂；1#旋风预热器（8）出来的700～850℃的含尘高温烟气均接入打散烘干机（4）内，作为磷石膏烘干热源；2#旋风预热器组（17）出来的高浓度SO₂烟气进入制酸系统处理；