[发明专利]一种石膏煅烧回收碳酸钙和硫磺的系统及方法

说明书

本发明涉及一种石膏煅烧回收碳酸钙和硫磺的系统及方法，包括：煤气化‑煅烧U型炉、H₂O‑CO₂处理器、克劳斯反应器，煤气化‑煅烧U型炉的右侧煤气化段分别与钙基物质储仓、煤粉储仓相连，所述煤气化‑煅烧U型炉左侧煅烧段与石膏储仓相连，所述煤气化‑煅烧U型炉左侧煅烧段顶端与高温分离器相连，所述高温分离器底部与硫化钙‑氧化钙冷却器、H₂O‑CO₂处理器、碳酸钙储仓依次相连，所述H₂O‑CO₂处理器还与克劳斯反应器相连，所述克劳斯反应器与硫磺回收装置、硫磺储仓依次相连，所述硫磺回收装置还与烟气净化系统相连。将难以处理的工业副产石膏制备硫磺，同时副产碳酸钙粉末，副产物碳酸钙粉末可代替石灰石作为脱硫脱硝剂循环利用，也可以作为煤气化工艺的催化剂。

技术领域

本发明属于固废资源化利用领域，特别是涉及一种石膏煅烧回收碳酸钙和硫磺的工艺及方法。

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。

目前我国工业副产石膏产生量约1.18亿吨，综合利用率仅为38％。其中，脱硫石膏约4300万吨，综合利用率约56％；磷石膏约5000万吨，综合利用率约20％；其他副产石膏约2500万吨，综合利用率约40％。目前工业副产石膏累积堆存量已超过3亿吨，其中，脱硫石膏5000万吨以上，磷石膏2亿吨以上。工业副产石膏大量堆存，既占用土地，又浪费资源，含有的酸性及其他有害物质容易对周边环境造成污染，已经成为制约我国燃煤机组烟气脱硫和磷肥企业可持续发展的重要因素。

工业副产石膏资源循环利用项目完全符合国家环境保护及循环经济产业政策总体方向，但由于受技术、标准、政策、地域、市场成本等因素影响，特别是该项目涉及到需化工、材料、机械制造、自动化控制、建材制品、工业设计等众多学科、行业的有机结合，故该项目发展相对迟缓。

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资源)，但量相对较少，且也是处在建材等低端低科技含量领域。

另一方面，发明人发现：我国硫磺资源短缺，每年需要从国外进口大量硫磺，硫磺作为不可或缺的化工原料之一，大量依靠进口不仅会影响到国内硫磺市场稳定，同时对于国家安全也是一种潜在的威胁。目前我国烟气硫资源化利用技术，大多数是用来制备硫酸，但是由于硫酸的储存和运输困难，只能点对点供应，极大地限制了硫资源的应用范围。

发明内容

为了克服上述问题，本发明结合煤气化工艺、硫酸钙还原焙烧工艺、硫化钙-氧化钙H₂O-CO₂处理技术以及克劳斯法回收硫磺工艺，提出一种石膏煅烧回收碳酸钙和硫磺的工艺及方法，并设计与之相应的装置。煤粉在钙基物质催化作用下，在400℃-1100℃温度范围内发生煤气化反应，主要反应产物为高值煤气(CO、H₂、CH₄、H₂O等)；硫酸钙与还原性气体在700℃-1000℃发生反应生成硫化钙；生成的硫化钙与水/水蒸汽和二氧化碳在20℃-100℃以下可反应生成碳酸钙粉末和硫化氢气体；通过克劳斯工艺将1/3的H₂S在高于900℃的温度下氧化为SO₂，然后与剩余的2/3的H₂S在催化剂(五氧化二钒)催化作用下，在低于425℃温度范围内生成单质硫蒸汽；单质硫蒸汽通过硫磺收集装置回收得到硫磺；反应生成的碳酸钙粉末可代替石灰石作为湿法、半干法、干法脱硫脱硝的脱硫脱硝剂，也可以作为煤气化工艺的催化剂，该工艺可实现工业副产石膏的资源化多功能利用。