Способ получения двуокиси серы и извести Советский патент 1982 года по МПК C01B17/50 C04B1/04 

1

Изобретение относится к получению извести и сернистого ангидрида и может быть использовано в основной химической и других отраслях промышленности, перерабатывающих фосфогипс.

Известен способ химического разложения фосфогипса в псевдоожиженном слое на известь и сернистый газ, по которому гранулированный материал разлагают в присутствии твердого восстановителя или без него. Степень разложения сульфата кальция в окислительной атмосфере при 1150-1260°С не превышает 95,2%. Степень разложения сульфата кальция в присутствии кокса может достигать 99,2%, концентрация сернистого ангидрида около 2%С11.

Однако, несмотря на относительно высокую степень разложения сульфата кальция в окислительной атмосфере (95,2%) и в восстановительной (до 99%), концентрация сернистого ангидрида не превышает 2°/о, что совершенно недостаточно для экономической переработки газа на серную кислоту. Кроме того, применение кокса в качестве восстановителя требует организации специального узла предварительного смешения кокса с сульфато.м кальция, что усложняет лроцесс.

Наиболее близким к предлагае.мому по технической сущности и достигаемому результату является способ термохимического разложения тонкоизмельченного сульфата кальция. Процесс разложения сульфата кальция на окись кальция и сернистый ангидрид осуществляют путем его высокотем Q пературной обработки при 1100-1220°С в псевдоожиженном слое 2.

Псевдоожиженный слой условно разделен по высоте на восстановительную и окислительную зоны. В нижней части слоя восстановительную зону поддерживают путем соответствующего соотношения между горючим газом и воздухом. Окислительная зона создается и поддерживается в верхней части слоя за счет противоточного введения соот2Q ветствующего количества вторичного воздуха. Твердые частицы в процессе обработки перемешаются из окислительной в восстановительную зону и наоборот за счет естественной циркуляции, присушей псевдоожиженному слою. При прохождении материала

через восстановительную зону возможны следующие реакции:

CaSO + + С02+ЗОг (I) CaSO + На СаО + ЗОг + HgO (II) CaSO4-+4СО -CaS + 4СОг(ИГ)

+ 4Н2 - CaS + 4Н2О(IV)

При прохождении материала через окислительную зону происходит окисление сульфида кальция по уравнениям:

CaS + 3/2О2 - СаО + SOj(V

CaS+ 2О2--CaSO (VI)

Все эти превращения соединений кальция происходят в результате хаотического движения твердых частиц в псевдоожиженном слое. Степень разложения сульфата кальция и концентрация сернистого ангидрида колеблются в широких пределах и, соответственно, составляют 44,7-99,2% и 3,3-10,0% а их значение, соответственно, 92,1% и 6,7%. Недостатками способа являются невозможность регулирования общего направления движения потока твердых частиц при первоначальной подаче сырья в окислительную зону, особенно,при обработке полидисперсного материала, что тормозит протекание необходимых химических превращений соединений кальция в различных зонах псевдоожиженного слоя и приводит к снижению степени разложения сульфата кальция и концентрации сернистого ангидрида.

Цель изобретения - увеличение степени разложения фосфогипса и повышение концентрации двуокиси серы.

Поставленная цель достигается те.м, что согласно способу, включаю;1г.ему разложение фосфогипса ведут в псездоожиженном слое, разделенном по высоте на восстановительную и окислительную зоны с естественной циркуляцией твердых частиц между этими зонами, при 1100-1220°С, а исходного материала подают в восстановительную зону с последующей подачей его последовательно через зоны окисления, восстановления к .месту вывода продукта из зоны окисления, и процесс ведут в течение 50-60 мин.

Процесс разложения фосфогипса в указанных условиях идет оптимально, если время его составляет 50-60 мин. Если же процесс ведут менее 50 мин, то снижается степень разложения сульфата кальция тем резче, чем меньше время процесса; при длительности процесса более 60 мин снижается концентрация сернистого ангидрида тем заметнее, чем больще время процесса.

Способ осуществляют следуюгцим образом.

Фосфогипс подают в нижнюю часть реактора с псевдоожиженным слоем, разделенного поперечными перегородками, например, на три секции. В нижней части слоя создается восстановительная атмосфера за счет сжигания природного газа при недостатке первичного воздущного дутья. Газ и воздух подают через распределительные газо-воздущные устройства.

Фосфогипс, попадая в восстановительную среду псевдоожиженного материала первой секции, имеющего температуру 1 100- 1220°С, нагревается, а сульфат кальция превращае- ся в сульфид и окись кальция по уравнениям (I - IV). Перерабатываемый материал поднимается в верхнюю часть слоя первой сек ции и попадает в окислительную зону.

Окислительную зону создают за счет подачи соответствующего количества вторичного воздуха в псевдоожиженный слой чеое: боковые фурмы, расположе1;иые таягеипИ ально относительно корпуса реактора и на определенной высоте от его подины.

Вытесняясь из первой секции пoтoк() свежего фосфогипса, перерабатывае.мые частицы .материала подни.маются в восхс.и дящем потоке, перетекают через tieperopo.i:-;v и попадают во вторую секцию слоя. Здс-с.ь протекают дальнейише физико-химичее к.ие превращения при прохождении твердых частиц через окислительную и восстановительную зоны в нисходящем потоке материала. В этой части слоя кроме образования новых пор.иий окиси кальция возможно также окисление сульфида кальция до сульфата.

Кроме того, в восстановительной зоне создаются условия, необходимые для взаимодействия сульфида и сульфат .альция с образованием окиси кальци , сернистого ангидрида по уравнению

CaS + 3CaSO4 - 4СаО + 4SO2 ( VII}

Исходный (не вступивший во взаимодействие) сульфат кальция и вновь образовавшийся в результате протекания паралле.;ьной реакции (VI) в восстановительной зоне второй секции превращается в сульфид и окись кальция. Этот процесс продолжается и при протекании материала через нижние окна во второй перегородке из второй секции в третью.

Проходя через восстановительную зону третьей секции твердые частицы поднимаются в восходящем потоке .материала и попадают в зону окисления, где с)льфид кальция превращается в окись кальция с выде;1ением сернистого ангидрида.

Продукт, состоящий в основном из окиси кальция, вытесняется из реактора, а сернистый газ выводится из реактора на дальнейщую переработку, например, в серную кислоту.

Пример . В реактор псевдоожиженногс; слоя с восстановительной и окислительной зонами по высоте, разделенный двумя вертикальны.ми перегородками на три секции., .подают фосфогипс с размером частиц 0,1 - 3,0 , содержащий 94-/о сульфата кальцияЕгысоты восстановительной и окислительной зон соответственно составляют 800 и 300- 600 .мм, а площади подин 1,2 и 3 секций - 1,0; 4,0; 0.5 . Подачу материала в количестве 4,8 т;ч осуществляют в восстановительную зону г|ервой секции. В слое высотой 1100- 1400 мм иод.аерживают температуру 1100-

1220°С при соотношении природный газ- воздух с. 0,7 в нижней части слоя, а в верхнюю часть слоя вдувают вторичный воздух для создания окислительной среды. Расход природного газа составляет 770нм /ч, а воздуха - 5100нм /ч в восстановительную зону и 670 в окислительную; концентрация кислорода в обжиговом газе составляет 0,7%. Материал, двигаясь в восходящем и нисходящем потоках, проходит через слой трех секций, дважды попеременно пребывает в восстановительной и окислительной зонах.

Процесс термохимического разложения фосфогипса длится 55 мин, при этом степень разложения сульфата кальция составляет 99,3%, а концентрация сернистого ангидрида в обжиговом газе 10Л°/оВ таблице приведены результаты термохимического разложения фосфогппса, полученные в тех же условиях, что и в примере I.

Использование предлагаемого способа позволяет увеличить степень разложения сульфата кальция и концентра и1Ю сернистого ангидрида в среднем на 6,5%,и 3,3%, соответственно.