Способ получения двуокиси серы и извести

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (>941282 (6! ) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 14.11.80 (21) 3004635, 23-26 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кл.

С 01 В 1750

С 04 В 1/04

Государственнык комитет

Опубликовано 07.07.82. Бюллетень № 25

Дата опубликования описания 17,07.82 (53) УДК 661.218 (088.8) пю делам иэооретеиий и открытий (72) Авторы изобретения

А. В. Сафонов, В. Н. Ченцов, В. С. Епифанов, С. В. Хрящсв, Е. П. Парфенов и В. И. Кротов

1.. (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДВУОКИСИ СЕРЫ И ИЗВЕСТИ

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%Иэ.

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%, 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 сульфатом кальция, что усложняе| роцесс.

Наиболее близким к предл а гаемому по технической сугцности и дости гаемому результату является способ термохимического разложения тонкоизмельчен ного сульфата кальция. Процесс разложения сульфата кальция на окись кальция и сернистый ангидрид осуществляют путем его высокотемпературной обработки при 1100 в 1220 C в псевдоожиженном слое (2) .

Псевдоожиженный слой условно разделен по высоте на восстановительную и окислительную зоны. В нижней части слоя вос15 становительную зону поддерживают путем соответствующего соотношения между горючим газом и воздухом. Окислительная зона создается и поддерживается в верхней части слоя за счет противоточного введения сооТветствующего количества вторичного воздуха. Твердые частицы в процессе обработки перемещаются из окислительной в восстановительную зону и наоборот за счет естественной циркуляции, присущей псевдоожиженному слою. При прохождении материала через восстановительную зону возможны следующие реакции:

CaSO4 + СΠ— СаО + СО2+ SOq (I)

CaSO4 + Н2 СаО + SO + H О (II)

CaSO4-+ 4C0 CaS + 4CO> (III)

CaSO4 + 4Н CaS + 4HzO (IV)

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

СаS + 3/202 СаО + SO2 ()

CaS + 202 — 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 /р.

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 тем, что согласно способу, вклю «a -мцему разложение фосфогипса ведут в псездоо>киженном слое, разделенном по высоте на восстановительную и окислительную зонь«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. 4о

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 счльфата кальция тем

45 резче, чем меньше время процесса; гри длительности процесса более 60 мин снижается концентрация сернистого ангидрида те заметнее, чем больше время процесса.

Способ осуществляют следуюп«им образом. 50

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 недоста ке первичного воздушного дутья. Газ и воздух подают через распределительные газо-воздушные устройства.

941282

Фосфогипс, попадая в восстановительную среду псевдоожиженного материала первой секции, имеющего температуру 1!ОΠ— 1220"С, нагревается, а сульфат кальция преврашае-ся в сульфид и окись кальция по уравнеш ;: « (! IV) . Перерабатываемый материал поднимается в верхнюю часть слоя первой сок ции и попадает в окислительную зону.

Окислительную зону создают за сче. подачи соответствующего количества вто«р««нного воздуха в псевдоожиженный слой ч"-);з боковые фурмы, расположе«:««ые гa««г«.««««««ально относительно корпуса реактора и ««а определенной высоте от его ««одины.

Вытесняясь из первой секции потоки; свежего фосфогинса, перерабатываемые частицы материала под«гимаются в восходящем потоке, перетекают через перегородк; и попадают во вторую секцик> слоя, 3де.:;протекают далы«ейшие физико-хи««ичес ки« преврашения при «:рохождении твердых частиц через окислительную и восстановительную зоны в нисходящем потоке материала.

В этой «асти слоя кроме образования новых пор. ий окиси кальция возможно также окис ление сульфида кальция до сульфата.

Кроме того, в восста новительной зоне создаются условия, необходимые д.-я взаимодействия сульфида и сульфат;;альция с образованием окиси кальци,, сернистого ангидрида по уравнению

CaS + ЗСа804 4СаО + 4SO2 «VI!)

Исходный (не вступивший во взаимодействие) сульфат кальция и вновь образовавшийся в результате протекания параллельной реакции (VI) в восстановительной зоне второй секции превращается в сульфид и окись кальция. Этот процесс продолжается н при протекании материала через нижни« 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 сульфид кальция преврашается в окись кальция с выделением сернистого ангидрида.

Продукт, состоящий в основном из окиси кальция, зытесняется из реактора, à сер нистый газ выводится из реактора на дальнейшую переработку, например, в серную кислоту.

При««ер /. В реактор нсевдоожиженно«го слоя с вос Tal. îâèòåëü««««é и окислитсльной зонами по высоте, раз«е.«е««««ый двумя вер икаль««ыми перегородками на три сек«ии.. подают фосфоги «с с размером частиц 0,1 ——

З,О .м, содержаш:«й 94" n oó aôaòà кальция

Ььц.огы восстановительной и окислительной зон соответственно составляют 800 и 300—

600 м ., пло.пади нодин 1,2 и 3 секций

i,0; !.,!«. О 5 и ". !Iодачу материала в количестве 4,8 «гч осу«цествляют в восстановительную зону ««ервой секции. В слое высотой 1100—

1400 мм поддерживают температуру 1100—

941282

1220 С при соотношении природный газ— воздух d = 0,7 в нижней части слоя, а в верхнюю часть слоя вдувают вторичный воздух для создания окислительной среды. Расход природного газа составляет 770 нм /ч, а воздуха — 5100 нм /ч в восстановительную зону и 670 нм /ч 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. раз сул льци

98,8

760 0,68 50

720 0,71 53

660 0,70 58

650 0,72 59

630 0,70 60

600 0,73 63

550 0,71 69

810 0,70 47

910 0 70 42

10,3

10,1

99,0

10,0

99,3

9,8

99,4

9,8

99,4

9,6

99,4

9.2

10,4

96,9

94,7

10,5

Форму га изобретения

Способ получения двуокиси серы и извести из фосфогипса, включающий разложение исходного материала в псевдоожиженном слое, разделенном по высоте на восстановительную и окислительную зоны с естественной циркуляцией твердых частиц между этими зонами, при 1100 — 1220 С, отличающийся тем, что, с целью увеличения степени разложения фосфогипса и повышения концентрации двуокиси серы, исходный

Составитель Л. Темирова

Редактор В. Бобков Техред А. Бойкас Корректор М. Коста

Заказ 4747, 2 Тираж 509 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 7K — 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

2 5,3 850 5650

3 5,0 800 5350

4 4,6 740 4930

5 4,5 720 4820

6 4,4 700 4670

7 4,2 670 4500

8 3,8 610 4090

9 5,6 900 6000

10 6,3 1010 6730

Процесс термохимического разложения фосфогипса длится 55 мин, при этом степень разложения сульфата кальция составляет

99,3о/о, а концентрация сернистого ангидрида в обжиговом газе 10,1 j

В таблице приведены результаты термохимического разложения фосфогипса, полученные в тех же условиях, что и в примере !.

Иcllолbз0ваH110 пpc, l.lаг11смогО сп0с00а позволяет увеличить степень разложения сульфата кальция и концентрацию сернистого ангидрида в среднем на 6,5%.и 3,3,/р, соответственно. материал подают в восстановительную зону с последующей подачей его последовательно

40 через зоны окисления, восстановления и месту вывода продукта из зоны окисления, и процесс ведут в течение 50 --60 мин, Источники информации, 45 принятые во внимание при экспертизе

1.— «Химическая промышленность». 1969, № 2, с. 113 116.

2. Патент СШЛ ¹ 4102989, кл. 423 — 541К, 1978.