利用石膏制取三氧化硫的方法及其设备系统技术方案

本发明专利技术涉及一种利用石膏制取三氧化硫的方法及其设备系统。它需要解决的技术问题是，提供一种以磷石膏或氟石膏（也包括普通石膏）为原料，制取三氧化硫的新技术，及其配套的设备系统。本发明专利技术步骤为（１）复分解反应：石膏浆加入碳酸氢铵，或碳化氨水，反应得到硫酸铵水溶液和碳酸钙；然后依次对硫酸铵水溶液进行（２）脱水处理；（３）浓缩处理；（４）混合、蒸氨处理和（５）还原分解反应，得到三氧化硫气体产品。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种三氧化硫制备方法，具体是一种利用石膏制取三氧化硫 的方法及其设备系统。
技术介绍
磷石膏、氟石膏是磷化工的废弃物，长期以来一直没有得到有效的处理 和利用，现己定性成为"危险废物"。而现有技术中制备三氧化硫的方法，常用硫磺、二氧化硫(CN1384805)、发烟硫酸(ZL85109395)等为原料。 而利用磷石膏或氟石膏制备三氧化硫的方法未见报道。
技术实现思路
本专利技术需要解决的技术问题是，克服已有技术所存在的不足，提供一种 以磷石膏或氟石膏(也包括普通石膏)为原料，制取三氧化硫的新技术。本专利技术需要解决的另一技术问题是，提供一个能够有效运行的以磷石膏 或氟石膏(也包括普通石膏)为原料，制取三氧化硫的设备系统。本专利技术所述的石膏为普通石膏、磷石膏或氟石膏。其中磷石膏(主要成 分是CaSCV2H2O含量在60y。以上)是生产磷肥的废渣，是用硫酸和磷矿石反 应，湿法生产磷酸时所产生的废渣；氟石膏是用萤石(CaF2)与硫酸(H2S04) 制取氢氟酸(HF)过程中的废渣；石膏粉是指天然石膏矿中开采所得的原材 料，经过粉碎后，加工成无水石膏、半水石膏或未经加工的原始矿粉等。本专利技术利用石膏制取三氧化硫的方法，其特征在于按以下步骤进行(l)复分解反应在密封反应釜(1)中，含水率为20% 80%的石膏浆加 入碳酸氢铵，或石膏加入碳化氨水，充分搅拌反应，得到硫酸铵水溶液和碳 酸钙；石膏(干量)碳酸氢铵的摩尔比为1:1 3;石膏(一般为粉状)碳化氨水的摩尔比为1:1 3。(2) 脱水处理对步骤(l)得到的混合物进行固液分离，得到碳酸钙副产品 和硫酸铵水溶液；(3) 浓缩处理对步骤(2)得到的硫酸铵水溶液进行蒸发浓縮，使硫酸铵水溶液成为结晶硫酸铵(固态)；(4) 混合、蒸氨处理在步骤(3)得到的硫酸铵中加入氧化铁，硫酸铵和氧 化铁的摩尔比为1: 0.1 1，在混料器里充分混合后，进入加热炉I中150°C 30(TC温度下反应，得到固态硫酸铁和氨气(或成为副产品，或可被循环使用)；(5) 还原分解反应将步骤(4)得到的硫酸铁在加热炉II中加热进行还原分解反应，到硫酸铁分解温度后开始分解，得到三氧化硫气体产品和氧化铁(可 被循环使用)。步骤(l)石膏浆也可以是磷石膏或氟石膏经水洗得到，石膏浆的含水率为 20% 80%。本专利技术以石膏粉或废弃磷石膏、氟石膏水洗后的浆状物为原料，和碳酸氢铵或碳化氨水发生复分解反应，生成硫酸铵和碳酸钙，反应式分别如下 和碳酸氢铵反应CaS04.2H20+2NH4HC03—CaC03+C02+(NH4)2S04+3H20或和碳化氨水反应CaS04.2H20+ (NH3.H20+NH40H) +C02—CaC03+(NH4)2S04+3H20。其中的碳酸钙经脱水、烘干后形成副产品；硫酸铵经脱水、浓缩结晶后，再与氧化铁混合、进行蒸氨处理，生成硫酸铁并释放氨气，反应式如下3(NH4)2S04+Fe203—Fe2(S04)3+6NH3+3H20 。 得到的硫酸铁再进行还原分解反应，加热到分解温度，生成氧化铁和三氧化硫，反应式如下Fe2(S04)3—Fe203+3 S03 。本专利技术的利用石膏制取三氧化硫的设备系统，其特征在于储液槽I、 反应釜一台或多台并联、带式过滤机、储液槽II、配有喷射泵的三效蒸发浓縮器、混料器、加热炉i、加热炉n、热交换器n依次配合或连接； 一个碳 化塔通过热交换器I与加热炉I连接，还通过管道与反应釜连接。本专利技术设备系统中，来自反应釜的二氧化碳，和来自加热炉I的氨气， 加水通过碳化塔可以重新合成为碳化氨水再次利用。来自还原分解反应的氧 化铁也可被循环使用。本专利技术可以实现以水、氨气和氧化铁的循环利用，从 根本上节约资源，降低三氧化硫的生产成本。本专利技术制取方法的优点是， 一可以消化大量的废弃磷石膏、氟石膏(石膏粉)；二可以利用向外排放的二氧化碳加入到碳化塔合成碳化氨水，起到 降低温室效应的目的；三添加的碳酸氢铵中的氨和氧化铁可以循环利用，有 利于降低生产成本；四是工艺线路合理成熟，有利于产业化生产。 附图说明图1是本专利技术加碳酸氢铵法制取三氧化硫工艺路线示意图； 图2是本专利技术加碳化氨水法制取三氧化硫工艺路线示意图； 图3是本专利技术制取三氧化硫设备系统示意图。系统中主要设备及其基本 作用反应釜1——进行复分解反应，得到硫酸铵水溶液和碳酸钙； 带式过滤机2——进行脱水处理，分离出碳酸钙副产品，得硫酸铵水溶液; 储液槽I3——储存清洗碳酸钙后的溶液(含少量的硫酸铵水溶液)， 可以给反应釜添加水；储液槽II4——储硫酸铵水溶液；喷射泵5——使蒸发浓縮器6处于负压状态，提高脱水效率；蒸发浓縮器6——使硫酸铵水溶液成为结晶硫酸铵；混料器7——对结晶硫酸铵和氧化铁进行均匀混合；加热炉I8——进行蒸氨处理，使硫酸铵分解，产生氨气和硫酸铁；热交换器I9——对高温氨气进行热量交换、冷却；碳化塔10——抽气状态下系统处于负压，进行碳化氨水(即氨气、二氧 化碳和水)的合成；加热炉II11——进行还原分解反应，使硫酸铁分解为三氧化硫气体和 氧化铁。热交换器II12——对三氧化硫气体进行冷却、回收。具体实施例方式下面通过实施例对本专利技术的技术方案作进一步具体的说明。 本专利技术磷石膏、氟石膏水洗处理一般步骤如下(采用石膏粉不需要进 行水洗处理)(a) 磷石膏、氟石膏的水洗工艺在水泥水池中进行两次清洗，主要除去磷石膏和氟石膏中的水溶性P205、 F和悬浮在水面上的有机物，通过磷石膏沉淀后，抽去上面的液体，得到沉淀的磷石膏和水的浆状物(控制含水量《50%)。(b) 采用多个水泥水池清洗，循环水处理工艺，当长时间水处理后造成 水溶液中的P20s、 F和有机物浓度提高到一定时，可用石灰进行中和，利用 和CaF的沉淀原理，进行净化，净化后的水可以重复使用。本专利技术制取方法的一般步骤如下(1) 复分解反应复分解反应在密封的反应釜中进行，工作温度在3(TC 5(TC的状态下，把沉淀后的石膏浆(控制含水量《50%)和碳酸氢铵(或碳化 氨水)按摩尔比加入，采用浆式搅拌方式，搅拌转速在30 80转/分，反应时 间在0.5 2小时。得到硫酸铵的水溶液和碳酸钙(CaC03)，反 应生成的二氧化碳(co2)气体进入后面的碳化塔进行碳化氨水的合成，因此 二氧化碳(co2)气体没有损耗。(2) 脱水处理把复分解反应后的混合物放入带式过滤机，进行脱水处 理，达到固液分离；脱水处理后，形成碳酸钙副产品和硫酸铵水溶液。(3) 浓縮处理把脱水处理后的硫酸铵水溶液加入到蒸发浓縮器中，利 用蒸汽加热，用文丘里真空器抽真空，加速浓縮过程，縮短浓縮时间，使硫 酸铵成为结晶。(4) 混合、蒸氨处理把含量为70% 99%的结晶硫酸铵按照1: 0.34 的摩尔比加入氧化铁，经混合器充分混合后，在反应炉(用电加热、可燃气 体加热、煤加热、焦碳加热等)内，控制温度在15(TC 30(TC的状态下，使 硫酸铵分解，产生氨气和硫酸铁；其中氨气经热交换器后，使氨气冷却，经 加压和/或冷冻后形成液氨副产品，剩下为固态硫酸铁。(5)还原分解反应把得到的固态硫酸铁加热，温度在35(TC 600'C的 状态下，使硫酸铁分解，产生三氧化硫气体和氧化铁，三氧化硫气体经热交 换本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用石膏制取三氧化硫的方法，其特征在于按以下步骤进行：　（１）复分解反应：在密封反应釜（１）中，含水率为２０％～８０％的石膏浆加入碳酸氢铵，或石膏加入碳化氨水，充分搅拌反应，得到硫酸铵水溶液和碳酸钙；　石膏∶碳酸氢铵的摩尔比 为１∶１～３；　石膏∶碳化氨水的摩尔比为１∶１～３。　（２）脱水处理：对步骤（１）得到的混合物进行固液分离，得到碳酸钙副产品和硫酸铵水溶液；　（３）浓缩处理：对步骤（２）得到的硫酸铵水溶液进行蒸发浓缩，使硫酸铵水溶液成为结 晶硫酸铵；　（４）混合、蒸氨处理：在步骤（３）得到的硫酸铵中加入氧化铁，硫酸铵和氧化铁的摩尔比为１∶０．１～１，在混料器（７）里充分混合后，进入加热炉Ⅰ（８），在反应温度下反应，得到固态硫酸铁和氨气；　（５）还原分解反应：将步骤 （４）得到的硫酸铁在加热炉Ⅱ（１１）中加热进行还原分解反应，到硫酸铁分解温度后开始分解，得到三氧化硫气体产品和氧化铁。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈明顺，
申请(专利权)人：陈明顺，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]