一种高温高压硫酸钙生产硫酸的设备制造技术

一种高温高压硫酸钙生产硫酸的设备，该设备包括高温煅烧窑、供氧装置、氧化室、冷凝器、吸收池；高温煅烧窑通过安装有气体流量控制阀Ⅰ、高压气体增压泵的管道与氧化室连通；供氧装置通过安装有气体流量控制阀Ⅱ、高压气体增压泵的管道与氧化室连通；所述氧化室内设有压力传感器，氧化室的底部气体出口通过安装有气体输送泵的管道与冷凝器的底部入口相连，冷凝器的底部出口通过管道与吸收池相连，冷凝器顶部排气口通过安装有高压气体增压泵的管道与氧化室相连。使用本实用新型专利技术以硫酸钙为原料生产硫酸，可以在高温高压条件下进行，在提高SO2气体转化率的同时，大大提高其转化速度，提高单位时间的产量，而单次SO2气体的转化率可以达到92%。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种生产硫酸的设备，尤其涉及一种高温高压硫酸钙生产硫酸的设备。
技术介绍
当前我国硫酸生产多为硫磺制酸和硫铁矿制酸，随着硫磺和硫铁矿的原料价格上涨，硫酸成本逐渐升高，寻找新的原料新的工艺生产硫酸势在必行。中国专利技术专利申请200910019882.5公开了一种利用硫酸镁生产硫酸的技术，主要采用悬浮煅烧窑煅烧和二氧化硫烟气回用对硫酸镁原料进行预加热，同时采用“两转两吸”工艺，提高了对SO3气体的吸收率，但其过程中也引入了新的燃料，引入了可能的外来杂质。在SO2气体并不能直接被氧气氧化成SO3，在转化过程需要有催化剂的参与，通过高温下催化剂的作用将氧气转化为活性非常高的氧自由基(亦称原子氧)，SO2气体中的硫原子被氧自由基极化而被氧化成SO3气体。而SO2氧化成SO3是一个放热的、体积缩小的可逆反应。在现有的实际生产过程中，所用设备不能保证一个稳定的氧化工作环境，以确保SO2的转化率。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是，克服现有硫酸生产过程中反应不充分，SO2氧化转化率不高，产品杂质含量多，排放的废弃物含量高的难题，提供一种引入杂质较少，SO2氧化转化率较高的高温高压硫酸钙生产硫酸的设备。本技术解决其技术问题采用的技术方案是:本技术之高温高压硫酸钙生产硫酸的设备，包括高温煅烧窑、供氧装置、氧化室、冷凝器、吸收池；所述高温煅烧窑通过安装有气体流量控制阀1、高压气体增压泵的管道与氧化室连通；所述供氧装置通过安装有气体流量控制阀I1、高压气体增压泵的管道与氧化室连通；所述氧化室内设有压力传感器，氧化室的底部气体出口通过安装有气体输送泵的管道与冷凝器的底部入口相连，冷凝器的底部出口通过管道与吸收池相连，冷凝器顶部排气口通过安装有高压气体增压泵的管道与氧化室相连。所述高温煅烧窑、氧化室设有加热装置，所述冷凝器设有降温冷凝装置。工作过程:将硫酸钙加入高温煅烧窑内，硫酸钙在高温煅烧窑内分解，通过高压气体增压泵将高温煅烧窑内的气体及供氧装置的氧气输送至氧化室，通过气体流量控制阀I控制高温煅烧窑内的气体流量，通过气体流量控制阀II控制氧气的流量，所述氧化室内装有催化剂，催化剂以层状结构分布于氧化室内，二氧化硫气体与氧气在氧化室中催化剂的作用下发生反应生成三氧化硫气体，氧化室内的压力传感器与高压气体增压泵形成闭环控制，从而恒定氧化室内气体的压力。将氧化室中排出的混合气体从氧化室底部气体出口通过安装有气体输送泵的管道通入冷凝器，SO3在低温条件下液化回流，从冷凝器底部出口进入吸收池，吸收池内盛放的98wt%的浓硫酸可以将液态SO3完全吸收，余下的气体(主要为氧气)通过冷凝器顶部排气口、高压气体增压泵返回到氧化室。位于氧化室与冷凝器之间的气体输送泵可以按一定流率抽取氧化室的气体，同时还可以起到单向阀的作用，保持氧化室内环境压力。本技术分别通过气体流量控制阀I与气体流量控制阀II控制SO2气体与氧气的比例，并通过高压气体增压泵将SO2气体与氧气输入氧化室，通过压力传感器与高压气体增压泵形成的闭环控制保持氧化室内的高温高压条件，最大限度地在催化剂的作用下将SO2气体转化为SO3气体，最后SO3气体在冷凝器内低温条件下转化为液态回流至吸收池，并被盛放于吸收池内的98wt%的浓硫酸吸收，余下的SO2气体与氧气再次从冷凝器的顶部气体出口通过高压气体增压泵返回至氧化室继续反应。具体地说，使用本技术之高温高压硫酸钙生产硫酸的设备进行以硫酸钙为原料生产硫酸的工艺，包括以下步骤:(I)将硫酸钙粉末或微细颗粒加入高温煅烧窑内，加热至1000 - 20000C (优选1600°C)，硫酸钙在高温煅烧窑内分解为SO2、氧化钙和氧气；(2)将氧气与高温煅烧窑内反应产生的SO2气体按体积比(1-4): 2通过高压气体增压泵输送至氧化室，并保持氧化室内的温度为400 — IOOO0C (优选600°C)，压力为0.5-50MPa(优选35 MPa)，使SO2与氧气在所述高温高压条件下，在氧化室内五氧化二矾或钼催化剂催化作用下，反应生产SO3 ；(3)将由氧化室中排出的含SO3的混合气体通入冷凝器，保持冷凝器的温度为一20 44.8°C，SO3在所述冷凝器的温度条件下液化回流，从冷凝器底部出口进入盛放有98wt%浓硫酸的吸收池，SO3被吸收池内98wt%的浓硫酸吸收,生成硫酸，余下的气体通过冷凝器顶部排气口、高压气体增压泵返回到氧化室。研究表明，在硫酸的生产过程中，SO2气体的静态转化率在一定温度范围内(400 -1OOO0C)随着温度的升高而降低，但降低的幅度并不特别大，但是随着温度的升高，其转化速率却大大增加，而在相对较高的温度(较低转化率)的条件下，增加压力可以大大提高SO2气体的转化率。使用本技术以硫酸钙为原料生产硫酸，三氧化硫经过冷凝后再用浓硫酸吸收，是因为经过催化剂的催化作用，二氧化硫转化为三氧化硫，排出的SO3温度还很高，并以气体形式存在，且混合气体中还含有一定量的SO2气体，气流量较大，直接通入浓硫酸，则会带出一定量的酸雾，污染环境，腐蚀设备，通过冷凝回流就可以避免这种现象的产生，并可以提高浓硫酸吸收SO3的效率，因为液化的SO3几乎可以被浓硫酸完全吸收。本技术采用高温高压条件，可以在提高SO2气体转化率的同时，大大提高其转化速度，提高单位时间的产量，而单次SO2气体的转化率可以达到92%，而且引入杂质较少。附图说明图1是闻温闻压硫酸I丐生广硫酸的设备结构不意图；图中:1、高温煅烧窑；2、高压气体增压泵；3、氧化室；4、催化剂；5、冷凝器；6、气体输送泵；7、吸收池；8、压力传感器；9、气体流量控制阀I ;10、气体流量控制阀II ;11、供 氧装置。具体实施方式以下结合附图和实施例对本技术作进一步详细说明。本实施例之高温高压硫酸钙生产硫酸的设备，包括高温煅烧窑1、供氧装置11、氧化室3、冷凝器5、吸收池7 ;所述高温煅烧窑I通过安装有气体流量控制阀I 9、高压气体增压泵2的管道与氧化室3连通；所述供氧装置11通过安装有气体流量控制阀II 10、高压气体增压泵2的管道与氧化室3连通；所述氧化室3内设有压力传感器8，氧化室3的底部气体出口通过安装有气体输送泵6的管道与冷凝器5的底部入口相连，冷凝器5的底部出口通过管道与吸收池7相连，冷凝器5顶部排气口通过安装有高压气体增压泵2的管道与氧化室3相连。所述高温煅烧窑1、氧化室3设有加热装置，所述冷凝器5设有降温冷凝装置。工作过程:将硫酸钙加入高温煅烧窑I内，硫酸钙在高温煅烧窑I内分解，通过高压气体增压泵2将高温煅烧窑I内的气体及供氧装置11的氧气输送至氧化室3，通过气体流量控制阀I9控制高温煅烧窑I内的气体流量，通过气体流量控制阀II 10控制氧气的流量，所述氧化室3内装有催化剂4，催化剂4以层状结构分布于氧化室3内，二氧化硫气体与氧气在氧化室3中催化剂4的作用下发生反应生成三氧化硫气体，氧化室3内的压力传感器8与高压气体增压泵2形成闭环控制，从而恒定氧化室3内气体的压力。将氧化室3中排出的混合气体从氧化室3底部气体出口通过安装有气体输送泵6的管道通入冷凝器5，SO3在低温条件下液化回流，从冷凝器5底部出口进入吸收池7，吸收池7内盛本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高温高压硫酸钙生产硫酸的设备，其特征在于，包括高温煅烧窑、供氧装置、氧化室、冷凝器、吸收池；高温煅烧窑通过安装有气体流量控制阀Ⅰ、高压气体增压泵的管道与氧化室连通；供氧装置通过安装有气体流量控制阀Ⅱ、高压气体增压泵的管道与氧化室连通；所述氧化室内设有压力传感器，氧化室的底部气体出口通过安装有气体输送泵的管道与冷凝器的底部入口相连，冷凝器的底部出口通过管道与吸收池相连，冷凝器顶部排气口通过安装有高压气体增压泵的管道与氧化室相连。

【技术特征摘要】
1.一种高温高压硫酸钙生产硫酸的设备，其特征在于，包括高温煅烧窑、供氧装置、氧化室、冷凝器、吸收池；高温煅烧窑通过安装有气体流量控制阀1、高压气体增压泵的管道与氧化室连通；供氧装置通过安装有气体流量控制阀I1、高压气体增...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘立文，刘珍如，宁爱民，宁勇，宁江天，刘勇，鲁纪鸣，
申请(专利权)人：刘立文，
类型：实用新型
国别省市：