專利名稱：一種高溫高壓硫酸鈣生產硫酸的設備與工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種生產硫酸的設備與エ藝，尤其涉及ー種高溫高壓硫酸鈣生產硫酸的設備與エ藝。
背景技術：
當前我國硫酸生產多為硫磺制酸和硫鐵礦制酸，隨著硫磺和硫鐵礦的原料價格上漲，硫酸成本逐漸升高，尋找新的原料新的エ藝生產硫酸勢在必行。中國發(fā)明專利申請200910019882. 5公開了ー種利用硫酸鎂生產硫酸的技術，主要采用懸浮煅燒和ニ氧化硫煙氣回用對硫酸鎂原料進行預加熱的技木，同時采用“兩轉兩吸”エ藝，提高了對SO3I體的吸收率，但其過程中也引入了新的燃料，引入了可能的外來雜質。中國發(fā)明專利申請200910265076. 6公開了ー種生產硫酸的新方法，該方法在傳統(tǒng)的生產方法過程中增加了混合氣體的調質過程，從而提高硫酸的吸收率，但是整個過程不易控制。SO2氣體并不能直接被氧氣氧化成SO3，在轉化過程需要有催化劑的參與，通過高溫下催化劑的作用將氧氣轉化為活性非常高的氧自由基(亦稱原子氧)，SO2氣體中的硫原子被氧自由基極化而被氧化成SO3氣體。而SO2氧化成SO3是ー個放熱的、體積縮小的可逆反應。在現有的實際生產過程中并不能保證ー個穩(wěn)定的環(huán)境，以確保SO2的轉化率。

發(fā)明內容
本發(fā)明要解決的技術問題是，克服現有硫酸生產過程中反應不充分，SO2氧化轉化率不高，產品雜質含量多，排放的廢棄物含量高的難題，提供ー種引入雜質較少，SO2氧化轉化率較高的高溫高壓硫酸鈣生產硫酸的設備與エ藝。本發(fā)明解決其技術問題采用的技術方案是
本發(fā)明之高溫高壓硫酸鈣生產硫酸的設備，包括高溫煅燒窯、供氧裝置、氧化室、冷凝器、吸收池；所述高溫煅燒窯通過安裝有氣體流量控制閥1、高壓氣體增壓泵的管道與氧化室連通；所述供氧裝置通過安裝有氣體流量控制閥I1、高壓氣體增壓泵的管道與氧化室連通；所述氧化室內設有壓カ傳感器，氧化室的底部氣體出口通過安裝有氣體輸送泵的管道與冷凝器的底部入口相連，冷凝器的底部出口通過管道與吸收池相連，冷凝器頂部排氣ロ通過安裝有高壓氣體增壓泵的管道與氧化室相連。所述高溫煅燒窯、氧化室設有加熱裝置，所述冷凝器設有降溫冷凝裝置。工作過程
將硫酸鈣加入高溫煅燒窯內，硫酸鈣在高溫 煅燒窯內分解，通過高壓氣體增壓泵將高溫煅燒窯內的氣體及供氧裝置的氧氣輸送至氧化室，通過氣體流量控制閥I控制高溫煅燒窯內的氣體流量，通過氣體流量控制閥II控制氧氣的流量，所述氧化室內裝有催化劑，催化劑以層狀結構分布于氧化室內，ニ氧化硫氣體與氧氣在氧化室中催化劑的作用下發(fā)生反應生成三氧化硫氣體，氧化室內的壓カ傳感器與高壓氣體增壓泵形成閉環(huán)控制，從而恒定氧化室內氣體的壓力。將氧化室中排出的混合氣體從氧化室底部氣體出ロ通過安裝有氣體輸送泵的管道通入冷凝器，SO3在低溫條件下液化回流，從冷凝器底部出ロ進入吸收池，吸收池內盛放的98wt%的濃硫酸可以將液態(tài)SO3完全吸收，余下的氣體(主要為氧氣)通過冷凝器頂部排氣ロ、高壓氣體增壓泵返回到氧化室。位于氧化室與冷凝器之間的氣體輸送泵可以按一定流率抽取氧化室的氣體，同時還可以起到單向閥的作用，保持氧化室內環(huán)境壓力。本發(fā)明分別通過氣體流量控制閥I與氣體流量控制閥II控制SO2氣體與氧氣的比例，并通過高壓氣體增壓泵將SO2氣體與氧氣輸入氧化室，通過壓カ傳感器與高壓氣體增壓泵形成的閉環(huán)控制保持氧化室內的高溫高壓條件，最大限度地在催化劑的作用下將SO2氣體轉化為SO3I體，最后SO3I體在冷凝器內低溫條件下轉化為液態(tài)回流至吸收池，并被盛放于吸收池內的98wt%的濃硫酸吸收，余下的SO2氣體與氧氣再次從冷凝器的頂部氣體出ロ通過高壓氣體增壓泵返回至氧化室繼續(xù)反應。本發(fā)明之高溫高壓硫酸鈣生產硫酸的エ藝，包括以下步驟
(1)將硫酸鈣粉末或微細顆粒加入高溫煅燒窯內，加熱至1000— 2000 0C (優(yōu)選1600°C)，硫酸鈣在高溫煅燒窯內分解為SO2、氧化鈣和氧氣；
(2)將氧氣與高溫煅燒窯內反應產生的SO2,體按體積比(1-4) 2通過高壓氣體增壓泵輸送至氧化室，并保持氧化室內的溫度為400 — IOOO0C (優(yōu)選600°C)，壓カ為0. 5-50MPa(優(yōu)選35 MPa)，使SO2與氧氣在所述高溫高壓條件下，在氧化室內五氧化ニ礬或鉬催化劑催化作用下，反應生產SO3 ；
(3)將由氧化室中排出的含SO3的混合氣體通入冷凝器，保持冷凝器的溫度為ー20 44. 8°C，SO3在所述冷凝器的溫度條件下液化回流，從冷凝器底部出ロ進入盛放有98wt%濃硫酸的吸收池，SO3被吸收 池內98wt%的濃硫酸吸收，生成硫酸，余下的氣體通過冷凝器頂部排氣ロ、高壓氣體增壓泵返回到氧化室。研究表明，在硫酸的生產過程中，SO2,體的靜態(tài)轉化率在一定溫度范圍內(400 —IOOO0C)隨著溫度的升高而降低，但降低的幅度并不特別大，但是隨著溫度的升高，其轉化速率卻大大增加，而在相對較高的溫度(較低轉化率)的條件下，增加壓力可以大大提高SO2氣體的轉化率。本發(fā)明中，三氧化硫經過冷凝后再用濃硫酸吸收，是因為經過催化劑的催化作用，ニ氧化硫轉化為三氧化硫，排出的SO3溫度還很高，并以氣體形式存在，且混合氣體中還含有一定量的SO2氣體，氣流量較大，直接通入濃硫酸，則會帶出一定量的酸霧，污染環(huán)境，腐蝕設備，通過冷凝回流就可以避免這種現象的產生，并可以提高濃硫酸吸收SO3的效率，因為液化的SO3幾乎可以被濃硫酸完全吸收。本發(fā)明采用高溫高壓條件，可以在提高SO2氣體轉化率的同吋，大大提高其轉化速度，提高單位時間的產量，而單次SO2I體的轉化率可以達到92%，而且引入雜質較少。


圖1是聞溫聞壓硫酸I丐生廣硫酸的設備結構不意 圖中1、高溫煅燒窯；2、高壓氣體增壓泵；3、氧化室；4、催化劑；5、冷凝器；6、氣體輸送泵；7、吸收池；8、壓カ傳感器；9、氣體流量控制閥I ;10、氣體流量控制閥II ;11、供氧裝置。
具體實施例方式以下結合附圖和實施例對本發(fā)明作進ー步詳細說明。實施例1
本實施例之高溫高壓硫酸鈣生產硫酸的設備，包括高溫煅燒窯1、供氧裝置11、氧化室
3、冷凝器5、吸收池7 ;所述高溫煅燒窯I通過安裝有氣體流量控制閥I 9、高壓氣體增壓泵2的管道與氧化室3連通；所述供氧裝置11通過安裝有氣體流量控制閥II 10、高壓氣體增壓泵2的管道與氧化室3連通；所述氧化室3內設有壓力傳感器8，氧化室3的底部氣體出ロ通過安裝有氣體輸送泵6的管道與冷凝器5的底部入口相連，冷凝器5的底部出ロ通過管道與吸收池7相連，冷凝器5頂部排氣ロ通過安裝有高壓氣體增壓泵2的管道與氧化室3相連。所述高溫煅燒窯1、氧化室3設有加熱裝置，所述冷凝器5設有降溫冷凝裝置。工作過程
將硫酸鈣加入高溫煅燒窯I內 ，硫酸鈣在高溫煅燒窯I內分解，通過高壓氣體增壓泵2將高溫煅燒窯I內的氣體及供氧裝置11的氧氣輸送至氧化室3，通過氣體流量控制閥I 9控制高溫煅燒窯I內的氣體流量，通過氣體流量控制閥II 10控制氧氣的流量，所述氧化室3內裝有催化劑4，催化劑4以層狀結構分布于氧化室3內，ニ氧化硫氣體與氧氣在氧化室3中催化劑4的作用下發(fā)生反應生成三氧化硫氣體，氧化室3內的壓カ傳感器8與高壓氣體增壓泵2形成閉環(huán)控制，從而恒定氧化室3內氣體的壓力。將氧化室3中排出的混合氣體從氧化室3底部氣體出ロ通過安裝有氣體輸送泵6的管道通入冷凝器5，SO3在低溫條件下液化回流，從冷凝器5底部出ロ進入吸收池7，吸收池7內盛放的98wt%的濃硫酸可以將液態(tài)SO3完全吸收，余下的氣體(主要為氧氣)通過冷凝器5頂部排氣ロ、高壓氣體增壓泵2返回到氧化室。位于氧化室3與冷凝器5之間的氣體輸送泵6可以按一定流率抽取氧化室的氣體，同時還可以起到單向閥的作用，保持氧化室3內環(huán)境壓力。本實施例之高溫高壓硫酸鈣生產硫酸的エ藝，包括以下步驟
(1)將硫酸鈣粉末加入高溫煅燒窯I內，加熱至1200°C，硫酸鈣在高溫煅燒窯內分解為SO2、氧化鈣和氧氣；
(2)將氧氣與高溫煅燒窯I內反應產生的SO2氣體按2 I體積比通過高壓氣體增壓泵2輸送至氧化室3，并保持氧化室3內的溫度為600°C，壓カ為25MPa，使SO2與氧氣在所述高溫高壓條件下，在五氧化ニ礬或鉬催化劑4催化作用下，反應生產SO3 ；
(3)將由氧化室3中排出的混合氣體通入冷凝器5，保持冷凝器5的溫度為ー5°C，SO3在所述冷凝器的溫度條件下液化回流，從冷凝器5底部出ロ進入盛放有98wt%濃硫酸的吸收池7, SO3被吸收池7內98wt%的濃硫酸吸收,生成硫酸，余下的氣體通過冷凝器5頂部排氣ロ、高壓氣體增壓泵2返回到氧化室3。本實施例采用高溫高壓條件，可以在提高SO2氣體轉化率的同吋，大大提高其轉化速度，提高單位時間的產量，而單次SO2,體的轉化率可以達到92%，而且引入雜質較少。實施例2
本實施例之高溫高壓硫酸鈣生產硫酸的設備及工作過程，同實施例1。
本實施例之高溫高壓硫酸鈣生產硫酸的エ藝，包括以下步驟
(1)將硫酸鈣粉末加入高溫煅燒窯I內，加熱至1600°C，硫酸鈣在高溫煅燒窯內分解為SO2、氧化鈣和氧氣；
(2)將氧氣與高溫煅燒窯I內反應產生的SO2氣體按1: 2體積比通過高壓氣體增壓泵2輸送至氧化室3，并保持氧化室3內的溫度為1000°C，壓カ為35MPa，使SO2與氧氣在所述高溫高壓條件下，在五氧化ニ礬或鉬催化劑4催化作用下，反應生產SO3 ；
(3)將由氧化室3中排出的混合氣體通入冷凝器5，保持冷凝器5的溫度為20°C，SO3在所述冷凝器的溫度條件下液化回流，從冷凝器5底部出ロ進入盛放有98wt%濃硫酸的吸收池7, SO3被吸收池7內98wt%的濃硫酸吸收,生成硫酸，余下的氣體通過冷凝器5頂部排氣ロ、高壓氣體增壓泵2返回到氧化室3。本實施例采用高溫高壓條件，可以在提高SO2氣體轉化率的同吋，大大提高其轉化速度，提高單位時間的產量，而單次SO2,體的轉化率可以達到92%，而且引入雜質較少。實施例3
本實施例之高溫高壓硫酸鈣生產硫酸的設備及工作過程，同實施例1。本實施例之高溫高壓硫酸鈣生產硫酸的エ藝，包括以下步驟
(1)將硫酸鈣粉末加入高溫煅燒窯I內，加熱至2000°C，硫酸鈣在高溫煅燒窯內分解為SO2、氧化鈣和氧氣；
(2)將氧氣與高溫煅燒窯I內反應產生的SO2氣體按1:1體積比通過高壓氣體增壓泵2輸送至氧化室3，并保持氧化室3內的溫度為400°C，壓カ為0. 6MPa,使SO2與氧氣在所述高溫高壓條件下，在 五氧化ニ礬或鉬催化劑4催化作用下，反應生產SO3 ；
(3)將由氧化室3中排出的混合氣體通入冷凝器5，保持冷凝器5的溫度為40°C，SO3在所述冷凝器的溫度條件下液化回流，從冷凝器5底部出ロ進入盛放有98wt%濃硫酸的吸收池7, SO3被吸收池7內98wt%的濃硫酸吸收,生成硫酸，余下的氣體通過冷凝器5頂部排氣ロ、高壓氣體增壓泵2返回到氧化室3。本實施例采用高溫高壓條件，可以在提高SO2氣體轉化率的同吋，大大提高其轉化速度，提高單位時間的產量，而單次SO2,體的轉化率可以達到92%，而且引入雜質較少。
權利要求
1.一種高溫高壓硫酸鈣生產硫酸的設備，其特征在于，包括高溫煅燒窯、供氧裝置、氧化室、冷凝器、吸收池；高溫煅燒窯通過安裝有氣體流量控制閥1、高壓氣體增壓泵的管道與氧化室連通；供氧裝置通過安裝有氣體流量控制閥I1、高壓氣體增壓泵的管道與氧化室連通；所述氧化室內設有壓力傳感器，氧化室的底部氣體出口通過安裝有氣體輸送泵的管道與冷凝器的底部入口相連，冷凝器的底部出口通過管道與吸收池相連，冷凝器頂部排氣口通過安裝有高壓氣體增壓泵的管道與氧化室相連。
2.一種利用如權利要求1所述設備生產硫酸的工藝，其特征在于，包括以下步驟 (1)將硫酸鈣粉末或微細顆粒加入高溫煅燒窯內，加熱至1000- 2000°C，硫酸鈣在高溫煅燒窯內分解為SO2、氧化鈣和氧氣； (2)將氧氣與高溫煅燒窯內反應產生的SO2氣體按體積比(1-4) 2通過高壓氣體增壓泵輸送至氧化室，并保持氧化室內的溫度為400 - 1000°C，壓力為O. 5-50MPa,使SO2與氧氣在所述高溫高壓條件下，在氧化室內五氧化二礬或鉬催化劑催化作用下，反應生產SO3 ； (3)將由氧化室中排出的含SO3的混合氣體通入冷凝器，保持冷凝器的溫度為一20 44. 8°C，SO3在所述冷凝器的溫度條件下液化回流，從冷凝器底部出口進入盛放有98wt%濃硫酸的吸收池，SO3被吸收池內98wt%的濃硫酸吸收，生成硫酸，余下的氣體通過冷凝器頂部排氣口、高壓氣體增壓泵返回到氧化室。
3.根據權利要求2所述的生產硫酸的工藝，其特征在于，步驟(I)中，將硫酸鈣粉末加熱至 1600°C。
4.根據權利要求2或3所述的生產硫酸的工藝，其特征在于，步驟(2)中，保持氧化室內的溫度為600°C。
5.根據權利要求2或3所述的生產硫酸的工藝，其特征在于，步驟(2)中，保持氧化室內的壓力為35 MPa。
全文摘要
一種高溫高壓硫酸鈣生產硫酸的設備與工藝，本發(fā)明之高溫高壓硫酸鈣生產硫酸的設備，包括高溫煅燒窯、供氧裝置、氧化室、冷凝器、吸收池；高溫煅燒窯通過安裝有氣體流量控制閥Ⅰ、高壓氣體增壓泵的管道與氧化室連通；供氧裝置通過安裝有氣體流量控制閥Ⅱ、高壓氣體增壓泵的管道與氧化室連通；所述氧化室內設有壓力傳感器，氧化室的底部氣體出口通過安裝有氣體輸送泵的管道與冷凝器的底部入口相連，冷凝器的底部出口通過管道與吸收池相連，冷凝器頂部排氣口通過安裝有高壓氣體增壓泵的管道與氧化室相連。本發(fā)明還包括高溫高壓硫酸鈣生產硫酸的工藝。本發(fā)明采用高溫高壓條件，可以在提高SO2氣體轉化率的同時，大大提高其轉化速度，提高單位時間的產量，而單次SO2氣體的轉化率可以達到92%。
文檔編號C01B17/74GK103043622SQ20121054562
公開日2013年4月17日 申請日期2012年12月17日 優(yōu)先權日2012年12月17日
發(fā)明者劉立文, 劉珍如, 寧愛民, 寧勇, 寧江天, 劉勇, 魯紀鳴 申請人:劉立文