專利名稱：煙氣二氧化碳與磷石膏轉(zhuǎn)化一步法節(jié)能節(jié)水清潔工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及煙氣二氧化碳和濕法磷酸工業(yè)固廢磷石膏轉(zhuǎn)化為化工產(chǎn)品的技術(shù)領(lǐng)域，特別是液相全封閉的一步法節(jié)能節(jié)水清潔工藝。
背景技術(shù)：
含C02和的工業(yè)尾氣(簡稱煙氣，下同)脫碳是大氣質(zhì)量控制的重要方面，一種較好的方法是將其與濕法磷酸工業(yè)固廢磷石膏及輔助原料氨進(jìn)行氣液固反應(yīng)，加工成硫酸銨和碳酸鈣產(chǎn)品。氣液固反應(yīng)加工體系涉及到蒸發(fā)濃縮、固液分離、產(chǎn)品干燥等工段，既要用水又要產(chǎn)生廢水，并且消耗能量，帶來資源環(huán)境問題。若將在各工段使用的水按照一定規(guī)律進(jìn)行分配或者相變回收，達(dá)到既不消耗新鮮水、也不產(chǎn)生廢水的目的，則可構(gòu)成一種新的節(jié)能節(jié)水清潔工藝。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明公開一種方法，以回收硫酸銨溶液蒸發(fā)的二次蒸汽冷凝液為洗滌介質(zhì)，對煙氣二氧化碳與磷石膏一步法礦化反應(yīng)體系的磷石膏固體原料和碳酸鈣固體產(chǎn)品進(jìn)行清洗，使洗滌后碳酸鈣固體產(chǎn)品中夾雜的可溶性物質(zhì)濃度低于O. 05% (質(zhì)量％，下同)、同時使進(jìn)入硫酸銨溶液蒸發(fā)濃縮工段的洗液含硫酸銨濃度高于20% ;洗滌后碳酸鈣固體產(chǎn)品中的水含量低于30%、用煙氣與之直接傳熱傳質(zhì)使之蒸發(fā)、然后被煙氣轉(zhuǎn)移到煙氣二氧化碳與磷石膏一步法礦化反應(yīng)體系，從而形成液相全封閉、既不消耗新鮮水、也不產(chǎn)生廢水的節(jié)能節(jié)水清潔工藝，這是本方法基本的發(fā)明思想。本發(fā)明的具體方法是從硫酸銨溶液蒸發(fā)濃縮工段I產(chǎn)生的冷凝水和二次蒸汽被水噴射冷凝工段2冷凝并密閉回收、溫度不高于70°C?；厥盏睦淠偭康?0°/Γ60%用于在磷石膏洗滌工段3洗滌固體原料磷石膏、固液分離后洗滌液加入尾氣凈化工段4磷石膏加入煙氣二氧化碳與磷石膏一步法礦化反應(yīng)體系5，回收的冷凝水總量的409Γ50%用于在碳酸鈣洗滌工段6洗滌碳酸鈣固體產(chǎn)品、該洗滌液分流加入硫酸銨溶液蒸發(fā)濃縮工段I和煙氣二氧化碳與磷石膏一步法礦化反應(yīng)體系5的方法將在下文詳述。洗滌分離后水含量低于30%、可溶性物質(zhì)濃度低于O. 05%的碳酸鈣固體產(chǎn)品進(jìn)入煙氣直接傳熱傳質(zhì)干燥工段7得到產(chǎn)品碳酸鈣、水分蒸發(fā)并隨降溫到60°C 70°C的煙氣進(jìn)入煙氣二氧化碳與磷石膏一步法礦化反應(yīng)體系5，煙氣隨后進(jìn)入尾氣凈化工段4被冷卻、冷凝到不高于15°C排放。尾氣凈化工段4回收的全部洗水進(jìn)入反應(yīng)體系5，該體系按氨、煙氣二氧化碳與磷石膏一步法礦化反應(yīng)化學(xué)計量比配料
C02+CaS04 · 2H20(磷石膏)+2NH3 — CaC03 I (固)+ (NH4) 2S04+H20反應(yīng)體系5的液固相物料經(jīng)結(jié)晶陳化工段8后進(jìn)入固液分離工段9，得到濃度為209Γ35%的硫酸銨溶液進(jìn)入蒸發(fā)濃縮工段I、含液量低于30%的碳酸鈣固體產(chǎn)品進(jìn)入碳酸鈣洗滌工段6。碳酸鈣洗滌工段6是多級逆流洗滌，其級數(shù)至少為7，依洗滌液濃度由高到低順序稱之為I級、2級、3級直到最末級，水噴射冷凝工段2來的洗水從最末級加入、逐級逆流洗滌使碳酸鈣固體含硫酸銨濃度逐級下降至最末級低于O. 05%、而洗滌液含硫酸銨濃度則逆流逐級增加至第3級為59Γ8%，從第3級出來的洗滌液2/3進(jìn)入反應(yīng)體系5、其余1/3繼續(xù)進(jìn)行逆流洗滌至第I級硫酸銨濃度達(dá)到209Γ25%后加入蒸發(fā)濃縮工段I。進(jìn)入蒸發(fā)濃縮工段I的硫酸銨溶液濃度提高到高于45%后，通過硫酸銨結(jié)晶、干燥工段10得到產(chǎn)品硫酸銨。所述煙氣C02體積百分濃度8% 20%，溫度130°C 350°C。所述凈化后尾氣C02體積百分濃度低于4%,溫度低于20°C。


附圖是本發(fā)明提供的煙氣二氧化碳與磷石膏轉(zhuǎn)化一步法節(jié)能節(jié)水清潔工藝示意圖。圖中1-蒸發(fā)濃縮工段；2-水噴射冷凝工段器；3_磷石膏洗滌工段；4_尾氣凈化工段； 5-—步法礦化反應(yīng)體系；6_碳酸鈣洗滌工段；7_煙氣直接傳熱傳質(zhì)干燥工段；8_結(jié)晶陳化工段；9-固液分離工段；10_硫酸銨結(jié)晶、干燥工段。
權(quán)利要求
1.一種煙氣二氧化碳與磷石膏轉(zhuǎn)化一步法節(jié)能節(jié)水清潔工藝方法，其特征在于按氨、煙氣二氧化碳與磷石膏一步法礦化反應(yīng)化學(xué)計量比配料C02+CaS04 · 2H20(磷石膏)+2NH3 — CaCO3 丨(固)+(NH4) 2S04+H20 得到的硫酸銨溶液蒸發(fā)濃縮產(chǎn)生的冷凝水和二次蒸汽被水噴射冷凝工段冷凝并密閉回收、溫度不高于70°C ； 回收的冷凝水總量的509Γ60%用于磷石膏洗滌、該洗液加入尾氣凈化工段、洗滌后的磷石膏加入煙氣二氧化碳與磷石膏一步法礦化反應(yīng)體系； 回收的冷凝水總量的409Γ50%用于碳酸鈣固體產(chǎn)品洗滌，碳酸鈣洗滌工段是多級逆流洗滌，其級數(shù)至少為7，依洗滌液濃度由高到低順序稱之為I級、2級、3級直到最末級，所述冷凝水從最末級加入、逐級逆流洗滌使碳酸鈣固體含硫酸銨濃度逐級下降至最末級低于O.05%、而洗滌液含硫酸銨濃度則逆流逐級增加至第3級為59Γ8%，從第3級出來的洗滌液2/3進(jìn)入所述一步法礦化反應(yīng)體系、其余1/3繼續(xù)進(jìn)行逆流洗滌至第I級硫酸銨濃度達(dá)到20% 25%后加入硫酸銨溶液蒸發(fā)濃縮工段I ; 洗滌分離后碳酸鈣固體產(chǎn)品水含量低于30%、可溶性物質(zhì)濃度低于O. 05%，與CO2體積百分濃度89Γ20%、溫度130°C 350°C的煙氣直接傳熱傳質(zhì)干燥得到產(chǎn)品碳酸鈣，水分蒸發(fā)并隨降溫到60°C 70°C的煙氣進(jìn)入煙氣二氧化碳與磷石膏一步法礦化反應(yīng)體系，煙氣隨后進(jìn)入尾氣凈化工段被冷卻、冷凝到不高于15°C排放； 尾氣凈化工段回收的全部洗水進(jìn)入反應(yīng)體系； 進(jìn)入蒸發(fā)濃縮工段的硫酸銨溶液濃度提高到高于45%后，通過結(jié)晶、干燥得到產(chǎn)品硫酸銨； 由此形成液相全封閉、既不消耗新鮮水、也不產(chǎn)生廢水的節(jié)能節(jié)水清潔工藝。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述一種煙氣二氧化碳與磷石膏轉(zhuǎn)化一步法節(jié)能節(jié)水清潔工藝方法，洗滌分離后碳酸鈣固體產(chǎn)品水含量低于30%、可溶性物質(zhì)濃度低于O. 05%，與CO2體積百分濃度89Γ20%、溫度130°C 350°C的煙氣直接傳熱傳質(zhì)干燥得到產(chǎn)品碳酸鈣，水分蒸發(fā)并隨降溫到60°C 70°C的煙氣進(jìn)入煙氣二氧化碳與磷石膏一步法礦化反應(yīng)體系，煙氣隨后進(jìn)入尾氣凈化工段被冷卻、冷凝到不高于15°C排放。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述一種煙氣二氧化碳與磷石膏轉(zhuǎn)化一步法節(jié)能節(jié)水清潔工藝方法，進(jìn)入蒸發(fā)濃縮工段的硫酸銨溶液濃度提高到高于45%后，通過結(jié)晶、干燥得到產(chǎn)品硫酸銨。
全文摘要
一種煙氣二氧化碳與磷石膏轉(zhuǎn)化一步法節(jié)能節(jié)水清潔工藝方法，以回收硫酸銨溶液蒸發(fā)的二次蒸汽冷凝液為洗滌介質(zhì)，對煙氣二氧化碳與磷石膏一步法礦化反應(yīng)體系的磷石膏固體原料和碳酸鈣固體產(chǎn)品進(jìn)行清洗，使洗滌后碳酸鈣固體產(chǎn)品中夾雜的可溶性物質(zhì)濃度低于0.05%(質(zhì)量%，下同)、同時使進(jìn)入硫酸銨溶液蒸發(fā)濃縮工段的洗液含硫酸銨濃度高于20%；洗滌后碳酸鈣固體產(chǎn)品中的水含量低于30%、用煙氣與之直接傳熱傳質(zhì)使之蒸發(fā)、然后被煙氣轉(zhuǎn)移到煙氣二氧化碳與磷石膏一步法礦化反應(yīng)體系，從而形成液相全封閉、既不消耗新鮮水、也不產(chǎn)生廢水的節(jié)能節(jié)水清潔工藝。
文檔編號B01D53/78GK102836627SQ201210223218
公開日2012年12月26日 申請日期2012年7月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月2日
發(fā)明者朱家驊, 謝和平, 夏素蘭, 梁斌, 黃衛(wèi)星 申請人:四川大學(xué)