CN102992279A - 一种利用硫酸钙生产硫酸的设备 - Google Patents
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Abstract
一种利用硫酸钙生产硫酸的设备，包括高温搅拌煅烧窑、SO2转化器和吸收塔；所述高温搅拌煅烧窑包括筒体，搅拌桨，驱动电机；在筒体的底部设有锥形滤网；SO2转化器包括内部充满网状或颗粒状触媒的簇状管道，SO2转化器入口与高温搅拌煅烧窑相通，SO2转化器出口与吸收塔相连；吸收塔内下部盛有浓硫酸，顶部设有喷淋硫酸的喷头；吸收塔上方还设有排气口，该排气口与高温搅拌煅烧窑底部左侧的充气口相通。采用本发明之硫酸钙生产硫酸的设备，在整个反应过程中，完全封闭，不引入二次污染杂质，也无有害气体二氧化硫向大气中排放，节能环保，二氧化硫的吸收率基本可以达到100%。
Description
技术领域
本发明涉及一种硫酸生产设备，尤其涉及一种环保型硫酸钙生产硫酸的设备。
背景技术
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，寻找新的原料生产硫酸势在必行。同时随着硫酸生产材料与工艺的发展的改进，用于生产硫酸的设备也出现了多元化的发展趋势。
中国发明专利申请200910019882.5公开了一种利用硫酸镁生产硫酸的技术，主要采用悬浮煅烧和二氧化硫烟气回用对硫酸镁原料进行预加热的技术，同时采用的“两转两吸”工艺，提高了对SO3气体的吸收率，但是其过程中也引入了新的燃料，引入了可能的外来杂质。
中国发明专利申请200580008034.4公开了一种制备硫酸的装置，其采用了二级吸收法，主要包括初级吸收器和次级吸收器，但是这种结构并不能从本质上解决排放气体对环境的污染问题。
中国发明专利申请201010208303.4公开了一种降低硫酸生产尾气中SO2含量的方法，该发明在现有硫酸装置第二酸吸收塔至尾气排放烟囱之间增设由吸附塔与解吸塔组成的尾气脱硫装置，其中采用的活性焦可以循环使用，但是这种处理方法无法大量吸收尾气中的SO2，只能少量减少，不能彻底解决问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中硫酸生产原料价格偏高，因固体燃料的使用而引入新的杂质，排放的废弃物多为有害气体以及能耗过高的不足，提供一种环保型的利用硫酸钙生产硫酸的设备。
本发明解决所述技术问题采用的技术方案是，一种利用硫酸钙生产硫酸的设备，包括高温搅拌煅烧窑、SO2转化器和吸收塔；所述高温搅拌煅烧窑、SO2转化器、吸收塔由下至上纵向排列。
所述高温搅拌煅烧窑包括筒体、搅拌桨、驱动搅拌桨旋转的驱动电机，所述筒体中间嵌有加热器Ⅰ，外部设有隔热层；在筒体的底部设有锥形滤网，锥形滤网的锥角为90-180°（优选120－135°）；所述锥形滤网为双层结构，锥形滤网的上层均匀分布着网孔，网孔的直径小于硫酸钙粉体的最小粒径（网孔的大小优选为100-3000目，更优选800－1200目），锥形滤网的中间为气体分配腔，锥形滤网的下层左侧设有充气口，充气口与气体分配腔相通，通过充气口与气体分配腔可以向高温搅拌煅烧窑中通入压力为0.05-0.2MPa的氧气；在筒体的右侧壁上方设有带密封阀Ⅰ的加料斗；筒体的左侧壁下方设有带密封阀Ⅱ的出料口；搅拌桨与锥形滤网平行，距锥形滤网5－50mm。
所述SO2转化器包括内部充满网状或颗粒状触媒的簇状管道，簇状管道之间由金属陶瓷封装，SO2转化器入口与高温搅拌煅烧窑相通，SO2转化器出口与吸收塔相连，SO2转化器外部设有加热器Ⅱ，通过加热器Ⅱ可将簇状管道环境温度保持在室温至800℃。
所述吸收塔内顶部设有喷淋硫酸的喷头；吸收塔左侧壁下方接近底部设有排液口，所述排液口可与喷头形成回路，排液口上方设有液面指示窗，通过该液面指示窗可以观察吸收塔内部硫酸的液面；吸收塔上方还设有排气口，该排气口与高温搅拌煅烧窑锥形滤网下层左侧的充气口相通。
工作过程：
将高温搅拌煅烧窑通过加热器Ⅰ加热至设定温度后，将硫酸钙粉末通过加料斗加入高温搅拌煅烧窑窑腔，启动搅拌桨的驱动电机，搅拌桨开始工作，使硫酸钙均匀受热，发生分解反应；通过SO2转化器外部的加热器Ⅱ将簇状管道环境温度保持在室温至800℃，再通过锥形滤网的充气口向锥形滤网的气体分配腔内充入体积浓度≥90%的氧气；吸收塔内下部盛有质量浓度大于75%的浓硫酸，通过喷头向吸收塔内喷淋质量浓度大于75%的浓硫酸；由吸收塔的排液口排出的浓硫酸再次进入喷头喷淋，由吸收塔的排气口排出的混合气体（二氧化硫与氧气的混合气）通过锥形滤网的充气口再次通入高温搅拌煅烧窑内循环；反应完成后的残渣通过高温搅拌煅烧窑的出料口排出。
采用本设备，硫酸钙煅烧过程中采用电加热，且引入搅拌装置与充气装置，一方面加快了物料之间的传热速度，另一方面加大了内部物料的反应速率，使硫酸钙的分解反应更充分，内部充满网状或颗粒状触媒的簇状管道可将硫酸钙分解产生的SO2完全转化成SO3；采用喷淋的方式吸收SO3，吸收更充分。
与现有技术相比较，采用本发明之硫酸钙生产硫酸的设备，在整个反应过程中，完全封闭，不引入二次污染杂质，也无有害气体二氧化硫向大气中排放，节能环保，二氧化硫的吸收率基本可以达到100%。
附图说明
图1是利用硫酸钙生产硫酸的设备结构示意图；
（1、高温搅拌煅烧窑；2、SO2转化器；3、吸收塔；4－1、加热器Ⅰ；4－2、加热器Ⅱ；5、隔热层；6、筒体；7、搅拌桨；8、驱动电机；9、锥形滤网；10、网孔；11、加料斗；12-1、密封阀Ⅰ；12-2、密封阀Ⅱ；13、出料口；14、充气口；15、气体分配腔；16、触媒；17、簇状管道；18、入口；19、出口；20、喷头；21、排液口；22、液面指示窗；23、排气口）。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
本实施例之利用硫酸钙生产硫酸的设备，包括高温搅拌煅烧窑1、SO2转化器2和吸收塔3，所述高温搅拌煅烧窑1、SO2转化器2和吸收塔3由下至上纵向排列。
所述高温搅拌煅烧窑1包括筒体6，搅拌桨7，驱动搅拌桨7旋转的驱动电机8，所述筒体6中间嵌有加热器I 4-1、外部设有隔热层5；在筒体6的底部设有锥形滤网9，锥形滤网9的锥角为120°；所述锥形滤网9为双层结构，锥形滤网9的上层均匀分布着网孔10，网孔10为1000目（本实施例中所用硫酸钙粉体的粒径为800目），锥形滤网9的中间为气体分配腔15；锥形滤网9的下层左侧设有充气口14，充气口14与气体分配腔15相通，通过充气口14与气体分配腔15可以向高温搅拌煅烧窑1中通入压力为0.05-0.2MPa的氧气；在筒体6的右侧壁上方设有带密封阀Ⅰ12-1的加料斗11；筒体6的左侧壁下方设有带密封阀Ⅱ12-2的出料口13；搅拌桨7与锥形滤网9平行，与锥形滤网9距离 20mm。
所述SO2转化器2包括内部充满网状或颗粒状触媒16的簇状管道17，簇状管道17之间由金属陶瓷封装，SO2转化器2入口18与高温搅拌煅烧窑1相通，SO2转化器出口19与吸收塔3相连，SO2转化器2外部设有加热器Ⅱ4-2，通过加热器Ⅱ4-2可将簇状管道17环境温度保持在室温至800℃。
所述吸收塔3内下部盛有质量浓度大于75%的浓硫酸，顶部设有喷淋浓硫酸的喷头20；吸收塔3左侧壁下方接近底部设有浓硫酸排液口21，所述排液口21可与喷头20形成回路，排液口21上方设有液面指示窗22，通过该液面指示窗22可以观察吸收塔3内部浓硫酸的液面；吸收塔3上方还设有排气口23，该排气口23与高温搅拌煅烧窑1锥形滤网9下层左侧的充气口14相通。
工作过程如下：
将高温搅拌煅烧窑1通过加热器Ⅰ4-1加热至设定温度后，将硫酸钙粉末通过加料斗11加入高温搅拌煅烧窑1的窑腔，启动搅拌桨7的驱动电机8，搅拌桨7开始工作，使硫酸钙均匀受热，发生分解反应；通过SO2转化器2外部的加热器Ⅱ4-2将簇状管道17环境温度保持在室温至800℃，再通过锥形滤网9的充气口14向锥形滤网9的气体分配腔15内充入体积浓度≥90%的氧气；吸收塔3内下部盛有质量浓度大于75%的浓硫酸，通过喷头20向吸收塔3内喷淋质量浓度大于75%的浓硫酸；由吸收塔3的排液口21排出的浓硫酸再次进入喷头20喷淋，由吸收塔3的排气口23排出的混合气体（二氧化硫与氧气的混合气）通过锥形滤网9的充气口14再次通入高温搅拌煅烧窑1内循环；反应完成后的残渣通过高温搅拌煅烧窑1的出料口13排出。
与现有技术相比较，采用本发明之硫酸钙生产硫酸的设备，在整个反应过程中，完全封闭，不引入二次污染杂质，也无有害气体二氧化硫向大气中排放，节能环保，二氧化硫的吸收率基本可以达到100%。
Claims (4)
1. 一种利用硫酸钙生产硫酸的设备，其特征在于，包括高温搅拌煅烧窑、SO2转化器和吸收塔；所述高温搅拌煅烧窑、SO2转化器、吸收塔由下至上纵向排列；
所述高温搅拌煅烧窑包括筒体，搅拌桨，驱动搅拌桨旋转的驱动电机，所述筒体中间嵌有加热器Ⅰ、外部设有隔热层；在筒体的底部设有锥形滤网，锥形滤网的锥角为90-180°；所述锥形滤网为双层结构，锥形滤网的上层均匀分布着网孔，网孔的直径小于硫酸钙粉体的最小粒径，锥形滤网中间为气体分配腔，锥形滤网的下层左侧设有充气口，充气口与气体分配腔相通；在筒体的右侧壁上方设有带密封阀Ⅰ的加料斗；筒体的左侧壁下方设有带密封阀Ⅱ的出料口；搅拌桨与锥形滤网平行，距锥形滤网5－50mm；
所述SO2转化器包括内部充满网状或颗粒状触媒的簇状管道，簇状管道之间由金属陶瓷封装，SO2转化器入口与高温搅拌煅烧窑相通，SO2转化器出口与吸收塔相连，SO2转化器外部设有加热器Ⅱ；
所述吸收塔内顶部设有喷淋硫酸的喷头；吸收塔左侧壁下方接近底部设有浓硫酸排液口，所述排液口与喷头形成回路，排液口上方设有液面指示窗，通过该液面指示窗观察吸收塔内部硫酸的液面；吸收塔上方还设有排气口，该排气口与高温搅拌煅烧窑滤网下层左侧的充气口相通。
2.根据权利要求1所述的利用硫酸钙生产硫酸的设备，其特征在于，所述锥形滤网的锥角为120－135°。
3.根据权利要求1或2所述的利用硫酸钙生产硫酸的设备，其特征在于，所述滤网网孔的大小为100-3000目。
4.根据权利要求3所述的利用硫酸钙生产硫酸的设备，其特征在于，所述滤网网孔的大小为800－1200目。
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