RU2525555C1 - Method to produce portland cement clinker - Google Patents

Method to produce portland cement clinker Download PDF

Info

Publication number
RU2525555C1
RU2525555C1 RU2013120655/03A RU2013120655A RU2525555C1 RU 2525555 C1 RU2525555 C1 RU 2525555C1 RU 2013120655/03 A RU2013120655/03 A RU 2013120655/03A RU 2013120655 A RU2013120655 A RU 2013120655A RU 2525555 C1 RU2525555 C1 RU 2525555C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
sulfur
raw materials
gases
calciner
separate system
Prior art date
Application number
RU2013120655/03A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Игорь Михайлович Арпишкин
Ильдар Рашидович Хайрудинов
Эльшад Гумерович Теляшев
Борис Семёнович Жирнов
Антон Михайлович Трошин
Original Assignee
Государственное унитарное предприятие "Институт нефтехимпереработки Республики Башкортостан" (ГУП "ИНХП РБ")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное унитарное предприятие "Институт нефтехимпереработки Республики Башкортостан" (ГУП "ИНХП РБ") filed Critical Государственное унитарное предприятие "Институт нефтехимпереработки Республики Башкортостан" (ГУП "ИНХП РБ")
Priority to RU2013120655/03A priority Critical patent/RU2525555C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2525555C1 publication Critical patent/RU2525555C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: construction.SUBSTANCE: method includes heating of cement raw materials in cyclone heat exchangers, ignition in suspended condition in an incinerator, baking into a cement clinker in a rotary baking furnace and then cooling in a fridge with separation of gases produced in cyclone heat exchangers, in the incinerator and baking furnace and their removal via a fan, at the same time the annealed raw material from the incinerator with some gases is removed into a separate system with cyclones and a fan with partial discharge of annealed raw materials from the plant, at the same time discharge of annealed raw materials with some gases into the above separate system is carried out with content of sulphur oxides in gases in the amount of at least 2 vol. % with parallel return of the main part of annealed raw materials into the incinerator and/or baking furnace, besides, the above separate system is additionally equipped with a unit of oxidation of sulphur dioxide into sulphur trioxide and a unit of sulphuric acid production from sulphur trioxide, and fuel in the baking furnace is sulphury or high-sulphur hydrocarbon fuel.EFFECT: simultaneous production of a target product and sulphuric acid from raw materials with low sulphur content, reduced extent of alkaline and sulphuric clogging of plant equipment.5 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано для производства портландцементного клинкера и серной кислоты.The invention relates to the building materials industry and can be used for the production of Portland cement clinker and sulfuric acid.

Известен способ получения цементного клинкера по гипсо-сернокислотному методу с одновременным получением из диоксида серы серной кислоты. В известном способе природный ангидрит-безводный сульфат кальция, как носитель CaO и SO3, заменяют частично (на 5-80%) на образующиеся при обессеривании дымовых газов отходы, содержащие сульфит кальция - CaSO3, а на сырьевую смесь на входе во вращающуюся печь обжига разбрызгивают отходы серной кислоты в количестве, обеспечивающем мольное отношение H2SO4:CaSO3 от 0,2 до 1,0. Для реализации предлагаемого способа рекомендуется использовать отходы, образующиеся при обессеривании дымовых газов с содержанием 21-80% CaSO3 и 5-20% CaSO4, и отходы серной кислоты с содержанием 78-100% H2SO4 (Пат. ГДР №294009, МКИ5 C04B 7/48, C04B 7/04, заявл. 20.11.89, опубл. 14.09.91).A known method of producing cement clinker according to the gypsum-sulfuric acid method with the simultaneous production of sulfuric acid from sulfur dioxide. In the known method, natural anhydrite-anhydrous calcium sulfate, as a carrier of CaO and SO 3 , is partially replaced (by 5-80%) with waste containing calcium sulfite — CaSO 3 generated during the desulfurization of flue gases, and with the feed mixture at the inlet to the rotary kiln roasting spray sulfuric acid waste in an amount providing a molar ratio of H 2 SO 4 : CaSO 3 from 0.2 to 1.0. To implement the proposed method, it is recommended to use the waste generated during the desulfurization of flue gases with a content of 21-80% CaSO 3 and 5-20% CaSO 4 , and waste sulfuric acid with a content of 78-100% H 2 SO 4 (Pat. GDR No. 294009, MKI 5 C04B 7/48, C04B 7/04, claimed 20.11.89, published 14.09.91).

Известен способ получения цементного клинкера и газов, содержащих SO2 с получением серной кислоты по гипсо-сернокислотному способу, в котором часть природного ангидрита заменяют на промышленные сульфитсодержащие отходы, образующиеся при обессеривании дымовых газов абсорбционным способом и содержащие 35-80% CaSO3 и 5-20% CaSO4 (Пат. ГДР №289036, МКИ5 C04B 7/44, C04B 7/04, заявл. 20.11.89,опубл. 18.4.91).A known method of producing cement clinker and gases containing SO 2 to produce sulfuric acid using the gypsum-sulfuric acid method, in which part of the natural anhydrite is replaced by industrial sulfite-containing wastes generated by desulfurization of flue gases by an absorption method and containing 35-80% CaSO 3 and 5- 20% CaSO 4 (Pat. GDR No. 289036, MKI 5 C04B 7/44, C04B 7/04, decl. 20.11.89, publ. 18.4.91).

Основным недостатком вышеуказанных способов является то, что серная кислота может быть получена только при использовании сырья с высоким (свыше 10%) содержанием серы - гипс, фосфогипс, другие сульфаты, сульфиды и сульфиты, пригодные в качестве сырья для производства клинкера.The main disadvantage of the above methods is that sulfuric acid can only be obtained using raw materials with a high (over 10%) sulfur content - gypsum, phosphogypsum, other sulfates, sulfides and sulfites, suitable as raw materials for the production of clinker.

Известен способ изготовления портландцементного клинкера, принятый в качестве прототипа, в котором цементные сырьевые материалы предварительно подогревают в преднагревателе (система циклонных теплообменников), прокаливают во взвешенном состоянии горячими газами в печи прокаливания (кальцинатор), обжигают в цементный клинкер во вращающейся печи обжига и затем охлаждают в холодильнике. Некоторое количество прокаленного сырьевого материала с высоким содержанием оксида кальция (CaO) извлекают через стадию прокаливания посредством дополнительного циклона разделения от газов и получают в чистом виде в смеси с небольшим количеством оксидов щелочных металлов. Газы отводят из дополнительного циклона разделения через отдельную систему, содержащую вентилятор (Пат. РФ №2387606 (фиг.2), МПК C04D 7/36, F27B 7/20, оп.27.04.2010).A known method of manufacturing a Portland cement clinker, adopted as a prototype, in which cement raw materials are preheated in a preheater (cyclone heat exchanger system), are calcined in suspension by hot gases in an annealing furnace (calciner), calcined in a cement clinker in a rotary kiln and then cooled in the fridge. A certain amount of calcined raw material with a high content of calcium oxide (CaO) is recovered through the calcination step by means of an additional gas separation cyclone and is obtained in pure form in a mixture with a small amount of alkali metal oxides. Gases are removed from the additional separation cyclone through a separate system containing a fan (Pat. RF No. 2387606 (FIG. 2), IPC C04D 7/36, F27B 7/20, op. 27.04.2010).

Известный способ направлен на снижение щелочного засорения оборудования установки и не используется для получения одновременно с цементным клинкером серной кислоты.The known method is aimed at reducing alkaline clogging of the equipment of the installation and is not used to obtain simultaneously with cement clinker sulfuric acid.

Кроме того, остается повышенный риск сернокислотного и щелочного засорения системы циклоны - печь прокаливания - вращающаяся печь обжига - холодильник, так как оксиды серы и соединения щелочных металлов, образующиеся в печи обжига, в дальнейшем сорбируются введенными в газовый поток цементными сырьевыми материалами, на которые также осаждаются соединения щелочных металлов с дальнейшим возвратом всего вышеперечисленного в систему циклонные теплообменники - печь прокаливания - вращающаяся печь обжига - холодильник.In addition, there remains an increased risk of sulfuric acid and alkaline clogging of the system cyclones - annealing furnace - a rotary kiln - a refrigerator, since sulfur oxides and alkali metal compounds formed in the kiln are subsequently sorbed by cement raw materials introduced into the gas stream, which also compounds of alkali metals are deposited with a further return of all of the above to the system cyclone heat exchangers - calcination furnace - rotary kiln - refrigerator.

Задачей настоящего изобретения является получение клинкера из малосернистого сырья и, одновременно, серной кислоты из серы сырья и топлива, регулирование степени щелочного и серно-кислотного засорения оборудования при использовании в качестве топлива печи обжига сернистых или высокосернистых углеводородов.The objective of the present invention is to obtain clinker from low-sulfur raw materials and, at the same time, sulfuric acid from sulfur, raw materials and fuels, control the degree of alkaline and sulfuric acid clogging of equipment when using a kiln of sulfur or high-sulfur hydrocarbons as a furnace.

Указанная задача решается в способе получения портландцементного клинкера, в котором цементные сырьевые материалы предварительно подогревают в циклонных теплообменниках, прокаливают во взвешенном состоянии в кальцинаторе, обжигают в цементный клинкер во вращающейся печи обжига и затем охлаждают в холодильнике с отделением газов, образующихся в циклонных теплообменниках, в кальцинаторе и печи обжига и отводом их через вентилятор, при этом прокаленный сырьевой материал из кальцинатора с частью газов отводят в отдельную систему с циклонами и вентилятором с частичным выводом прокаленных сырьевых материалов из установки, согласно изобретению, отвод прокаленных сырьевых материалов совместно с частью газов в вышеупомянутую отдельную систему осуществляют при содержании оксидов серы в газах в количестве не менее 2% об. с возвратом при этом основной части прокаленных сырьевых материалов в кальцинатор и/или обжиговую печь, причем вышеупомянутая отдельная система дополнительно оборудована узлом окисления диоксида серы в триоксид серы и узлом получения серной кислоты из триоксида серы, а в качестве топлива в печи обжига используют сернистое или высокосернистое углеводородное топливо.This problem is solved in a method for producing Portland cement clinker, in which cement raw materials are preheated in cyclone heat exchangers, calcined in suspension in a calciner, calcined in a cement clinker in a rotary kiln, and then cooled in a refrigerator with the separation of gases generated in cyclone heat exchangers in calcinator and kiln and their removal through the fan, while the calcined raw material from the calciner with part of the gases is taken into a separate system with a cycle us and a fan with a partial terminal calcined raw materials from the plant according to the invention, removal of the calcined raw materials together with a part of the gases into the above separate system is carried out when the content of sulfur oxides in the gas in an amount of not less than 2 vol%. with the return of the main part of the calcined raw materials to the calciner and / or kiln, the above-mentioned separate system is additionally equipped with a unit for oxidizing sulfur dioxide into sulfur trioxide and a unit for producing sulfuric acid from sulfur trioxide, and sulfur or high sulfur is used as fuel in the kiln hydrocarbon fuel.

Температура в кальцинаторе составляет 700-950°C, а в печи обжига -1450°C.The temperature in the calciner is 700-950 ° C, and in the kiln -1450 ° C.

В качестве сернистого или высокосернистого углеводородного топлива целесообразно применять нефтяной кокс с содержанием серы до 10% масс.As a sulfur or high sulfur hydrocarbon fuel, it is advisable to use petroleum coke with a sulfur content of up to 10% of the mass.

Окисление диоксида серы (SO2) в триоксид серы (SO3) проводят в реакторе на ванадиевых или платиновых катализаторах.The oxidation of sulfur dioxide (SO 2 ) to sulfur trioxide (SO 3 ) is carried out in a reactor using vanadium or platinum catalysts.

Серную кислоту получают из триоксида серы (SO3) путем абсорбции и/или конденсации.Sulfuric acid is obtained from sulfur trioxide (SO 3 ) by absorption and / or condensation.

Отвод прокаленных сырьевых материалов совместно с частью газов в вышеупомянутую отдельную систему при содержании оксидов серы в газах в количестве не менее 2% об. в отдельную систему, оборудованную специальными узлами, дает возможность получить вместе с целевым продуктом - портландцементным клинкером серную кислоту, а также регулировать степень кислотного засорения.The removal of calcined raw materials together with part of the gases into the aforementioned separate system with a content of sulfur oxides in gases in an amount of at least 2% vol. into a separate system equipped with special units, it makes it possible to obtain sulfuric acid together with the target product - Portland cement clinker, and also to regulate the degree of acid clogging.

Использование в качестве топлива в печи обжига сернистого кокса с содержанием серы до 10% позволяет получить при его сжигании дополнительное количество оксидов серы, необходимых для получения серной кислоты.The use of sulfur coke with a sulfur content of up to 10% as a fuel in the kiln makes it possible to obtain additional amounts of sulfur oxides required to produce sulfuric acid when it is burned.

На чертеже показана принципиальная схема изготовления портландцементного клинкера с одновременным получением серной кислоты из малосернистого сырья, где 1 - дробилка, 2 - силосы для корректировки состава, 3, 4, 5, 6 - циклонные теплообменники, 7 - вентилятор, 8 - печь прокаливания (кальцинатор), 9 - печь обжига с линиями 10 подачи топлива и окислителя, 11 - холодильник, 12 - линия вывода прокаленных сырьевых материалов с установки, 13 - линия возврата прокаленных сырьевых материалов обратно в кальцинатор или печь обжига, 14, 15, 16 - циклоны-осадители пыли, 17 - фильтр-осадитель пыли; 18 - теплообменник (котел-утилизатор), возможно, совместно с фильтром, 19 - вентилятор, 20 - линия вывода дымовых газов, 21 - реактор с катализатором для получения триоксида серы, 22 - абсорбер или конденсатор для получения серной кислоты.The drawing shows a schematic diagram of the manufacture of Portland cement clinker with the simultaneous production of sulfuric acid from low-sulfur raw materials, where 1 - crusher, 2 - silos for adjusting the composition, 3, 4, 5, 6 - cyclone heat exchangers, 7 - fan, 8 - calcination furnace (calciner ), 9 - a calcination furnace with lines 10 for supplying fuel and an oxidizing agent, 11 - a refrigerator, 12 - a line for outputting calcined raw materials from the installation, 13 - a line for returning calcined raw materials back to the calciner or a calcining furnace, 14, 15, 16 - cyclones - dust precipitators, 17 - f dust filter precipitator; 18 - a heat exchanger (recovery boiler), possibly together with a filter, 19 - a fan, 20 - a flue gas exhaust line, 21 - a reactor with a catalyst for producing sulfur trioxide, 22 - an absorber or condenser for producing sulfuric acid.

Способ осуществляют следующим образом.The method is as follows.

Исходное малосернистое сырье - известняк или другой кальцийсодержащий материал с содержанием серы 4% совместно с глиной подвергают предварительному дроблению и размолу сырьевых компонентов с последующей сушкой и подогревом в дробилке 1 с одновременным или последующем дроблением и измельчением. Затем сырьевые материалы направляют в виде тонкодисперсного порошка - сырьевой муки в железобетонные силосы 2, где производят корректировку ее состава до заданных параметров и гомогенизацию перемешиванием сжатым воздухом.The initial low-sulfur raw material — limestone or other calcium-containing material with a sulfur content of 4%, together with clay is subjected to preliminary crushing and grinding of raw materials, followed by drying and heating in crusher 1 with simultaneous or subsequent crushing and grinding. Then the raw materials are sent in the form of fine powder - raw flour to reinforced concrete silos 2, where they are adjusted to its specified parameters and homogenized by mixing with compressed air.

Далее однородную, тонкоизмельченную смесь подвергают предварительному подогреву до 600-800°C в циклонных теплообменниках 3, 4, 5, 6 с последующим кальцинированием в кальцинаторе 8, где сырьевая смесь нагревается до 700-1000°C, подвергаясь при этом дегидратации и декарбонизации.Next, a homogeneous, finely ground mixture is preheated to 600-800 ° C in cyclone heat exchangers 3, 4, 5, 6, followed by calcination in calciner 8, where the raw material mixture is heated to 700-1000 ° C, undergoing dehydration and decarbonization.

Затем полученную сырьевую смесь обжигают в цементный клинкер в печи обжига 9 при температуре до 1450°C, в которую с другого конца в противотоке по линии 10 подают сернистый кокс с содержанием серы около 4% и воздух. Полученный клинкер затем охлаждают в холодильнике 11. При этом в печи 9 при температуре до 1450°C происходит образование оксидов серы, в основном, SO2 и, частично, SO3.Then, the resulting raw material mixture is calcined in a cement clinker in a kiln 9 at temperatures up to 1450 ° C, to which sulfur coke with a sulfur content of about 4% and air are fed from the other end in countercurrent through line 10. The resulting clinker is then cooled in the refrigerator 11. In this case, in the furnace 9 at the temperature of up to 1450 ° C, sulfur oxides, mainly SO 2 and, partially, SO 3 are formed .

Оксиды серы вместе с дымовыми газами выносятся из печи обжига 9 в кальцинатор 8 и циклонные теплообменники 3, 4, 5, 6, где связываются с оксидами Ca, Na, K с образованием соответствующих сульфатов и сульфитов и осаждаются на исходные сырьевые материалы. Так как оксиды Na и K при температурах выше 1350°C способны возгоняться, то они также вместе с дымовыми газами выносятся из печи обжига 9 в кальцинатор 8 и циклонные теплообменники 3, 4, 5, 6, где оседают на сырьевые материалы и затем возвращаются в печь обжига. Далее дымовые газы отдувают вентилятором 7 в линию вывода дымовых газов 20. Таким образом, в дымовых газах присутствует только незначительное количество серы от ее общего количества, поступившей с топливом, и, частично, с сырьем. Остальная, большая часть серы и ее соединений, а также соединений щелочных металлов, не выносится из системы циклонные теплообменники 3, 4, 5, 6 - кальцинатор 8 - вращающаяся печь обжига 9, а опять поступает через кальцинатор 8 во вращающуюся печь обжига 9, добавляясь к тому количеству серы и щелочных металлов, которое вновь поступает с сернистым коксом по линии 10 и с исходным сырьем через циклонные теплообменники 3, 4, 5, 6 (внутренний кругооборот). Таким образом, происходит накопление серы и соединений щелочных металлов в системе циклонные теплообменники 3, 4, 5, 6 - кальцинатор 8 - вращающаяся печь обжига 9.Sulfur oxides together with flue gases are removed from the kiln 9 to calciner 8 and cyclone heat exchangers 3, 4, 5, 6, where they bind to Ca, Na, K oxides with the formation of the corresponding sulfates and sulfites and are deposited on the starting raw materials. Since Na and K oxides can be sublimated at temperatures above 1350 ° C, they are also taken out from the kiln 9 to calciner 8 and cyclone heat exchangers 3, 4, 5, 6 together with flue gases, where they settle onto raw materials and then return to kiln. Further, the flue gases are blown off by the fan 7 to the flue gas exhaust line 20. Thus, only a small amount of sulfur is present in the flue gases from its total amount supplied with the fuel and, in part, with the feed. The rest, most of the sulfur and its compounds, as well as alkali metal compounds, are not removed from the system by cyclone heat exchangers 3, 4, 5, 6 — calciner 8 — rotary kiln 9, and again through calciner 8 enter the rotary kiln 9, adding to the amount of sulfur and alkali metals, which again comes with sulfur coke through line 10 and with the feedstock through cyclonic heat exchangers 3, 4, 5, 6 (internal circuit). Thus, the accumulation of sulfur and alkali metal compounds in the system of cyclone heat exchangers 3, 4, 5, 6 - calciner 8 - rotary kiln 9.

В газах, выходящих из циклонных теплообменников 3, 4, 5, 6 и отдуваемых вентилятором 7 по линии 20, оксиды серы практически отсутствуют, здесь присутствуют углекислый газ, кислород, азот.In the gases leaving the cyclone heat exchangers 3, 4, 5, 6 and blown by the fan 7 along line 20, sulfur oxides are practically absent; carbon dioxide, oxygen, and nitrogen are present here.

После накопления как минимум 2% об. оксидов серы, что происходит примерно на 5-20-м круге обращения серы во внутреннем кругообороте при использовании в качестве топлива сернистого кокса с содержанием серы около 4% масс., осуществляют отвод дымовых газов из кальцинатора 8 в отдельную систему, содержащую циклоны 14, 15, 16 с линией 13 возврата осажденной пыли прокаленных частиц сырья в кальцинатор 8 и линией 12 вывода части осажденной пыли защелоченных прокаленных частиц сырья с установки, фильтр-осадитель 17, охладитель 18 и вентилятор 19, реактор с катализатором 21 и конденсатор или абсорбер серной кислоты 22. Вывод основного потока дымовых газов, не содержащих оксидов серы, осуществляется по линии 20. Отдуваемый из кальцинатора или обжиговой печи поток газов освобождается от твердых частичек осажденной пыли в циклонах 14, 15, 16, которые затем опять направляются в систему обжиговая печь 9 - кальцинатор 8 - циклонные теплообменники 3, 4, 5, 6 по линии возврата 13, частично осажденная пыль выводится с установки по линии 12, регулируя, таким образом, степень щелочного засорения. Газы, отдуваемые вентилятором 19 отдельной системы, через фильтр направляют в реактор 21 для проведения реакции окисления SO2 в SO3 на ванадиевом или платиновом катализаторе. Далее продукт окисления поступает в конденсатор или абсорбер 22 для получения серной кислоты.After accumulation of at least 2% vol. sulfur oxides, which occurs on the approximately 5-20th circle of sulfur circulation in the internal circuit when using sulfur coke with a sulfur content of about 4 wt% as fuel, exhaust flue gases from calciner 8 into a separate system containing cyclones 14, 15 , 16 with a line 13 for returning deposited dust of calcined raw material particles to the calciner 8 and a line 12 for outputting a part of deposited dust for alkalized calcined raw material particles from the installation, a filter precipitator 17, a cooler 18 and a fan 19, a reactor with a catalyst 21 and a condenser or abs ber of sulfuric acid 22. The main stream of flue gases containing no sulfur oxides is withdrawn via line 20. The gas stream blown from the calciner or kiln is freed of solid particles of precipitated dust in cyclones 14, 15, 16, which are then sent back to the kiln system furnace 9 - calciner 8 - cyclone heat exchangers 3, 4, 5, 6 along the return line 13, partially precipitated dust is removed from the installation via line 12, thus regulating the degree of alkaline clogging. The gases blown away by the fan 19 of a separate system are sent through a filter to the reactor 21 to carry out the oxidation of SO 2 to SO 3 on a vanadium or platinum catalyst. Next, the oxidation product enters the condenser or absorber 22 to produce sulfuric acid.

Отвод прокаленных сырьевых материалов вместе с газами в отдельную систему из кальцинатора или печи обжига позволяет, в основном, регулировать количество оксидов серы и, дополнительно, щелочей (через вывод прокаленного материала с установки по линии 12), которые накапливаются в системе циклонные теплообменники 3, 4, 5, 6 - кальцинатор 8 - вращающаяся печь обжига 9, тем самым регулируя в сторону уменьшения степень ее засорения, что позволяет накопить достаточное количество SO2 для окисления его до SO3 на платиновом или ванадиевом катализаторе.The removal of the calcined raw materials together with the gases into a separate system from the calciner or the kiln allows you to mainly control the amount of sulfur oxides and, in addition, alkalis (through the output of the calcined material from the unit via line 12), which are accumulated in the system by cyclone heat exchangers 3, 4 , 5, 6 - calciner 8 - rotary kiln 9, thereby controlling the degree of clogging downward, which allows accumulating a sufficient amount of SO 2 to oxidize it to SO 3 on a platinum or vanadium catalyst.

Ниже приведен расчетный пример осуществления предлагаемого способа изготовления портландцементного клинкера с одновременным получением серной кислоты.The following is a calculated example of the implementation of the proposed method for the manufacture of Portland cement clinker with the simultaneous production of sulfuric acid.

Пусть с сырьевой смесью (CaCO3 с глиной с содержанием серы 0,44% мас.) для производства клинкера вносится 11 г SO3 на 1 кг клинкера.Suppose that with a raw mixture (CaCO 3 with clay with a sulfur content of 0.44% wt.) For the production of clinker, 11 g of SO 3 per 1 kg of clinker is added.

Также во вращающуюся печь вместе с сырьевой мукой поступают оксиды щелочных металлов: 10 г K2O на 1 кг клинкера и 2 г Na2O на 1 кг клинкера, которые, подобно оксидам серы участвуют во внутреннем кругообороте во вращающейся печи с циклонными теплообменниками.Alkali metal oxides also enter the rotary kiln together with raw flour: 10 g K 2 O per 1 kg of clinker and 2 g Na 2 O per 1 kg of clinker, which, like sulfur oxides, participate in the internal circuit in a rotary kiln with cyclone heat exchangers.

В пересчете на 100 г топлива (отношение нефтяной кокс/клинкер=1/5) с сырьем в процесс производства клинкера с сырьевой смесью поступит 5,5 г SO3 или 2,2 г серы.In terms of 100 g of fuel (petroleum coke / clinker ratio = 1/5) with raw materials, 5.5 g of SO 3 or 2.2 g of sulfur will enter the clinker production process with the raw mixture.

В пересчете на 100 г топлива (отношение нефтяной кокс/клинкер=1/5) с сырьем в процесс производства клинкера с сырьевой смесью поступит около 5 г K2O и 1 г Na2O.In terms of 100 g of fuel (petroleum coke / clinker ratio = 1/5) with raw materials, about 5 g of K 2 O and 1 g of Na 2 O will go into the production of clinker with the raw mix.

В качестве топлива для печи обжига взято 100 г нефтяного кокса с теплотворной способностью 34903 кДж/кг, содержащего 89% мас., углерода, 4% мас., водорода, 4% мас., серы, остальное зола, азот, кислород. Отношение топливо: клинкер составляет 1:5.As fuel for the kiln, 100 g of petroleum coke with a calorific value of 34903 kJ / kg, containing 89% wt., Carbon, 4% wt., Hydrogen, 4% wt., Sulfur, the rest is ash, nitrogen, oxygen. The fuel: clinker ratio is 1: 5.

Тогда имеем в 100 г топлива 89 г углерода, 4 г водорода и 4 г серы, а общее количество серы в процессе составит 6,2 г.Then we have 89 g of carbon, 4 g of hydrogen and 4 g of sulfur in 100 g of fuel, and the total amount of sulfur in the process will be 6.2 g.

Известно, что масса протона 1,673×10-24 г, масса нейтрона 1,675×10-24 г, масса электрона 9,109×10-28 г, без учета дефекта массы:It is known that the proton mass is 1.673 × 10 -24 g, the neutron mass is 1.675 × 10 -24 g, the electron mass is 9.109 × 10 -28 g, excluding the mass defect:

- атомная масса углерода 12 а.е.м. или 20,0934×10-24 г;- atomic mass of carbon 12 amu or 20.0934 x 10 -24 g;

- атомная масса водорода 1 а.е.м. или 1,674×10-24 г;- the atomic mass of hydrogen is 1 amu or 1.674 x 10 -24 g;

- атомная масса серы 32 а.е.м. или 53,5825×10-24 г.- atomic mass of sulfur 32 amu or 53.5825 × 10 -24 g.

Тогда в 6,2 г серы будет 0,1157×1024 атомов серы, в 89 г углерода будет 4,4293×1024 атомов углерода, а в 4 г водорода будет 2,3895×1024 атомов водорода.Then in 6.2 g of sulfur there will be 0.1157 × 10 24 sulfur atoms, in 89 g of carbon there will be 4.4293 × 10 24 carbon atoms, and in 4 g of hydrogen there will be 2.3895 × 10 24 hydrogen atoms.

Таким образом, при сжигании 100 г нефтяного кокса в стехиометрическом количестве кислорода при обжиге клинкера получается 4,4293×1024 молекул CO2, 1,1947×1024 молекул H2O и 0,1157×1024 молекул SO2, или всего молекул 5,7397×1024.Thus, when 100 g of petroleum coke is burned in a stoichiometric amount of oxygen during clinker burning, 4.4293 × 10 24 molecules of CO 2 , 1.1947 × 10 24 molecules of H 2 O and 0.1157 × 10 24 molecules of SO 2 , or all molecules 5.7397 × 10 24 .

Таким образом, концентрация SO2 в дымовых газах без учета азота составит около 2,01% об. (мол.), концентрация CO2 составит 77,17% об. (мол.), концентрация H2O составит 20,82% об. (мол.). При этом расходуется 5,14235×1024 молекул кислорода.Thus, the concentration of SO 2 in flue gases excluding nitrogen will be about 2.01% vol. (mol.), the concentration of CO 2 will be 77.17% vol. (mol.), the concentration of H 2 O will be 20.82% vol. (mol.). In this case, 5.14235 × 10 24 oxygen molecules are consumed.

При окислении воздухом вместе с кислородом воздуха придет еще около 20×1024 молекул азота и молекул кислорода на доокисление SO2 до SO3 на катализаторе.During air oxidation, along with atmospheric oxygen, about 20 × 10 24 nitrogen molecules and oxygen molecules will come to further oxidize SO 2 to SO 3 on the catalyst.

Итого после сжигания топлива, с учетом азота воздуха, в дымовых газах будет около 25,7397×1024 молекул газа.In total, after burning fuel, taking into account air nitrogen, there will be about 25.7397 × 10 24 gas molecules in flue gases.

Тогда при сжигании топлива в стехиометрическом количестве воздуха концентрация SO2 в дымовых газах составит около 0,45% об.Then, when burning fuel in a stoichiometric amount of air, the concentration of SO 2 in flue gases will be about 0.45% vol.

С учетом оксидов щелочных металлов материальный баланс получается следующим образом:Taking into account alkali metal oxides, the material balance is obtained as follows:

- атомная масса кислорода 16 а.е.м. или 26,784×10-24 г;- the atomic mass of oxygen is 16 amu or 26.784 x 10 -24 g;

- атомная масса калия 39 а.е.м. или 65,286×10-24 г;- atomic mass of potassium 39 amu or 65.286 x 10 -24 g;

- атомная масса натрия 23 а.е.м. или 38,502×10-24 г.- atomic mass of sodium 23 amu or 38.502 × 10 -24 g.

Тогда молекулярная масса оксида калия составит 94 а.е.м. или 157,356×10-24 г, молекулярная масса оксида натрия составит 62 а.е.м. или 103,788×10-24 г. В 5-ти граммах K2O будет 0,0318×1024 молекул оксида калия.Then the molecular weight of potassium oxide will be 94 amu or 157.356 × 10 -24 g, the molecular weight of sodium oxide will be 62 amu or 103.788 × 10 -24 g. In 5 grams of K 2 O there will be 0.0318 × 10 24 molecules of potassium oxide.

В 1 г Na2O будет 0,0096×1024 молекул оксида натрия.In 1 g of Na 2 O will be 0.0096 × 10 24 molecules of sodium oxide.

Всего оксидов щелочных металлов будет 0,0414×1024 молекул.Total alkali metal oxides will be 0.0414 × 10 24 molecules.

Так как с топливом и сырьем в пересчете на 100 г сернистого топлива поступает 0,1157×1024 молекул (атомов) серы, и, учитывая, что одна молекула серы в составе ди- или триоксида серы вступает в реакцию с одной молекулой оксида Na2O или K2O и образовавшиеся вещества выводятся в твердой форме, то после связывания серы оксидами щелочных металлов в дымовых газах остается 0,0743×1024 молекул оксидов серы, или 0,29% об., учитывая, что молекулы воды, азота и углекислого газа выводятся с дымовыми газами, то концентрация оксидов серы на 20-м круге внутреннего обращения составит 5,78% об. или 1,486×1024 молекул и 1,1947×1024 молекул воды, что в результате дает 124%-ный олеум. Так как выводить из системы можно только то количество атомов серы, которое в нее поступает - 0,1157×1024 молекул (атомов) серы или 0,0743×1024 молекул оксидов серы после их соединения с оксидами щелочей (20-я часть), и, соответственно, 0,06×1024 молекул воды (20-я часть), то дополнительно будем получать 11,76 г 124%-ного олеума из 0,0143×1024 молекул SO3 (1,92 г) и 0,06×1024 молекул H2SO4, (9,8 г).Since 0.1157 × 10 24 sulfur molecules (atoms) are supplied with fuel and raw materials in terms of 100 g of sulfur dioxide, and, given that one sulfur molecule in the composition of sulfur dioxide or trioxide reacts with one molecule of Na 2 oxide O or K 2 O and the resulting substances are excreted in solid form, then, after sulfur is bound by alkali metal oxides, 0.0743 × 10 24 molecules of sulfur oxides, or 0.29% vol., Remain in the flue gas, given that water, nitrogen and carbon dioxide are removed with flue gases, then the concentration of sulfur oxides on the 20th circle of internal circulation will be 5.78% vol. or 1.486 × 10 24 molecules and 1.1947 × 10 24 water molecules, which results in a 124% oleum. Since it is possible to deduce from the system only the number of sulfur atoms that enter it - 0.1157 × 10 24 molecules (atoms) of sulfur or 0.0743 × 10 24 molecules of sulfur oxides after they are combined with alkali oxides (20th part) , and, accordingly, 0.06 × 10 24 water molecules (20th part), we will additionally receive 11.76 g of 124% oleum from 0.0143 × 10 24 SO 3 molecules (1.92 g) and 0.06 × 10 24 molecules of H 2 SO 4 , (9.8 g).

Суммарно получаем 0,5 кг клинкера и 11,76 г 124%-ного олеума.In total, we obtain 0.5 kg of clinker and 11.76 g of 124% oleum.

Пример показывает, что с учетом наличия оксидов щелочных металлов в сырье, накопление оксидов серы в дымовых газах в количестве, достаточном для реализации реакции окисления диоксида серы (SO2) в триоксид серы (SO3) на катализаторе, наступит, например, на 20-м круге обращения серы, ее оксидов и оксидов щелочных металлов во внутреннем кругообороте во вращающейся печи с циклонными теплообменниками.The example shows that, taking into account the presence of alkali metal oxides in the feedstock, the accumulation of sulfur oxides in flue gases in an amount sufficient to implement the oxidation of sulfur dioxide (SO 2 ) to sulfur trioxide (SO 3 ) on the catalyst will occur, for example, at 20- m circulation circle of sulfur, its oxides and alkali metal oxides in the internal circuit in a rotary kiln with cyclone heat exchangers.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет получить одновременно с целевым продуктом - портландцементным клинкером серную кислоту (олеум) из сырья с незначительным содержанием серы с использованием в качестве топлива сернистого или высокосернистого нефтяного кокса, а также регулировать степень щелочного и сернокислотного засорения оборудования установки.Thus, the present invention allows to obtain simultaneously with the target product - Portland cement clinker sulfuric acid (oleum) from raw materials with low sulfur content using sulfur or high sulfur petroleum coke as fuel, as well as adjust the degree of alkaline and sulfuric acid blockage of the plant equipment.

Claims (5)

1. Способ получения портландцементного клинкера, в котором цементные сырьевые материалы предварительно подогревают в циклонных теплообменниках, прокаливают во взвешенном состоянии в кальцинаторе, обжигают в цементный клинкер во вращающейся печи обжига и затем охлаждают в холодильнике с отделением газов, образующихся в циклонных теплообменниках, в кальцинаторе и печи обжига и отводом их через вентилятор, при этом прокаленный сырьевой материал из кальцинатора с частью газов отводят в отдельную систему с циклонами и вентилятором с частичным выводом прокаленных сырьевых материалов из установки, отличающийся тем, что отвод прокаленных сырьевых материалов с частью газов в вышеупомянутую отдельную систему осуществляют при содержании оксидов серы в газах в количестве не менее 2% об. с возвратом при этом основной части прокаленных сырьевых материалов в кальцинатор и/или обжиговую печь, причем вышеупомянутая отдельная система дополнительно оборудована узлом окисления диоксида серы в триоксид серы и узлом получения серной кислоты из триоксида серы, а в качестве топлива в печи обжига используют сернистое или высокосернистое углеводородное топливо.1. A method of obtaining a Portland cement clinker in which cement raw materials are preheated in cyclone heat exchangers, calcined in suspension in a calciner, calcined in a cement clinker in a rotary kiln and then cooled in a refrigerator with the separation of gases generated in cyclone heat exchangers in a calciner and kilns and their removal through the fan, while the calcined raw material from the calciner with part of the gases is diverted to a separate system with cyclones and a fan from part the initial conclusion of the calcined raw materials from the installation, characterized in that the removal of the calcined raw materials with part of the gases into the aforementioned separate system is carried out at a sulfur oxide content of at least 2% vol. with the return of the main part of the calcined raw materials to the calciner and / or kiln, the above-mentioned separate system is additionally equipped with a unit for oxidizing sulfur dioxide into sulfur trioxide and a unit for producing sulfuric acid from sulfur trioxide, and sulfur or high sulfur is used as fuel in the kiln hydrocarbon fuel. 2. Способ получения по п.1, отличающийся тем, что температура в кальцинаторе составляет 700-950°C, а в печи обжига - 1450°C.2. The production method according to claim 1, characterized in that the temperature in the calciner is 700-950 ° C, and in the kiln - 1450 ° C. 3. Способ получения по п.1, отличающийся тем, что в качестве сернистого или высокосернистого углеводородного топлива используют нефтяной кокс с содержанием серы до 10% мас.3. The production method according to claim 1, characterized in that petroleum coke with a sulfur content of up to 10% wt. Is used as sulfur or high-sulfur hydrocarbon fuel. 4. Способ получения по п.1, отличающийся тем, что окисление диоксида серы (SO2) в триоксид серы (SO3) проводят в реакторе на ванадиевых или платиновых катализаторах.4. The production method according to claim 1, characterized in that the oxidation of sulfur dioxide (SO 2 ) to sulfur trioxide (SO 3 ) is carried out in a reactor using vanadium or platinum catalysts. 5. Способ получения по п.1, отличающийся тем, что серную кислоту получают из триоксида серы путем абсорбции и/или конденсации. 5. The production method according to claim 1, characterized in that sulfuric acid is obtained from sulfur trioxide by absorption and / or condensation.
RU2013120655/03A 2013-05-06 2013-05-06 Method to produce portland cement clinker RU2525555C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013120655/03A RU2525555C1 (en) 2013-05-06 2013-05-06 Method to produce portland cement clinker

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013120655/03A RU2525555C1 (en) 2013-05-06 2013-05-06 Method to produce portland cement clinker

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2525555C1 true RU2525555C1 (en) 2014-08-20

Family

ID=51384525

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013120655/03A RU2525555C1 (en) 2013-05-06 2013-05-06 Method to produce portland cement clinker

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2525555C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2574795C1 (en) * 2014-11-25 2016-02-10 Государственное унитарное предприятие "Институт нефтехимпереработки Республики Башкортостан" (ГУП "ИНХП РБ") Method to produce portland cement clinker (versions)
RU2686759C1 (en) * 2018-02-21 2019-04-30 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" Method for combined production of cement clinker and sulfurous gas

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1426450A3 (en) * 1985-01-11 1988-09-23 Фоест-Альпине Аг (Фирма) Method of producing cement clinker
DD289036A5 (en) * 1989-11-20 1991-04-18 Univ Halle Wittenberg METHOD OF CEMENT LINKERS AND SO LOW 2-STROKEN GASES
SU1763833A1 (en) * 1990-07-20 1992-09-23 Государственный Всесоюзный Институт По Проектированию И Научно-Исследовательским Работам "Южгипроцемент" Device for burning cement clinker
RU2370442C2 (en) * 2004-04-16 2009-10-20 Эф-ЭлСМИДТ А/С METHOD AND DEVICE FOR HYDRATION OF CaO CONTAINING MATERIAL IN FORM OF PARTICLES OR POWDER, HYDRATED PRODUCT AND USE OF HYDRATED PRODUCT

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1426450A3 (en) * 1985-01-11 1988-09-23 Фоест-Альпине Аг (Фирма) Method of producing cement clinker
DD289036A5 (en) * 1989-11-20 1991-04-18 Univ Halle Wittenberg METHOD OF CEMENT LINKERS AND SO LOW 2-STROKEN GASES
SU1763833A1 (en) * 1990-07-20 1992-09-23 Государственный Всесоюзный Институт По Проектированию И Научно-Исследовательским Работам "Южгипроцемент" Device for burning cement clinker
RU2370442C2 (en) * 2004-04-16 2009-10-20 Эф-ЭлСМИДТ А/С METHOD AND DEVICE FOR HYDRATION OF CaO CONTAINING MATERIAL IN FORM OF PARTICLES OR POWDER, HYDRATED PRODUCT AND USE OF HYDRATED PRODUCT

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2574795C1 (en) * 2014-11-25 2016-02-10 Государственное унитарное предприятие "Институт нефтехимпереработки Республики Башкортостан" (ГУП "ИНХП РБ") Method to produce portland cement clinker (versions)
RU2686759C1 (en) * 2018-02-21 2019-04-30 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" Method for combined production of cement clinker and sulfurous gas

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111233356B (en) Method and system for preparing sulphoaluminate cement from all solid waste of aluminum ash pretreatment
CN101343047B (en) Improved preparation technique for preparing sulphuric acid and cement with gypsum
KR20220005074A (en) Systems and methods for carbon capture
EA014136B1 (en) Process to produce portland cement clinker
CN102604712B (en) Steel slag composite desulfurizer for desulfurizing pulverized coal during combustion and desulfurization method using same
CN104555946B (en) Method for jointly producing sulphuric acid and cement clinker by using sulphur gas to reduce gypsum
JP4483946B2 (en) Cement manufacturing method
US8784097B2 (en) Apparatus for the production of clinker from raw meal and relative process
CN211770962U (en) System for preparing sulphoaluminate cement by using all solid wastes of aluminum ash pretreatment
CN101541702A (en) Process for manufacturing clinker with controlled CO2 emission
CZ303436B6 (en) Reduction process of sulfur oxide (SOx) emissions in an apparatus for the manufacture of cement clinker and apparatus for making the same
CN102502524A (en) Method for producing sulfur dioxide from calcium sulfate and sulfur
CN113950365A (en) Scrubbing the exhaust gas to remove CO2And/or SOxMethod (2)
CN102020251B (en) Improved production process for preparing sulfuric acid and cement from gypsum
CN101955166B (en) Method for decomposing semi-hydrated phosphogypsum
CN100453450C (en) Coproducing cement technological method of producing acid using phosphogypsum and sulfur
RU2686759C1 (en) Method for combined production of cement clinker and sulfurous gas
CN103818884A (en) Process for decomposing gypsum through spraying and fluidizing
RU2525555C1 (en) Method to produce portland cement clinker
MX2011001214A (en) Cement system and method for operating a cement system.
RU2552277C1 (en) Method to produce low temperature portland cement clinker
CN1040009A (en) A kind of by gypsum production vitriolic method
ES2732217T3 (en) Use of organic fiber cement as a raw material in the production of cement clinker
CN111574079A (en) Method for preparing sulphoaluminate cement and co-producing sulfuric acid by synergistically reducing gypsum through gas sulfur and high-sulfur bauxite
JPS6321243A (en) Manufacture of cement clinker and so2-containing exhaust gas

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20180507