一種化學(xué)分解廢硫酸和石膏綜合利用的聯(lián)合工藝及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于工業(yè)廢硫酸綜合利用的技術(shù)領(lǐng)域，具體的涉及一種化學(xué)分解廢硫酸和石膏綜合利用的聯(lián)合工藝及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有石膏制硫酸與水泥技術(shù)是利用工業(yè)石膏或天然石膏為原料生產(chǎn)，由90%左右的石膏和粘土、還原劑(一般用焦炭)等配制成生料，生料加入煅燒窯內(nèi)，向窯內(nèi)噴加燃料(煤粉或燃料油)，石膏分解煅燒成SO2和CaO，SO2窯氣至硫酸系統(tǒng)制成硫酸，固相CaO與S12等煅燒成水泥熟料，水泥熟料進(jìn)行磨制水泥。
[0003]目前，在石化行業(yè)的生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢硫酸，普遍存在難以回收處理的問題，特別是在石油加工烷基化過程中，每生產(chǎn)It輕烴化油要產(chǎn)生80?10kg的廢硫酸，其成分除含80?95%的H2SO4外，還含有3?8%的有機(jī)物、2?8%的水。該廢硫酸是一種粘度較大的膠狀液體，其色澤呈黑紅色，散發(fā)特殊性臭味，很難處理，對人畜危害大；有機(jī)物含近300種物質(zhì)，主要是高分子烯烴、二烯烴、烷基磺酸、硫酸酯、硫醇、硫化氫等，性質(zhì)不穩(wěn)定。
[0004]我國每年燒基化排出廢硫酸100多萬t,隨著油品質(zhì)量升級的需要,燒基化裝置需要進(jìn)一步擴(kuò)大生產(chǎn)能力，排放的廢硫酸逐年增加。目前解決的辦法一般是建設(shè)裂解裝置，用天然氣將廢硫酸裂解后再制硫酸，該工藝目前存在兩種技術(shù)，一是濕氣制酸(WSA)法，二是干法制酸法。干法與濕法的主要區(qū)別是出裂解爐的酸性氣體經(jīng)過一個凈化工段后再去制酸，以上工藝控制廢硫酸裂解溫度< 1100°C，低溫時燃燒不穩(wěn)定，致使分解率低，裂解后氣體濃度SO2為5.5?7.5%、SO3為0.03?0.05%, SO2氣濃低會增加后續(xù)硫酸生產(chǎn)難度和投資，SO3會形成酸霧腐蝕設(shè)備。因廢硫酸裂解裝置投資大、運行費用高、虧損嚴(yán)重，處理企業(yè)沒有積極性，經(jīng)常發(fā)生偷偷外排現(xiàn)象，對環(huán)境造成巨大污染和資源浪費。隨著國家對環(huán)境保護(hù)和資源利用的日益重視，解決工業(yè)生產(chǎn)廢硫酸的經(jīng)濟(jì)回收利用問題迫在眉睫。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于針對目前廢硫酸排放量大、難處理，同時現(xiàn)有處理技術(shù)因需要單獨安置裂解裝置，投資大、運行費用高、虧損嚴(yán)重，企業(yè)處理沒有積極性的問題，現(xiàn)提供一種化學(xué)分解廢硫酸和石膏綜合利用的聯(lián)合工藝及裝置，該工藝及裝置是通過與傳統(tǒng)的石膏制硫酸聯(lián)產(chǎn)水泥裝置結(jié)合來實現(xiàn)的，是依托石膏制硫酸和水泥的工藝和裝置來經(jīng)濟(jì)回收處理烷基化等廢硫酸的聯(lián)合生產(chǎn)工藝及裝置，無需額外添置裂解裝置，利用現(xiàn)有資源既能有效快速的處理大量廢硫酸，同時能將廢硫酸變廢為寶，使其循環(huán)產(chǎn)生新的資源，環(huán)保經(jīng)濟(jì)。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案為:一種化學(xué)分解廢硫酸和石膏綜合利用的聯(lián)合工藝，將廢硫酸的分解與石膏制硫酸和水泥的工藝相結(jié)合，首先按石膏制硫酸和水泥的配料要求配制得到生料，其中按廢硫酸的噴加量來控制生料配制中C/S02摩爾比為0.57?0.72 ;然后將生料和燃料加入煅燒窯內(nèi)進(jìn)行正常煅燒的同時，按It生料配不高于0.7t廢硫酸的比例，分別利用0.35?0.95MPa的壓縮空氣和蒸汽將廢硫酸通過酸槍各自的通道霧化噴入煅燒窯內(nèi)；分解煅燒生成的SO2窯氣從窯尾經(jīng)換熱回收余熱后，降至不低于400°C進(jìn)入后續(xù)硫酸制備系統(tǒng)生產(chǎn)硫酸，熟料由窯頭經(jīng)冷卻機(jī)冷卻后進(jìn)入熟料庫，供磨制水泥。
[0007]所述廢硫酸通過酸槍分別從窯頭和窯尾霧化噴入煅燒窯內(nèi)。
[0008]通過增加燃料用量、控制噴加燃料的煤槍伸入點，控制煤粉燃燒的過?？諝庀禂?shù)< 1.06、一次風(fēng)中煤槍風(fēng)量< 12%、酸槍風(fēng)量< 6%，窯頭熟料冷卻后的二次風(fēng)量> 88%，控制窯內(nèi)燒成溫度1200?1450°C，保持窯內(nèi)氣氛O2為0.4?1.6%、CO ( 0.6%。
[0009]所述生料配制可采用各種石膏，用磷石膏等工業(yè)石膏時首先物理脫除游離水(10%后，采用打散后的二水或半水石膏直接配制生料。
[0010]所述煅燒窯為預(yù)熱器窯或中空長窯。
[0011]所述廢硫酸不只局限于烷基化廢硫酸，還包含分解不影響水泥產(chǎn)品質(zhì)量的所有廢硫fe。
[0012]所述廢硫酸一般要求H2SO4彡65%以上處理成本較經(jīng)濟(jì)。
[0013]一種用于所述化學(xué)分解廢硫酸和石膏綜合利用聯(lián)合工藝的裝置，包括煅燒窯、與煅燒窯窯尾管道連接的硫酸制備系統(tǒng)以及與煅燒窯窯頭相連的水泥磨制系統(tǒng)；所述煅燒窯的窯頭設(shè)有煤槍和酸槍I，煅燒窯的窯尾設(shè)有酸槍II。
[0014]所述煅燒窯為預(yù)熱器窯或中空長窯。
[0015]所述酸槍I與酸槍II均為四通道。
[0016]所述酸槍I與酸槍II均采用4層套管，由里層至外層分別為通道1、通道I1、通道II1、通道IV，其中通道I和通道III為廢硫酸通道，通道II為高壓空氣通道、通道IV為蒸汽通道，通道I和通道III出口處設(shè)有擾動螺旋。
[0017]本發(fā)明的有益效果為:本發(fā)明是在以上生料煅燒過程中，往煅燒窯中噴入烷基化等工業(yè)廢硫酸，廢硫酸中有機(jī)物充分燃燒提供熱量，硫酸分解成SO2與石膏分解的SO2至硫酸生產(chǎn)系統(tǒng)，對硫酸和水泥產(chǎn)品無影響，無二次污染，是經(jīng)濟(jì)處理廢硫酸的絕佳方法。
[0018]廢硫酸分解原理為:
H2SO4 — S03+H20 ；
SO3 — so2+o2 ；
CnH2n+2+02 — C02+H20o
[0019]以上第一個反應(yīng)在325?340°C開始，第二個反應(yīng)在50(TC開始，都是吸熱反應(yīng)，第三個反應(yīng)是有機(jī)物燃燒放熱。
[0020]酸槍中通高壓空氣和設(shè)置擾動螺旋的作用是霧化硫酸，通蒸汽的作用一是提高廢硫酸溫度，提高流動和霧化性；二是降低噴槍溫度，起保護(hù)作用。
[0021]在生料加入量不變的情況下，按It生料配不高于0.7t廢硫酸運行成本較低，若采用預(yù)熱器窯其窯尾SO2含量可由8?11%提高到12?15% ;若采用中空長窯其窯尾SO2含量可由6?8%提高到9?11%。由于SO2氣濃的提高對降低硫酸裝置投資、采用“兩轉(zhuǎn)兩吸”工藝、降低硫酸生產(chǎn)成本極為有利。
[0022]目前硫磺及有色冶煉制硫酸成本低，每噸成本在250?320元，傳統(tǒng)的裂解處理烷基化廢硫酸制硫酸每噸成本高達(dá)680元，單純石膏制硫酸每噸成本在330?380元。利用本發(fā)明技術(shù)，在石膏制硫酸裝置處理廢硫酸，既處理廢酸又處理石膏廢渣，成本可控制在每噸300元以下。
【附圖說明】
[0023]圖1為本發(fā)明用于化學(xué)分解廢硫酸和石膏綜合利用聯(lián)合工藝的裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖2為酸槍1、酸槍II的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]其中，I為煅燒窯,2為硫酸制備系統(tǒng),3為水泥磨制系統(tǒng),4為窯頭,5為窯尾,6為煤槍，7為酸槍I，8為酸槍II ,9為通道I , 10為通道II, 11為通道III, 12為通道IV, 13為套管，14為擾動螺旋。
【具體實施方式】
[0026]一種化學(xué)分解廢硫酸和石膏綜合利用的聯(lián)合工藝，將廢硫酸的分解與石膏制硫酸和水泥的工藝相結(jié)合，首先按石膏制硫酸和水泥的配料要求配制得到生料，其中按廢硫酸的噴加量來控制生料配制中C/S02摩爾比為0.57?0.