SU990646A1

SU990646A1 - Method for producing lime and sulfurous anhydride

Info

Publication number: SU990646A1
Application number: SU813237230A
Authority: SU
Inventors: Василий Михайлович Борисов; Михаил Васильевич Бондаренко; Вадим Сергеевич Епифанов; Виталий Иванович Кротов; Евгений Петрович Парфенов; Людмила Матвеевна Раздорских; Анатолий Васильевич Сафонов; Нина Леонтьевна Солодянкина; Станислав Васильевич Хрящев; Вячеслав Николаевич Ченцов; Альберт Васильевич Чекалов
Original assignee: Предприятие П/Я В-8830
Priority date: 1981-01-15
Filing date: 1981-01-15
Publication date: 1983-01-23

Description

|(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗВЕСТИ И СЕРНИСТОГО АНГИДРИДА| (54) METHOD OF OBTAINING LIME AND SULTIUS ANHYDRIDE

Изобретение относитс к способам термического разложени фосфогипса, вл ющегос отходом производства фосфорной кислоты, на известь и сернистый ангидрид и может быть использовано в химической прюмышленности и в промышленностистроительных материалов .The invention relates to methods for the thermal decomposition of phosphogypsum, which is a waste product of the production of phosphoric acid, to lime and sulfur dioxide and can be used in the chemical industry and in industrial materials.

Известен способ термической дис социации фосфогипса в псевдоожижен ном слое на окись калыш и сернистый ангидрид, согласно которому исходный тонкодиспёрсный фосфогипс подвергают предварительной прокал ке при ТСС/ С и гранулированию в отдельных аппаратах с использованием в качестве св зукицего 2-5% сульфитно-спиртовой барды. В качестве восстановител используют металлургический кокс. Обжиг фракций гранулированного фосфогипса -3+1 мм в псевдоожиженном слое при температуреThe known method of thermal dissociation of phosphogypsum in a fluidized bed on oxide of Kalysh and sulfurous anhydride, according to which the initial finely dispersed phosphogypsum is subjected to preliminary calcination at TCC / C and granulated in separate apparatuses using 2-5% sulfite-alcohol bards as a bond. Metallurgical coke is used as a reducing agent. Burning fractions of granulated phosphogypsum -3 + 1 mm in the fluidized bed at a temperature

1200С в1200С to

20 мин позвол ет 20 min allows

течение азложени фосфогипполучить степень plosphogypture degree

ib pa са, равную 99%ib pa sa equal to 99%

Основными недостатками этого спО соба вл ютс необходимость предварительной прокалки и гранулировани исходного фосфогипса в отдельных аппаратах с использованием в качествеThe main disadvantages of this process are the need for pre-calcining and granulating the original phosphogypsum in separate apparatus using

св зующего 2-5% сульфитно-спиртовой барды, а также использование в качестве восстановител металлургического кокса, загр зн ющего конечный продукт.a binder of 2-5% sulfite-alcohol stillage, as well as the use of metallurgical coke, which pollutes the final product, as a reducing agent.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению вл етс способ получени окиси кальци и сернистого ан10 гидрида путем термохимического разложени природного гипса в реакторе непрерывного действи с псевдоожи- женным слоем, разделенным на две реакционные зоны: восстановительную The closest in technical essence and the achieved result to the invention is a method of producing calcium oxide and sulfurous anhydride by thermochemical decomposition of natural gypsum in a continuous fluidized bed reactor divided into two reaction zones: reducing

15 и окислительную. В нижней, восстано вйтельной зоне, куда подают исходный материал, осуществл ют реакцию вос становлени сульфата кальций до сульфида кальци в присутствии газового 15 and oxidative. At the bottom, reduced to the wet zone, where the starting material is fed, calcium sulfate is reduced to calcium sulphide in the presence of gas.

20 восстановител , получаемого при неполном сжиганин разового топлива. В верхней окислительной зоне происходит окисление сульфида кальци в окись кальци и. сернистый ангидрид за счет подачи 20 reducing agent, obtained with incomplete burning of single fuel. In the upper oxidation zone, calcium sulfide is oxidized to calcium oxide and. sulfur dioxide by filing

25 вторичного кислородсодержащего дуть . За счет естественной циркул ции,имеющей место в псевдоожиженном слое, кажда частица исходного материала многократно проходит через обе реак« 25 secondary oxygen blowing. Due to the natural circulation occurring in the fluidized bed, each particle of the starting material repeatedly passes through both reactions.

30 ционные зоны. Образующийс при про-хождении через восстановительную зо сульфат кальци почти полностью окис л етс при последующих многократных прохождени х через зону окислени . При температуре псевдоожижени сло в интервале 1040-1220 С степень раз шожени сульфата кальци с размером частиц 1,,4 мм составл ет 9098% , а концентраци сернистого анги,д рида в обжиговбм газе колеблетс от 5 до 10% , Недостатками Известного способа вл ютс высока температура (10401220°с ) обжигового газа на выходе из псевдоожиженного сло , котора способстзует образованию настылей на стенках надслоевого пространства и затрудн ет дальнейшую переработку этих газов, что снижает экономичност этого способа, а также/ посто нное образование спеков при подаче в реакционную зону тонкодисперсного фосфогипса с размером частиц - 0,2+ 0,05 ivM, Цель изобретени - предотвращение образовани спеков и настылей при переработке тонкодисперсного фосфогйпса . Поставленна цетуз достигаетс тем, что в способе получени извести и сернистого ангидрида путем терми-ческого разложени ,фосфогипса в псев доожиженном слое, разделенном на вос становительную и окислительную зоны с улавливанием к возвратом Пыли в слой обрабатываемого материала, последний перед термическим разложением напыл ют на гранулы циркулирующие снизу вверх через все зоны псевдоожиженного сло с кратностью 0,5-5, скорость псевдоожижени в месте подачи исходного фосфогипса поддерживают в 2-10 раз больше скоростей псевдоожи жени в реакционных зонах и обжиговы газ вывод т из псевдоожиженного сло с температурой 500-800 С. Отличи ми предлагаемого способа вл ютс : напыление исходного материала на поверхность гор чих гранул перед его разложением; принуди-. тельна циркул ци гранулированного материала снизу вверх через вс,е зоны псевдоожиженного сло с кратностью 0,5-5,0, поддержание скорости псевдоожижени - в месте подачи исходного материала в 2-10 раз больше скоростей псевдоожижени в реакционных зо нах; вывод обжигового газа из псевдоожиженного сло с температурой 500-800 С. Дл достижени максимальной степени гранул ции и разложени фосфогипса принудительную циркул цию гра нулированного материала осуществл ют с кратностью 0,5-5,0. При кратности ниже 0,5 падает степень гранул ции исходного материала при его напылении на гор чие гранулы в зоне гранул ции, что ведет к образованию спеков в реакционных зонах. Увеличение кратности принудительной циркул ции ведет к уменьшению толщины сло исходного фосфогипса, напыл емого на гранулы. При кратности циркул ции выше 5,0 толщина этого сло становитс меньше минимального значени размера исходных частиц, составл ющего 0,05 мм. Поэтому дальнейшее увеличе-; йие кратности циркул ции нецелесообразно из-за повьошенных энергозатрат. Дл обеспечени температуры об- жигового газа на выходе из псевдоожиженногр сло в пределах 500-800с поддер)живают скорость псевдоожиже-. ни в месте подачи исходного фосфогипса в зону гранул ции в 2-10 раз больше по сравнению со скорост ми псевдоржижени в реакционных зонах. При скорости псевдоожиженл в месте подачи исходного фосфогипса менее, чем в 2 раза происходит повышение температуры обжиговых газов на выходе из зоны гранул ции выше изза увеличени естественной циркул ции гранулированного материала между зоной гранул ции и реакционными зо нами7 Повышение скорости псевдоожижени в месте подачи исходного фосфо гипса более, чем в 10 раз по сравнению со скорост ми псевдоожижени в реакционных зонах нецелесообразно, так как резко возрастает сопротивление псевдоожиженного сло , не оказыва при этом вли ни на температурный режим в зоне гранул ции. При температуре обжигового газа на выходе из псевдоожиженного сло выше на стенках надслоевого пространства, газоходов и циклонов образуютс настыли, а при температуре газа ниже 500°С снижаетс степень гранул ции исходного фосфогипса при напылении его на гор чие гранулы, что ведет к по11аданию тонкодисперсного фосфогипса в негранулированном виде в реакционные зоны, а следовательно , к образованию спеков в реакционных зонах и увеличению пылевыноса . На чертеже представлена схема реализации способа. Способ осуществл етс следующим образом. Тонкодисперсный фосфогипс из бун кера 1 с фракционным составом -0,2+ , 0,05 мм вместе с пылью,уловленной из отход щего газа в циклоне 2,подают шнековым питателем 3 в аппарат псевдоожиженногр сло переменного сечени 4 ,в котором поддерживают несколько рабочих зон . Первоначально исходный фосфогипс подают в зону гранул ции 5, гдеон псевдоожижаетс обжиговым газом , поступающим из окислительной реакционной зоны б с температурой 1050 вместе с гранулированньм материалом . В месте подачи исходного фосфогипса в зону гранул иии 5 поддерживают скорость псевдоожижени в 210 раз больр1е скоростей псевдоожижени в реакционных зонах 6 и 7, что осуществл ют за счет соответствующего изменени сечени аппарата в этом месте. При этом частицы фосфогипса вынос тс в верхнюю часть псевдоожиженного сло . При движении вверх они быстро прогреваютс теплом обжиговых газов и, сталкива сь с гор чими гранулами, налипают на поверхность их за счет плав щихс компоиентов , содержащихс в исходном фосфргипсе , так как температура гранул выше температуры плавлени этих компонентов. Из верхней части зоиы гранул иии 5 гранулированный материал с помощью секторного питател 8, которъал регулируетс кратность принудительной циркул ции, подают в нижнюю часть вос становительной реакционной зоны 7.Осуществл принудительную циркул цию гра нулированного материала таким образом, обеспечивают непрерывную подачу исход ного фосфогйпса в реакционные зоны 6 и 7 подогретым, обезвоженным и напыленным на гранулы продукта разложе-г НИН фосфогйпса. В реакционных зонах поддерживают температуру 1050-1250 0 Восстановительную и окислительную атмосферы в этих зонах создают за . счет подачи первичного и вторичного кислородсодержащего дуть и горючего газа. При наличии естественной циркул ции гранулированного материала между восстановительной и окислительной зонами гранулы с нанесеннь м на них тонким слоем фосфогштсов многократно проход т через обе зоны. При этом фосфогипс разлагаетс на известь и сернистый ангидрид. Известь в виде гранул -3+1 мм непрерывно выгружают из окислительной зоны 6 ( как готовый продукт) с помощью .секторного питател 9. За счет осуществлени принудительной циркул ции гранулированного материала в псевдоожиженном слое нар ду с естественной циркул цией имеет место преимущественное движение гранулированного материала вверх из окислительной зоны 6 в зону гранул ции 5.За счс эффекта сепарации,гранулированного материала, имеющего место в псевдоожижеином , слое/ в зону гранул ции 5 поступают гранулы с размером меньше 3 мм, где продолжаетс их дальнейший рост. Обжиговые газы, содержащие сернистый ангидрид, в пределах 510% , охлажденные до температуры 500-800 С в зоне гранул ции 5, из сепарационной зоны 10 после обеспы :ливани в Ш1клоне 2 подают на дальнейшую переработку в производство серной кислоты. Пример 1. В реактор псевдо ожиженного сло непрерывно подают тонкодисперсный фосфогипс с размер ш частиц -0,2-0,05 ми влажностью 40% и температурой .Состав сухого фосфогйпса: CaO«gm - 39,-58%, SOj 55 ,52%, - 1,07%, ,31%, прочие примеси - 3,52%. В реакционных зонах поддерживают восстановило тельнуЪ) (внизу и окислительную Гвверху) атмосферы при температуре эа счет первичного и вторичного дуть и природного газа. При этом те шература обжиговых газов на выходе из псевДоожиженного сло составл ет 680 , кратность принудительной циркул ции гранулированного материала - 2,4, соотношение скоросVi тёй псевдоожижени -пт 6, где Vj - скорость псевдоожнжени в месте подачи фосфогйпса в аппарат, Vjj - максимальна скорость псевдоожижени в реакционных зонах. Из окислительной реакционной зоны непрерывно вывод т готовый продукт в виде окиси кальци (извести с размером частиц -3+1 мм. Средн степень разложени фосфогипс при этом составл ет 97,2%, а концентраци сернистого ангидрида в обжиговом газе 8 ,2%. При проведении рпыта не наблюдалось образовани спёков и настылей на стенках надслоевого пространства аппарата, газоходА ,и циклона. |. Результаты остальных примеров сведены в таблицу.30 zones. Calcium formed during the passage through the reduction of zo calcium sulfate is almost completely oxidized during subsequent repeated passes through the oxidation zone. When the fluidization temperature of the bed is in the range of 1040-1220 ° C, the degree of decomposition of calcium sulfate with a particle size of 1, 4 mm is 9098%, and the concentration of sulfur dioxide in the roasting gas ranges from 5 to 10%. The known method is high temperature (10401220 ° C) of firing gas at the exit from the fluidized bed, which contributes to the formation of wall buildup on the walls of the above-layer space and complicates further processing of these gases, which reduces the cost-effectiveness of this method and also the constant formation of specs When fed into the reaction zone a finely divided phosphogypsum with a particle size - 0,2+ 0,05 ivM, object of the invention - to prevent the formation of cakes and buildup as finely divided fosfogypsa processing. Putting the cautus is achieved by the fact that in the process of obtaining lime and sulfurous anhydride by thermal decomposition, phosphogypsum in a fluidized bed, divided into reducing and oxidative zones with trapping to return Dust to the layer of processed material, the latter is sprayed onto the granules before thermal decomposition circulating from the bottom up through all zones of the fluidized bed with a multiplicity of 0.5-5, the rate of fluidization at the point of supply of the initial phosphogypsum is 2-10 times higher than the speed of fluidization in The reaction zones and roasting gas are removed from the fluidized bed with a temperature of 500-800 C. The differences of the proposed method are: spraying the starting material on the surface of the hot granules before decomposition; forced The ideal circulation of granulated material from the bottom upwards through the whole of the fluidized bed zone with a multiplicity of 0.5-5.0, maintaining the rate of fluidization - at the place of supply of the source material is 2-10 times higher than the speeds of fluidization in the reaction zones; Roasting of the calcined gas from the fluidized bed with a temperature of 500-800 ° C. To achieve the maximum degree of granulation and decomposition of phosphogypsum, forced circulation of granulated material is performed with a multiplicity of 0.5-5.0. When the multiplicity is below 0.5, the degree of granulation of the starting material drops when it is sprayed onto hot granules in the granulation zone, which leads to the formation of cakes in the reaction zones. An increase in the multiplicity of forced circulation leads to a decrease in the thickness of the layer of the initial phosphogypsum sprayed on the granules. With a multiplicity of circulation greater than 5.0, the thickness of this layer becomes less than the minimum value of the size of the initial particles, which is 0.05 mm. Therefore, further increase-; It is impractical to use the multiplicity of circulation due to the increased energy consumption. To ensure the temperature of the flue gas at the outlet of the fluidized bed within 500-800s, the fluidization rate is maintained). Neither at the place of supply of the initial phosphogypsum to the granulation zone is 2-10 times higher compared with the speeds of pseudo-liquefaction in the reaction zones. When the fluidized bed speed in the place of supply of the initial phosphogypsum is less than 2 times, the temperature of the firing gases at the exit from the granulation zone increases above the increase in the natural circulation of granulated material between the granulation zone and reaction zones 7 Increase the rate of fluidization in the place of supply of the initial phospho gypsum more than 10 times compared with the rates of fluidization in the reaction zones is impractical, since the resistance of the fluidized bed dramatically increases, without any temperature in granules tion zone. When the temperature of the roasting gas at the exit from the fluidized bed is higher on the walls of the over-bed space, gas ducts and cyclones form nastily, and when the gas temperature is below 500 ° C, the degree of granulation of the initial phosphogypsum decreases when it is sprayed on the hot granules, which leads to fad dispersed phosphogypsum non-granular form in the reaction zones, and therefore, to the formation of cakes in the reaction zones and an increase in dust removal. The drawing shows a diagram of the implementation of the method. The method is carried out as follows. Fine-dispersed phosphogypsum from bunker 1 with a fractional composition of -0.2+, 0.05 mm, along with dust collected from the exhaust gas in the cyclone 2, is fed by a screw feeder 3 into a fluidized-bed device of variable section 4, in which several working zones are supported . Initially, the initial phosphogypsum is fed to the granulation zone 5, where it is fluidized by calcining gas coming from the oxidation reaction zone b with a temperature of 1050, together with the granulated material. At the place of supply of the initial phosphogypsum to the granulation zone 5, the rate of fluidization is maintained by 210 times the rate of fluidization in reaction zones 6 and 7, which is carried out by a corresponding change in the cross-section of the apparatus in this place. In this case, the phosphogypsum particles are carried to the upper part of the fluidized bed. When moving upward, they are quickly heated by the heat of the firing gases and, colliding with the hot granules, stick to their surface due to the melting components contained in the initial phosphorous, because the temperature of the granules is above the melting point of these components. From the upper part of the soya granulation 5, granulated material is supplied to the lower part of the reaction zone of the 7. Using the sector feeder 8, which adjusts the multiplicity of forced circulation, thus providing a continuous circulation of the initial phosphogypes to the reaction zones 6 and 7 heated, dehydrated and sprayed on the granules of the product decomposed NIN phosphogypses. In the reaction zones, the temperature is maintained at 1050-1250 0. Reducing and oxidizing atmospheres in these zones are created by. supply of primary and secondary oxygen-containing blowing and combustible gas. If there is a natural circulation of granulated material between the reducing and oxidizing zones, the granules with a thin layer of phosphogstones deposited on them repeatedly pass through both zones. In this case, phosphogypsum is decomposed into lime and sulfur dioxide. Lime in the form of -3 + 1 mm granules is continuously discharged from the oxidizing zone 6 (as a finished product) using a sector feeder 9. Due to the forced circulation of the granular material in the fluidized bed, along with the natural circulation, the granular material takes place upward, from the oxidizing zone 6 to the granulation zone 5. Due to the separation effect of the granulated material occurring in the fluidized bed, layer / granulation zone 5, granules with a size of less than 3 mm enter where olzhaets their further growth. The firing gases containing sulfurous anhydride, within 510%, cooled to a temperature of 500-800 ° C in granulation zone 5, from separation zone 10 after provision: in S1 slope 2, are fed for further processing to sulfuric acid production. Example 1. Finely dispersed phosphogypsum with a particle size w of -0.2-0.05 mi with a humidity of 40% and a temperature is continuously fed to the fluidized bed reactor. The composition of dry phosphogypsum: CaO "gm - 39, -58%, SOj 55, 52% - 1.07%, 31%, other impurities - 3.52%. In the reaction zones, the reduced body is maintained (at the bottom and oxidation level at the top) of the atmosphere at a temperature at the expense of primary and secondary blowing and natural gas. In this case, the temperature range of the firing gases at the exit from the fluidized bed is 680, the multiplicity of forced circulation of granulated material is 2.4, the ratio of speeds to vi fluidization temperature is 6, where Vj is the rate of fluidization at the site of phosphogyps delivery to the apparatus, Vjj is the maximum speed fluidization in the reaction zones. The finished product in the form of calcium oxide (lime with a particle size of -3 + 1 mm) is continuously removed from the oxidation reaction zone. The average degree of decomposition of phosphogypsum is 97.2%, and the concentration of sulfur dioxide in the calcining gas is 8.2%. No speckling and walling was observed on the walls of the superlayer space of the apparatus, gas duct, and cyclone. During the other examples, the results are summarized in the table.

NN

1Л1L

оabout

1Л1L

о оoh oh

соwith

OOOO

о inabout in

о nabout n

ГЧMS

tN r-ltN r-l

Ol VO VO VOOl VO VO VO

VCVC

VO ГЧVO MS

in min m

inin

in in in in

о оoh oh

оabout

rr «rr "

in о пin about p

ЪB

Ю VOU vo

VO ГVO G

о о оLtd

ооoo

п сг ег n sg er

гЧ о нMS of N

огнfire

тНfHmHfH

Claims

Claim

A method of producing lime and sulfur dioxide by thermal decomposition of phosphogypsum in a fluidized bed, divided into reduction and oxidation zones, with dust collection and return to the layer of the processed material, characterized in that, in order to prevent the formation of cakes and deposits in the processing of finely dispersed phosphogypsum, the latter before Thermal decomposition is sprayed onto granules circulating from bottom to top through all zones of the fluidized bed with a multiplicity of 0.5-5, the fluidization speed at the feed point and similar phosphogypsum is supported by 2-10 times more fluidization rates in the reaction zones and the calcining gas is removed from the fluidized bed with a temperature of 500-800 * C.