專利名稱：石膏轉(zhuǎn)化分解法生產(chǎn)硫酸的制作方法
石膏轉(zhuǎn)化分解法生產(chǎn)硫酸
本發(fā)明是一種由石膏(包括磷石膏、天然石膏或其他副產(chǎn)石膏，其主要化學(xué) 成分為CaS04即硫酸鈣)生產(chǎn)硫酸的方法。
硫酸通常都是以硫鐵礦、硫磺或冶煉廢氣為原料生產(chǎn)，硫鐵礦資源有限，冶 煉廢氣則更少，只有有色冶金企業(yè)才有，硫磺資源我國更缺，主要依賴從國外進(jìn) 口，而石膏我國不但礦產(chǎn)豐富，而且由磷化工產(chǎn)生的廢料磷石膏，占用大片土地 到處堆積如山，迫切需待利用，其他化工工藝也會副產(chǎn)一些石膏，所以用石膏為 原料生產(chǎn)硫酸有重要意義。
以天然石膏為原料生產(chǎn)硫酸尚未見工業(yè)化生產(chǎn)的報(bào)導(dǎo)，以磷石膏生產(chǎn)硫酸則 巳實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，磷石膏需予先再漿洗滌脫磷、脫氟、干燥，再摻入焦炭等予 熱到700-80(TC再進(jìn)迥轉(zhuǎn)爐，在迥轉(zhuǎn)滬內(nèi)經(jīng)1400-1450'C高溫灼燒，分解產(chǎn)生S02 氣體，再經(jīng)V20s轉(zhuǎn)化成S03制成硫酸，迥轉(zhuǎn)爐產(chǎn)生的S02氣體濃度很稀，雜質(zhì)氣體 很多，不利于轉(zhuǎn)化，特別是含氟氣容易使催化劑^05中毒。由于工藝復(fù)雜，所需 投資很大，分解磷石膏的溫度高達(dá)1400-145(TC，耗能很大，工藝過程中產(chǎn)生嚴(yán) 重的二次污染，所以此項(xiàng)工藝雖已實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，但卻無法推廣使用。
本發(fā)明的目的，在于提供一種工藝過程簡化，投資少，耗能較少，完全沒有 二次污染，不用礬觸媒，并且具有較好經(jīng)濟(jì)效益的由石膏(包括磷石膏、天然石 膏或其他副產(chǎn)石膏，其主要化學(xué)成分為CaS04即硫酸鈣)生產(chǎn)硫酸的方法。
本發(fā)明的構(gòu)思是先把石膏(硫酸鈣)轉(zhuǎn)化為較易于分解的硫酸銨，以氧化 鐵與硫酸銨加熱反應(yīng)放出氨氣并生成硫酸鐵，再加熱分解硫酸鐵，生成氧化鐵并 放出三氧化硫，氧化鐵用于下批與硫酸銨的反應(yīng)，放出的三氧化硫用水或稀硫酸 吸收得到硫酸。
具體工藝如下 一、石膏的轉(zhuǎn)化-
常溫下用洗滌過上批碳酸鈣后的水吸收由上批反應(yīng)(3)而來的氨，再吸收 原料二氧化碳或攪拌下加入原料碳酸氫銨溶解，生成碳酸銨溶液，即反應(yīng)(1): 6NH3+3C02+3H20—3 (NH4) 2C03，或3NH3 + 3NH4HC03—3 (NH4) 2C03，再加入原 料石膏粉于碳酸銨溶液內(nèi)，在常溫并且攪拌下進(jìn)行反應(yīng)，即反應(yīng)(2): 3 (NH4) 2CO3+3CaS04—3CaC03+3 (NH4) 2S04，反應(yīng)60-90分鐘完成，生成的碳酸鈣不溶， 過濾分離碳酸鈣后得到硫酸銨溶液，碳酸鈣經(jīng)洗滌作為副產(chǎn)品，洗滌碳酸轉(zhuǎn)后的水回用于下批反應(yīng)(1)。 二、硫酸銨分解
由反應(yīng)(2)所得的硫酸銨溶液，加入過量的氧化鐵粉，先攪拌加熱干燥，
之后繼續(xù)加熱保持350-420'C并攪拌下反應(yīng)，即反應(yīng)(3): FeA+3(NH4)2S04—Fe2 (S04) 3+6NH3+3H20，放出的氨氣去下批反應(yīng)(1)，如反應(yīng)(1)只吸收二氧化 碳，不加入碳酸氫銨，反應(yīng)(3)放出的氨氣需全部用于反應(yīng)(1)，如反應(yīng)(1) 不吸收二氧化碳而只加入碳酸氫銨，則反應(yīng)(3)放出的氨氣只需約一半用于反 應(yīng)(1)，多余的約一半的氨氣不用于反應(yīng)(1)，而是作為副產(chǎn)品，不論只用二氧 化碳或只用碳酸氫銨，反應(yīng)(3)放出的氨氣的量都應(yīng)相同，反應(yīng)(3)進(jìn)行到放 出的氨氣放完為止。反應(yīng)(3)結(jié)束后，繼續(xù)加熱升溫達(dá)60(TC以上，進(jìn)行反應(yīng) (4): Fe2 (S04) 3—Fe203+3S03，放出三氧化硫氣用水或稀硫酸吸收得到硫酸。 氧化鐵回用于下批反應(yīng)(3)。 附圖
是整個工藝流程示意。 下面結(jié)合附圖進(jìn)一步敘述本發(fā)明的實(shí)施例-
洗滌上批碳酸鈣后的水9吸收上批反應(yīng)(3)而來的氨氣18，再吸收原料二 氧化碳IO或加入原料碳酸氫銨11攪拌下溶解，進(jìn)行反應(yīng)(1)，生成的碳酸銨溶 液12加入原料石膏粉13攪拌下進(jìn)行反應(yīng)(2)，反應(yīng)結(jié)束后的物料14去過濾5， 所得濾渣為碳酸鈣16去洗滌6，用水23洗滌，洗滌后的碳酸鈣8作為副產(chǎn)品， 洗滌碳酸鈣后的水9用于反應(yīng)(1),由過濾5所得濾液硫酸銨溶液15加入由反 應(yīng)(4)而得的氧化鐵17進(jìn)行反應(yīng)(3)，反應(yīng)(3)放出的氨氣18去反應(yīng)(1)， 所得硫酸鐵19加熱進(jìn)行反應(yīng)(4)，放出的三氧化硫20用水或稀硫酸21吸收7 得到硫酸22，氧化鐵17回用于反應(yīng)(3)。
本發(fā)明工藝流程簡短，節(jié)省大量投資，不用礬觸媒，直接得到三氧化硫，改 變了生產(chǎn)硫酸的傳統(tǒng)工藝。本發(fā)明若以磷石膏為原料，磷石膏不必作任何予處理， 直接進(jìn)入反應(yīng)并得到碳酸鈣，碳酸鈣是生產(chǎn)水泥的主要原料，因此本發(fā)明可以大 量消除磷化工產(chǎn)生的危險(xiǎn)廢棄物磷石膏，并且得到磷化工所必需的主要原料硫 酸，實(shí)現(xiàn)了硫的循環(huán)。其他使用硫酸為原料的化工工藝，最終也會得到石膏，石 膏再制成硫酸，同樣可以實(shí)現(xiàn)硫的循環(huán)，以降低生產(chǎn)成本。本發(fā)明全過程沒有任 何三廢排放，完全不產(chǎn)生二次污染，本發(fā)明實(shí)際消耗的原料，只是石膏和二氧化 碳，二氧化碳可以從合成氨系統(tǒng)大量取得，也可從石灰窯或煤、炭燃燒取得，二 氧化碳破壞大氣臭氧層，是一種溫室氣體，本發(fā)明消除溫室氣體二氧化碳，對改 善環(huán)境也有助益，本發(fā)明不僅投資少，而且具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。
權(quán)利要求
1、一種由石膏(包括磷石膏、天然石膏或其他副產(chǎn)石膏，其主要化學(xué)成分為CaSO4即硫酸鈣)生產(chǎn)硫酸的方法，其特征是常溫下用洗滌過上批碳酸鈣的水吸收上批反應(yīng)(3)放出的氨再吸收原料二氧化碳或加入原料碳酸氫銨溶解，生成碳酸銨溶液，即反應(yīng)(1)6NH3+3CO2+3H2O→3(NH4)2CO3，或6NH3+3NH4HCO3→3(NH4)2CO3，再加原料石膏粉于碳酸銨溶液內(nèi)，在常溫并且攪拌下進(jìn)行反應(yīng)，即反應(yīng)(2)3(NH4)2CO3+3CaSO4→3CaCO3+3(NH4)2SO4，過濾分離，濾渣碳酸鈣用水洗滌后為副產(chǎn)品，濾液為硫酸銨溶液，加入過量的氧化鐵粉，先攪拌加熱干燥，之后繼續(xù)加熱保持350-420℃并攪拌下反應(yīng)，即反應(yīng)(3)Fe2O3+3(NH4)2SO4→Fe2(SO4)3+6NH3+3H2O，放出的氨氣去下批反應(yīng)(1)，如反應(yīng)(1)只吸收二氧化碳，不加入碳酸氫銨，反應(yīng)(3)放出的氨氣需全部用于反應(yīng)(1)，如反應(yīng)(1)不吸收二氧化碳而只加入碳酸氫銨，則反應(yīng)(3)放出的氨氣只需約一半用于反應(yīng)(1)，多余的約一半的氨氣不用于反應(yīng)(1)，而是作為副產(chǎn)品，不論只用二氧化碳或只用碳酸氫銨，反應(yīng)(3)放出的氨氣的量都應(yīng)相同，反應(yīng)(3)進(jìn)行到放出的氨氣放完為止，反應(yīng)(3)結(jié)束后，繼續(xù)加熱升溫達(dá)600℃以上，進(jìn)行反應(yīng)(4)Fe2(SO4)3→Fe2O3+3SO3，放出三氧化硫氣用水或稀硫酸吸收得到硫酸，氧化鐵回用于下批反應(yīng)(3)。
全文摘要
一種由石膏(包括磷石膏、天然石膏或其他副產(chǎn)石膏，其主要化學(xué)成分為CaSO₄即硫酸鈣)生產(chǎn)硫酸的方法，其特征是把石膏轉(zhuǎn)化為較易于分解的硫酸銨，硫酸銨分解直接得到三氧化硫，用水或稀硫酸吸收制得硫酸。本發(fā)明若以磷石膏為原料，磷石膏不必作任何預(yù)處理，直接進(jìn)入反應(yīng)并得到碳酸鈣，碳酸鈣是生產(chǎn)水泥的主要原料，因此本發(fā)明可以大量消除磷化工產(chǎn)生的危險(xiǎn)廢棄物磷石膏，并且得到磷化工所必需的主要原料硫酸，實(shí)現(xiàn)了硫的循環(huán)。本發(fā)明全過程沒有任何三廢排放，完全不產(chǎn)生二次污染，本發(fā)明實(shí)際消耗的原料，只是石膏和二氧化碳，消除溫室氣體二氧化碳，對改善環(huán)境也有助益，本發(fā)明所需投資較少，并具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。
文檔編號C01B17/00GK101531346SQ200810086469
公開日2009年9月16日 申請日期2008年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月14日
發(fā)明者張智新 申請人:張智新