CN103818884A - 一种石膏喷动流化分解工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及石膏流态化分解煅烧技术领域，具体公开了一种高效石膏喷动流化分解煅烧制硫酸工艺，包括以下步骤：硫磺气化，石膏生料预热，喷动流化分解石膏制备硫化钙和二氧化硫，制备的硫化钙配上经预热的石膏煅烧分解制备二氧化硫，尾气经处理后去制硫酸。本发明利用喷动流化技术，实现石膏制酸窑外分解，可以高效低成本的制备出硫化钙，然后再与预热石膏一起煅烧分解制备二氧化硫，这不失为一种工业化连续生产的优良工艺，经济效益好，能源利用率高。
Description
技术领域
本发明属于石膏制酸技术领域，特别涉及一种石膏粉流态化窑外分解工艺，本发明方法还可以同时制备硫酸。
背景技术
随着我国经济的日益高速发展，大量工业固废石膏急需跟进消化处理：
1、磷石膏是硫酸法萃取磷酸的副产品，每生产1吨磷铵产品，约产生2.5吨磷石膏，随着我国磷铵行业迅猛发展，副产品磷石膏的量越来越大，磷石膏的堆放不仅占用了大量的土地资源，还由于风蚀、雨蚀污染大气、地表地下水及土壤，而且磷石膏堆场的建设费亦相当昂贵。
2、制盐工业产生的盐渣，长期来被弃置沟壑堆积如山，或在洪水期排入河流，造成一定程度的环境污染及侵占土地的社会危害。
3、随着环境保护的日益严格，火力发电等工业产生的脱硫渣越来越多，大量堆弃。
4、石膏矿开采常常弃置大量的硬石膏不用。
磷石膏、脱硫石膏、盐石膏、硬石膏等等工业固废的综合治理已成为我们国家一个迫切需要解决的问题。
磷石膏制硫酸联产水泥是石膏工业废渣综合利用的有效途径之一，我国从60年代开始研究攻关，90年代建设了多套工业示范装置，使得磷酸—磷石膏—硫酸实现有机循环。磷石膏制硫酸联产水泥的工艺包括以下步骤：原料均化、烘干脱水、生料制备、熟料烧成、窑气制酸和水泥磨制等六个过程。
磷石膏制硫酸联产水泥可以有效利用副产品磷石膏制得硫酸，并且得到水泥产品，变废为宝，具有良好的经济效益和环保效益。但是传统磷石膏制硫酸联产水泥工艺存在以下问题：采用焦炭做还原剂分解石膏，原料价格高，进而导致产品成本高；熟料烧成过程中采用水泥生产工艺中落后的中空窑窑内分解煅烧技术，能耗高、脱硫率低；分解煅烧在中空窑内一步完成操作难度大，结球结圈严重，装置运转率低，单位产能低。
中国专利CN101708826A公布了一种硫磺还原分解磷石膏的方法。该方法为：将磷石膏放入反应器中并在惰性氛围下，升温至500～900℃预热10～30分钟，然后通入摩尔分率为10～50%的气态硫磺与磷石膏进行还原反应1～2h后，将所得硫化钙料研磨后再与磷石膏按摩尔比1～1.5:3混合均匀，在非氧化性气氛中1000℃～1400℃下焙烧0.5～3h，所产生的SO2气体作为生产硫酸的原料，所得固体渣料可用做水泥生产的原料。磷石膏的分解率可达98wt%以上，脱硫率可达95wt%以上。上述方法仅为实验方法，因为不是连续反应过程，无法直接进行工业化生产，如果该方法要实现工业化生产，需要具有经济性的解决第一步反应***的热平衡及第一步反应气硫的惰性保护问题。因此该方法尚不能进行工业化生产。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中所存在的上述不足，提供一种能够实现工业化连续生产、操作难度低、高石膏分解率的喷动流化窑外分解制硫酸工艺。
本发明提供的石膏喷动流化分解工艺，其特征在于，包括以下步骤：
（1）、在熔硫槽中将硫磺加热至120℃～150℃，得到液体硫磺。
（2）、液体硫磺经液硫泵喂入液硫汽化炉，与回转窑尾排出的余热尾气进行换热，使液体硫磺气化升温至450℃～750℃，换热后的余热尾气进入二级旋风预热器。
（3）、料仓内平均粒度为1μm～200μm的石膏生料粉按与余热尾气标况体积比为1:4000～10000的比例，经喂料机喂入一级旋风预热器与余热尾气进行换热，升温至50℃～400℃，经过一级旋风预热器预热的生料进入二级旋风预热器与余热尾气进行换热，升温至200℃～700℃，经过二级旋风预热器预热的生料一部分进入喷动流化床、一部分与喷动流化床排出的固体物料一起进入回转窑；二级旋风预热器换热后排出的余热尾气进入一级旋风预热器换热。
所述体积比是指固体生料粉体积与余热尾气标准状态下的气体体积比。
根据装置的中各物料的反应状态调节经过二级预热的生料进入喷动流化床和进入回转窑的比例，使装置反应充分。
（4）、燃料在热风炉内与鼓风机鼓入的空气按空气过剩5%～15%混合后充分燃烧，产生的热烟气与液硫气化炉来的硫磺气体按体积比0.2～10:1混和，消耗掉热烟气中的剩余的氧气，形成600℃～1100℃的含硫蒸气的混合烟气，混合烟气进入喷动流化床。
（5）、经过二级预热的生料在喷动流化床内与含硫蒸气的混合烟气在500℃～1000℃进行喷动流化换热分解反应，分解反应后的固体物料经溢流口排出；流化床尾气进入旋风除尘器，分离下的粉料返回喷动流化床。
（6）、步骤5所得的固体物料与步骤3来的预热石膏生料粉混合，控制混合物料中CaS与CaSO4摩尔比为1.0～1.5：3送入回转窑，在800℃～1300℃下反应0.5～5小时，得到含二氧化硫的尾气和含氧化钙的固渣。
进一步，喷动流化床排出的尾气经旋风除尘器净化、再经除硫蒸气后，送去硫酸装置，用于制备硫酸。优选的，一级旋风预热器排出的尾气送去硫酸装置，用于制备硫酸。
本发明采用硫蒸气和热烟气的混合气体作为流化床流化载体和反应原料，与平均粒度1μm～200μm的经过预热处理的石膏生料反应，物料接触面积更大更充分，硫蒸气的分压比例更高，反应速率快，热效率高，设备单位容积产量高，物料分解更加彻底和更易控制。
如上所述石膏喷动流化分解工艺，其特征在于，步骤（4）中喷动流化床的流化风进气为切向进气、有效的促进料气混合，喷动流化床的喷动风为拉法尔喷管，有效提高物料在喷动炉内的循环率，提高石膏生料分解率。
如上所述石膏喷动流化分解工艺，其特征在于，步骤（4）中，所述的燃料为天然气、煤气、液化石油气、无烟煤、烟煤或高硫煤中的至少一种。优选的，所述燃料为高硫煤。高硫煤作为其他工业的劣质燃料，但是用于本工艺可以有效提高硫酸产量和降低生产成本。
优选的，所述的燃料在热风炉内经鼓风机鼓入氧含量25-50%的富氧空气燃烧产生热烟气。富氧空气燃烧可以提供更多的热量，有效维持喷动流化床反应的热量平衡，进一步降低产品热耗，增加反应的充分率，提高尾气中SO2浓度，减少副反应，提高目标产物的纯度，降低产品生产成本。
如上所述石膏喷动流化分解工艺，其特征在于，所述的石膏为磷石膏、脱硫石膏、盐石膏、氟石膏、柠檬酸石膏、镍石膏、钛白粉副产石膏、天然石膏、天然硬石膏中的至少一种。
如上所述步骤（6）所述的含二氧化硫的尾气，二氧化硫的体积百分数为5％～25％，可用于制备硫酸。
如上所述步骤（6）所述的含氧化钙的固渣，氧化钙的质量百分数为15％～75％。
如上所述的石膏喷动流化分解工艺，石膏生料粉为连续投料，石膏生料粉喷动流化分解煅烧***为连续生产过程，可以提高装置产量、控制生产成本，有利于本工艺的产业化。
如上所述的石膏喷动流化分解工艺，液硫泵设置在熔硫槽内，减少热量损失。
本发明与现有技术相比，具有以下显著特征和有益效果：
1.石膏喷动流化分解工艺中，将硫磺加热得到液体硫磺，可以均匀进入到气化炉，使得生产流程平稳。
2.由于含SO2尾气在制硫酸之前必须进行冷却，石膏生料粉和液体硫磺与回转窑尾出来的尾气换热后既可以冷却尾气，又可以利用余热使液体硫磺气化和石膏生料粉预热，既实现了工艺目的又节约能源，降低能耗。
3.采用燃料在热风炉内燃烧后再与高温气硫直接混合，既可以对气硫进行直接加热，减少换热过程中的热量损失，又可以消除鼓入热风炉内空气中过剩的氧气，使进入喷动流化床参与分解反应的工艺气体形成非氧化保护气氛。
4.采用喷动流化床做为分解反应器，并使流化风沿流化床锥底切向进入，加大气硫与石膏粉的接触面积，使气硫与石膏粉生料在流态化状态下进行充分换热，增强传热传质效果，加快反应速率，有效提高物料分解率、降低能耗；石膏粉生料分解在回转窑外进行，降低了回转窑热负荷，有效提高石膏制酸装置单位产能；石膏粉生料分解和煅烧分开进行，有效避免回转窑结球、结圈，降低操作难度，实现工业化连续生产。
附图说明：
图1为本发明工艺流程图
图中标记：1-鼓风机，2-热风炉，3-喷动流化床，4-旋风除尘器，5-料仓，6-喂料机，7-一级旋风预热器，8-二级旋风预热器，9-液硫汽化炉，10-回转窑，11-熔硫槽，12-液硫泵。
具体实施方式
下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。本发明中未特别说明的百分比均为重量百分比。
固体硫磺在熔硫槽11内经饱和水蒸汽间接换热得到液体硫磺；液体硫磺在熔硫槽11内经液硫泵12喂入液硫汽化炉9，与回转窑10窑尾排出的余热尾气进行间接换热，使液体硫磺气化为硫蒸气去热风炉2，余热尾气进入二级旋风预热器8；料仓5内的石膏生料粉经喂料机6喂入一级旋风预热器7，经过一级预热的生料进入二级旋风预热器8，经过二级预热的生料一部分进入喷动流化床3、一部分与喷动流化床排出的固体物料一起进入回转窑；燃料在热风炉2内与鼓风机1鼓入的空气或富氧空气燃烧形成热烟气，液硫气化炉9来的气硫与热烟气混和，消耗掉热烟气中的过剩氧气，得到气硫与烟气的混合气，混和气进入喷动流化床3；预热生料在喷动流化床3内与混合气直接接触换热，进行喷动流化分解反应，尾气进入旋风除尘器4,旋风除尘器4分离下的粉料返回喷动流化床3，分解反应后的固体物料经溢流口排出；固体物料配入适量的经过二级预热的生料粉送入回转窑10煅烧，得到含二氧化硫的尾气和含氧化钙的固渣；旋风除尘器4的尾气净化除硫蒸气后与一级旋风预热器7的尾气一起送去硫酸装置制硫酸。
以下实施例中，石膏粉生料为连续投料，石膏粉喷动流化分解煅烧***为连续生产过程。
实施例1
原料1：半水磷石膏粉。表1为其化学成分。
原料2：硫磺（纯度99.8wt%）
表1半水磷石膏粉化学成分
燃料：天然气。表2为其化学成分。
表2天然气化学成分
| 组分 | CH4 | C2H6 | C3H8 | CO2 | N2 |
| 含量/vol% | 97.23 | 0.18 | 0.07 | 1.3 | 1.22 |
固体硫磺在熔硫槽11内经饱和水蒸汽间接换热得到150℃的液体硫磺；液体硫磺在熔硫槽11内经液硫泵12喂入液硫气化炉9，与回转窑10窑尾排出的余热尾气进行间接换热，使液体硫磺气化为550℃的硫蒸气去热风炉2，余热尾气进入二级旋风预热器8；料仓5内平均粒度为50μm的石膏生料粉按与混合烟气标况体积比为1:6000经喂料机6喂入一级旋风预热器7，升温至300℃，经过一级预热的生料进入二级旋风预热器8，升温至500℃，经过二级预热的生料一部分进入喷动流化床3、一部分与喷动流化床排出的固体物料一起进入回转窑；燃料在热风炉2内与鼓风机1鼓入的空气按空气过剩10%混合燃烧形成热烟气，液硫气化炉9来的气硫与热烟气按体积比1:5混和，消耗掉热烟气中的过剩氧气，形成750℃的混合烟气，混和气进入喷动流化床3；预热生料在喷动流化床3内与含气硫的混合烟气在600℃进行喷动流化换热分解反应；尾气进入旋风除尘器4,旋风除尘器4分离下的粉料返回喷动流化床3，分解反应后的固体物料经溢流口排出；固体物料与经过二级预热的石膏生料粉混合，控制混合物料中CaS与CaSO4摩尔比1.2:3送入回转窑10煅烧，在1200℃下反应2h，得到含二氧化硫体积分数为15%的尾气和含氧化钙质量分数为53%的固渣。旋风除尘器4的尾气净化除硫蒸气后与一级旋风预热器7的尾气一起送去硫酸装置制硫酸。
实施例2
原料1：脱硫石膏粉。表1为其化学成分。
原料2：硫磺（纯度99.8wt%）
表3脱硫石膏粉化学成分
燃料：无烟煤。表4为其工业分析。
表4无烟煤工业分析
| 组分 | 固定碳 | 挥发分 | 灰分 | 水分 |
| 含量/wt% | 70.0 | 4.3 | 20.5 | 5.2 |
固体硫磺在熔硫槽11内经饱和水蒸汽间接换热得到130℃的液体硫磺；液体硫磺在熔硫槽11内经液硫泵12喂入液硫气化炉9，与回转窑10窑尾排出的余热尾气进行间接换热，使液体硫磺气化为450℃的硫蒸气去热风炉2，余热尾气进入二级旋风预热器8；料仓5内平均粒度为120μm的石膏生料粉按与混合烟气标况体积比为1:4000经喂料机6喂入一级旋风预热器7，升温至400℃，经过一级预热的生料进入二级旋风预热器8，升温至700℃，经过二级预热的生料一部分进入喷动流化床3、一部分与喷动流化床排出的固体物料一起进入回转窑；燃料在热风炉2内与鼓风机1鼓入的空气按空气过剩5%混合燃烧形成热烟气，液硫气化炉9来的气硫与热烟气按体积比1:10混和，消耗掉热烟气中的过剩氧气，形成1000℃的混合烟气，混和气进入喷动流化床3；预热生料在喷动流化床3内与含气硫的混合烟气在900℃进行喷动流化换热分解反应；尾气进入旋风除尘器4,旋风除尘器4分离下的粉料返回喷动流化床3，分解反应后的固体物料经溢流口排出；固体物料与经过二级预热的石膏生料粉混合，控制混合物料中CaS与CaSO4摩尔比1.1:3送入回转窑10煅烧，在1000℃下反应3h，得到含二氧化硫体积分数为10%的尾气和含氧化钙质量分数为42%的固渣。旋风除尘器4的尾气净化除硫蒸气后与一级旋风预热器7的尾气一起送去硫酸装置制硫酸。
实施例3
原料1：盐石膏粉。表5为其化学成分。
原料2：硫磺（纯度99.8wt%）
表5盐石膏粉化学成分
燃料：烟煤。表6为其工业分析。
表6烟煤工业分析
| 组分 | 固定碳 | 挥发分 | 灰分 | 水分 |
| 含量/wt% | 56.0 | 20.6 | 17.8 | 5.6 |
固体硫磺在熔硫槽11内经饱和水蒸汽间接换热得到130℃的液体硫磺；液体硫磺在熔硫槽11内经液硫泵12喂入液硫气化炉9，与回转窑10窑尾排出的余热尾气进行间接换热，使液体硫磺气化为550℃的硫蒸气去热风炉2，余热尾气进入二级旋风预热器8；料仓5内平均粒度为200μm的石膏生料粉按与混合烟气标况体积比为1:7000经喂料机6喂入一级旋风预热器7，升温至200℃，经过一级预热的生料进入二级旋风预热器8，升温至400℃，经过二级预热的生料一部分进入喷动流化床3、一部分与喷动流化床排出的固体物料一起进入回转窑；燃料在热风炉2内与鼓风机1鼓入的空气按空气过剩15%混合燃烧形成热烟气，液硫气化炉9来的气硫与热烟气按体积比1:8混和，消耗掉热烟气中的过剩氧气，形成900℃的混合烟气，混和气进入喷动流化床3；预热生料在喷动流化床3内与含气硫的混合烟气在700℃进行喷动流化换热分解反应；尾气进入旋风除尘器4,旋风除尘器4分离下的粉料返回喷动流化床3，分解反应后的固体物料经溢流口排出；固体物料与经过二级预热的石膏生料粉混合，控制混合物料中CaS与CaSO4摩尔比1.0:3送入回转窑10煅烧，在800℃下反应5h，得到含二氧化硫体积分数为5%的尾气和含氧化钙质量分数为15%的固渣。旋风除尘器4的尾气净化除硫蒸气后与一级旋风预热器7的尾气一起送去硫酸装置制硫酸。
实施例4
原料1：氟石膏粉。表7为其化学成分。
原料2：硫磺（纯度99.8wt%）
表7氟石膏粉化学成分
燃料：高硫煤。表8为其工业分析。
表8高硫煤工业分析
| 组分 | 固定碳 | 挥发分 | 灰分 | 水分 |
| 含量/wt% | 57.8 | 24.6 | 13.8 | 3.8 |
固体硫磺在熔硫槽11内经饱和水蒸汽间接换热得到120℃的液体硫磺；液体硫磺在熔硫槽11内经液硫泵12喂入液硫气化炉9，与回转窑10窑尾排出的余热尾气进行间接换热，使液体硫磺气化为750℃的硫蒸气去热风炉2，余热尾气进入二级旋风预热器8；料仓5内平均粒度为10μm的石膏生料粉按与混合烟气标况体积比为1:5000经喂料机6喂入一级旋风预热器7，升温至50℃，经过一级预热的生料进入二级旋风预热器8，升温至200℃，经过二级预热的生料一部分进入喷动流化床3、一部分与喷动流化床排出的固体物料一起进入回转窑；燃料在热风炉2内与鼓风机1鼓入的空气按空气过剩8%混合燃烧形成热烟气，液硫气化炉9来的气硫与热烟气按体积比1:1混和，消耗掉热烟气中的过剩氧气，形成650℃的混合烟气，混和气进入喷动流化床3；预热生料在喷动流化床3内与含气硫的混合烟气在500℃进行喷动流化换热分解反应；尾气进入旋风除尘器4,旋风除尘器4分离下的粉料返回喷动流化床3，分解反应后的固体物料经溢流口排出；固体物料与经过二级预热的石膏生料粉混合，控制混合物料中CaS与CaSO4摩尔比1.3:3送入回转窑10煅烧，在1100℃下反应4h，得到含二氧化硫体积分数为25%的尾气和含氧化钙质量分数为75%的固渣。旋风除尘器4的尾气净化除硫蒸气后与一级旋风预热器7的尾气一起送去硫酸装置制硫酸。
实施例5
原料1：柠檬酸石膏粉。表9为其化学成分。
原料2：硫磺（纯度99.8wt%）
表9柠檬酸石膏粉化学成分
燃料：焦煤。表10为其化学成分。
表10烟煤化学成分
| 组分 | 固定碳 | 挥发分 | 灰分 | 水分 |
| 含量/wt% | 56.0 | 20.6 | 17.8 | 5.6 |
固体硫磺在熔硫槽11内经饱和水蒸汽间接换热得到140℃的液体硫磺；液体硫磺在熔硫槽11内经液硫泵12喂入液硫气化炉9，与回转窑10窑尾排出的余热尾气进行间接换热，使液体硫磺气化为500℃的硫蒸气去热风炉2，余热尾气进入二级旋风预热器8；料仓5内平均粒度为30μm的石膏生料粉按与混合烟气标况体积比为1:10000经喂料机6喂入一级旋风预热器7，升温至350℃，经过一级预热的生料进入二级旋风预热器8，升温至600℃，经过二级预热的生料一部分进入喷动流化床3、一部分与喷动流化床排出的固体物料一起进入回转窑；燃料在热风炉2内与鼓风机1鼓入的空气按空气过剩10%混合燃烧形成热烟气，液硫气化炉9来的气硫与热烟气按体积比1:0.2混和，消耗掉热烟气中的过剩氧气，形成600℃的混合烟气，混和气进入喷动流化床3；预热生料在喷动流化床3内与含气硫的混合烟气在600℃进行喷动流化换热分解反应；尾气进入旋风除尘器4,旋风除尘器4分离下的粉料返回喷动流化床3，分解反应后的固体物料经溢流口排出；固体物料与经过二级预热的石膏生料粉混合，控制混合物料中CaS与CaSO4摩尔比1.5:3送入回转窑10煅烧，在1300℃下反应0.5h，得到含二氧化硫体积分数为8%的尾气和含氧化钙质量分数为24%的固渣。旋风除尘器4的尾气净化除硫蒸气后与一级旋风预热器7的尾气一起送去硫酸装置制硫酸。
实施例6
原料1：镍石膏粉。表11为其化学成分。
原料2：硫磺（纯度99.8wt%）
表11镍石膏粉化学成分
燃料：天然气。表12为其化学成分。
表12天然气化学成分
| 组分 | CH4 | C2H6 | C3H8 | CO2 | N2 |
| 含量/vol% | 97.23 | 0.18 | 0.07 | 1.3 | 1.22 |
固体硫磺在熔硫槽11内经饱和水蒸汽间接换热得到145℃的液体硫磺；液体硫磺在熔硫槽11内经液硫泵12喂入液硫气化炉9，与回转窑10窑尾排出的余热尾气进行间接换热，使液体硫磺气化为650℃的硫蒸气去热风炉2，余热尾气进入二级旋风预热器8；料仓5内平均粒度为80μm的石膏生料粉按与混合烟气标况体积比为1:6000经喂料机6喂入一级旋风预热器7，升温至150℃，经过一级预热的生料进入二级旋风预热器8，升温至350℃，经过二级预热的生料一部分进入喷动流化床3、一部分与喷动流化床排出的固体物料一起进入回转窑；燃料在热风炉2内与鼓风机1鼓入的空气按空气过剩15%混合燃烧形成热烟气，液硫气化炉9来的气硫与热烟气按体积比1:3混和，消耗掉热烟气中的过剩氧气，形成700℃的混合烟气，混和气进入喷动流化床3；预热生料在喷动流化床3内与含气硫的混合烟气在550℃进行喷动流化换热分解反应；尾气进入旋风除尘器4,旋风除尘器4分离下的粉料返回喷动流化床3，分解反应后的固体物料经溢流口排出；固体物料与经过二级预热的石膏生料粉混合，控制混合物料中CaS与CaSO4摩尔比1.0:3送入回转窑10煅烧，在900℃下反应4h，得到含二氧化硫体积分数为12%的尾气和含氧化钙质量分数为48%的固渣。旋风除尘器4的尾气净化除硫蒸气后与一级旋风预热器7的尾气一起送去硫酸装置制硫酸。
实施例7
原料1：钛白粉副产石膏粉。表13为其化学成分。
原料2：硫磺（纯度99.8wt%）
表13钛白粉副产石膏粉化学成分
燃料：高硫煤。表14为其工业分析。
表14高硫煤工业分析
| 组分 | 固定碳 | 挥发分 | 灰分 | 水分 |
| 含量/wt% | 57.8 | 24.6 | 13.8 | 3.8 |
固体硫磺在熔硫槽11内经饱和水蒸汽间接换热得到120℃的液体硫磺；液体硫磺在熔硫槽11内经液硫泵12喂入液硫气化炉9，与回转窑10窑尾排出的余热尾气进行间接换热，使液体硫磺气化为450℃的硫蒸气去热风炉2，余热尾气进入二级旋风预热器8；料仓5内平均粒度为40μm的石膏生料粉按与混合烟气标况体积比为1:7000经喂料机6喂入一级旋风预热器7，升温至100℃，经过一级预热的生料进入二级旋风预热器8，升温至300℃，经过二级预热的生料一部分进入喷动流化床3、一部分与喷动流化床排出的固体物料一起进入回转窑；燃料在热风炉2内与鼓风机1鼓入的30%富氧空气按空气过剩5%混合燃烧形成热烟气，液硫气化炉9来的气硫与热烟气按体积比1:5混和，消耗掉热烟气中的过剩氧气，形成800℃的混合烟气，混和气进入喷动流化床3；预热生料在喷动流化床3内与含气硫的混合烟气在600℃进行喷动流化换热分解反应；尾气进入旋风除尘器4,旋风除尘器4分离下的粉料返回喷动流化床3，分解反应后的固体物料经溢流口排出；固体物料与经过二级预热的石膏生料粉混合，控制混合物料中CaS与CaSO4摩尔比1.2:3送入回转窑10煅烧，在1100℃下反应3h，得到含二氧化硫体积分数为20%的尾气和含氧化钙质量分数为67%的固渣。旋风除尘器4的尾气净化除硫蒸气后与一级旋风预热器7的尾气一起送去硫酸装置制硫酸。
实施例8
原料1：天然石膏粉。表15为其化学成分。
原料2：硫磺（纯度99.8wt%）
表15天然石膏粉化学成分
燃料：无烟煤。表16为其工业分析。
表16无烟煤工业分析
| 组分 | 固定碳 | 挥发分 | 灰分 | 水分 |
| 含量/wt% | 70.0 | 4.3 | 20.5 | 5.2 |
固体硫磺在熔硫槽11内经饱和水蒸汽间接换热得到150℃的液体硫磺；液体硫磺在熔硫槽11内经液硫泵12喂入液硫气化炉9，与回转窑10窑尾排出的余热尾气进行间接换热，使液体硫磺气化为550℃的硫蒸气去热风炉2，余热尾气进入二级旋风预热器8；料仓5内平均粒度为180μm的石膏生料粉按与混合烟气标况体积比为1:8000经喂料机6喂入一级旋风预热器7，升温至300℃，经过一级预热的生料进入二级旋风预热器8，升温至550℃，经过二级预热的生料一部分进入喷动流化床3、一部分与喷动流化床排出的固体物料一起进入回转窑；燃料在热风炉2内与鼓风机1鼓入的空气按空气过剩12%混合燃烧形成热烟气，液硫气化炉9来的气硫与热烟气按体积比1:0.5混和，消耗掉热烟气中的过剩氧气，形成600℃的混合烟气，混和气进入喷动流化床3；预热生料在喷动流化床3内与含气硫的混合烟气在550℃进行喷动流化换热分解反应；尾气进入旋风除尘器4,旋风除尘器4分离下的粉料返回喷动流化床3，分解反应后的固体物料经溢流口排出；固体物料与经过二级预热的石膏生料粉混合，控制混合物料中CaS与CaSO4摩尔比1.1:3送入回转窑10煅烧，在1000℃下反应5h，得到含二氧化硫体积分数为13%的尾气和含氧化钙质量分数为60%的固渣。旋风除尘器4的尾气净化除硫蒸气后与一级旋风预热器7的尾气一起送去硫酸装置制硫酸。
实施例9
原料1：天然硬石膏粉。表17为其化学成分。
原料2：硫磺（纯度99.8wt%）
表17硬石膏粉化学成分
燃料：天然气。表18为其化学成分。
表18天然气化学成分
| 组分 | CH4 | C2H6 | C3H8 | CO2 | N2 |
| 含量/vol% | 97.23 | 0.18 | 0.07 | 1.3 | 1.22 |
固体硫磺在熔硫槽11内经饱和水蒸汽间接换热得到135℃的液体硫磺；液体硫磺在熔硫槽11内经液硫泵12喂入液硫气化炉9，与回转窑10窑尾排出的余热尾气进行间接换热，使液体硫磺气化为650℃的硫蒸气去热风炉2，余热尾气进入二级旋风预热器8；料仓5内平均粒度为40μm的石膏生料粉按与混合烟气标况体积比为1:4500经喂料机6喂入一级旋风预热器7，升温至250℃，经过一级预热的生料进入二级旋风预热器8，升温至500℃，经过二级预热的生料一部分进入喷动流化床3、一部分与喷动流化床排出的固体物料一起进入回转窑；燃料在热风炉2内与鼓风机1鼓入的空气按空气过剩10%混合燃烧形成热烟气，液硫气化炉9来的气硫与热烟气按体积比1:8混和，消耗掉热烟气中的过剩氧气，形成750℃的混合烟气，混和气进入喷动流化床3；预热生料在喷动流化床3内与含气硫的混合烟气在650℃进行喷动流化换热分解反应；尾气进入旋风除尘器4,旋风除尘器4分离下的粉料返回喷动流化床3，分解反应后的固体物料经溢流口排出；固体物料与经过二级预热的石膏生料粉混合，控制混合物料中CaS与CaSO4摩尔比1.3:3送入回转窑10煅烧，在1300℃下反应1h，得到含二氧化硫体积分数为15%的尾气和含氧化钙质量分数为55%的固渣。旋风除尘器4的尾气净化除硫蒸气后与一级旋风预热器7的尾气一起送去硫酸装置制硫酸。
对比例
采用CN101708826A公布的方法分解磷石膏，其在预热分解磷石膏过程中先在惰性气体保护下进行预热磷石膏，再通入硫蒸气进行还原反应，该过程为间歇性操作、操作繁杂，且预热磷石膏阶段会浪费大量的惰性气体，整体分解磷石膏过程需要大量的人工辅助，同时对于制备硫化钙工段产出的固体渣的收集也不方便，无法实现工业自动化生产。
而本专利采用喷动床作为制备硫化钙工段的反应器可以大大增加磷石膏与硫蒸汽的接触面积，提高反应效率，同时利用了CN101708826A专利中硫化钙与磷石膏焙烧所需要的非氧化性高温气体用于预热制备硫化钙的磷石膏，能显著的节约能耗，大大节约了CN101708826A专利中磷石膏预热过程中所需的惰性气体使用量。该专利中磷石膏分解制备硫化钙过程的保护气为热烟气，其与硫蒸汽混合到一定程度后一起作为反应气氛的同时也为反应提供了所需的热量和分解温度，这样使磷石膏制备硫化钙过程的反应更加简化，同时制备硫化钙工段固体渣的收集也更加简洁方便，这对于实现工业自动化生产大大有利。
Claims (10)
1.一种石膏喷动流化分解工艺，其特征在于，包括以下步骤：
（1）、在熔硫槽中将硫磺加热至120℃～150℃，得到液体硫磺；
（2）、液体硫磺经液硫泵喂入液硫气化炉，与回转窑尾排出的余热尾气进行换热，使液体硫磺气化升温至450℃～750℃，换热后的余热尾气进入二级旋风预热器；
（3）、料仓内平均粒度为1μm～200μm的石膏生料粉按与余热尾气标况体积比为1: 4000～10000的比例，经喂料机喂入一级旋风预热器与余热尾气进行换热，升温至50℃～400℃，经过一级旋风预热器预热后的生料进入二级旋风预热器与余热尾气进行换热，升温至200℃～700℃，经过二级旋风预热器预热的生料一部分进入喷动流化床、一部分与喷动流化床排出的固体物料一起进入回转窑；二级旋风预热器换热后排出的余热尾气进入一级旋风预热器换热；
（4）、燃料在热风炉内与鼓风机鼓入的空气混合后充分燃烧，产生的热烟气与液硫气化炉来的硫磺气体按体积比0.2～10:1混和，消耗掉热烟气中的剩余的氧气，形成600℃～1100℃的含硫蒸气的混合烟气，混合烟气进入喷动流化床；
（5）、经过二级预热的生料在喷动流化床内与含硫蒸气的混合烟气在500℃～1000℃进行喷动流化换热分解反应，分解反应后的固体物料经溢流口排出；流化床尾气进入旋风除尘器，分离下的粉料返回喷动流化床；
（6）、步骤5所得的固体物料与步骤3来的预热石膏生料粉混合，控制混合物料中CaS与CaSO4摩尔比为1.0～1.5：3送入回转窑，在800℃～1300℃下反应0.5～5小时，得到含二氧化硫的尾气和含氧化钙的固渣。
2.根据权利要求1所述的石膏喷动流化床分解工艺，其特征在于，步骤（5）中喷动流化床排出的尾气经旋风除尘器净化，分离出的粉料返回喷动液化床。
3.根据权利要求2所述的石膏喷动流化床分解工艺，其特征在于，经过旋风除尘处理后的尾气，再经除硫蒸气处理后，输送到制备硫酸的装置中，用于制备硫酸。
4.根据权利要求1所述的石膏喷动流化床分解工艺，其特征在于，步骤（3）中的一级旋风预热器排出的尾气输送到制备硫酸的装置中，用于制备硫酸。
5.根据权利要求1所述的石膏喷动流化床分解工艺，其特征在于，所述的燃料在热风炉内与鼓风机鼓入的空气按空气过剩5%～15%混合后充分燃烧。
6.根据权利要求1或5所述的石膏喷动流化床分解工艺，其特征在于，所述的燃料在热风炉内经鼓风机鼓入氧含量25-50%的富氧空气燃烧产生热烟气。
7.根据权利要求1所述的石膏喷动流化床分解工艺，其特征在于，所述的燃料为天然气、煤气、液化石油气、无烟煤、烟煤或高硫煤中的至少一种。
8.根据权利要求7所述的石膏喷动流化床分解工艺，其特征在于，所述燃料为高硫煤。
9.根据权利要求1所述的石膏喷动流化床分解工艺，其特征在于，所述的石膏为磷石膏、脱硫石膏、盐石膏、氟石膏、柠檬酸石膏、镍石膏、钛白粉副产石膏、天然石膏、硬石膏中的至少一种。
10.根据权利要求1所述的石膏喷动流化床分解工艺，其特征在于，如上所述的石膏喷动流化床分解工艺，石膏生料粉为连续投料，石膏生料粉喷动流化分解煅烧***为连续生产过程。
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