专利名称：一种高温高压硫酸钙生产硫酸的方法
技术领域：
本发明涉及一种生产硫酸的方法，尤其涉及一种高温高压硫酸钙生产硫酸的方法。
背景技术：
当前我国硫酸生产多为硫磺制酸和硫铁矿制酸，随着硫磺和硫铁矿的原料价格上涨，硫酸成本逐渐升高，寻找新的原料新的工艺生产硫酸势在必行。中国发明专利申请200910019882. 5公开了一种利用硫酸镁生产硫酸的技术，主要采用悬浮煅烧和二氧化硫烟气回用对硫酸镁原料进行预加热的技术，同时采用“两转两吸”工艺，提高了对SO3气体的吸收率，但是其过程中也引入了新的燃料，引入了可能的外来杂质。中国发明专利申请200910265076. 6公开了一种生产硫酸的新方法，该方法在传统的生产过程中增加了混合气体的调质过程，从而提高硫酸的吸收率，但是整个过程不易控制。中国发明专利申请200810021180. 6公开了一种硫酸生产的新方法，具体是将SO3通入硫铁矿或硫磺中生成SO2气体，通过二氧化硫一空气固体氧化物燃料电池作用将SO2气体氧化成SO3，如此重复。但是这种方法的反应效率并不高，影响整个生产效率。SO2气体并不能直接被氧 气氧化成SO3，在转化过程需要有催化剂的参与，通过高温下催化剂的作用将氧气转化为活性非常高的氧自由基(亦称原子氧)，SO2气体中的硫原子被氧自由基极化而被氧化成SO3气体。而SO2氧化成SO3是一个放热的、体积缩小的可逆反应。在实际生产过程中并不能保证一个稳定的环境，以确保SO2的转化率。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，克服现有硫酸生产过程中原料稀缺价高，因固体燃料的使用而引入新的杂质，反应不充分，产品杂质含量高，排放的废弃物多为有害气体以及能耗过高的难题，提供一种成本较低，引入杂质较少，环保的高温高压硫酸钙生产硫酸的方法。本发明解决其技术问题采用的技术方案是，一种高温高压硫酸钙生产硫酸的方法，包括以下步骤
(1)将块状或颗粒状硫酸钙粉碎至100- 2000目(优选800 - 1200目)，然后加入煅烧窑煅烧，煅烧窑的温度控制在1000 - 20000C (优选1500 - 1700°C)，产生含SO2和氧气的
混合气体；
所述硫酸钙优选白度大于99%、纯度大于99wt%的硫酸钙；
(2)将步骤(I)中反应产生的含SO2和氧气的混合气体导入螺旋状加热管道，预热至400-1000°C (优选750 - 850°C)，然后通过高压气体增压泵将混合气体增压至0. 5-20 MPa(优选10 - 14 MPa，更优选12MPa)，并以10-20 m/s的速度(优选15 m/s)喷向内置有网状或颗粒状触媒的管状反应通道，所述混合气体中的SO2被氧化成SO3 ；
所述触媒温度为400-1000°C (优选750 - 850°C);所述触媒是五氧化二矾或钼；
(3)将管状反应通道内反应后含SO3的混合气体通入质量浓度> 98%的浓硫酸，吸收混合气体中的S03，使SO3转化为硫酸，未被吸收的气体再次导入螺旋状加热管道循环利用。本发明中，反应过程是一个循环过程，整个反应过程中并不是二氧化硫100%转化为三氧化硫，而是转化一部分，另一部分未反应的二氧化硫再次通过螺旋状加热管道循环利用。研究表明，在硫酸的生产过程中，302气体的静态转化率在一定温度范围内(300 -1OOO0C)随着温度的升高而降低，但降低的幅度并不特别大，随着温度的升高，其转化速率却大大增加，而在相对较高的温度(较低转化率)条件下，增加压力可以大大提高SO2气体的
转化率。本发明采用高温高压技术，一方面通过适当的高温将气体分子活化，另一方面通过高速高压喷射气体分子使其与触媒充分接触，激发二氧化硫的转化反应。本发明中通过引入闻温闻压条件，可以在提闻SO2气体转化率的同时，大大提闻其转化速度，提高单位时间的产量，同时单次SO2气体的转化率可以达到90%以上。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。实施例1
本实施例包括以下步骤
(1)将块状硫酸钙粉碎至1000目，然后加入煅烧窑煅烧，煅烧窑的温度控制为1200°C，产生含SO2和氧气的混合气体；
所述硫酸钙为白度99. 2%、纯度99. 3wt%的硫酸钙；
(2)将步骤(I)中反应产生的含SO2和氧气的混合气体导入螺旋状加热管道，预热至620°C，然后通过高压气体增压泵将气体增压至15 MPa，并以10 m/s的速度喷向内置有颗粒状五氧化二矾触媒(触媒温度为620°C)的管状反应通道，所述混合气体中的SO2被氧化成SO3;
(3)将管状反应通道内反应后含SO3的混合气体通入质量浓度为98%的浓硫酸，吸收混合气体中的S03，使SO3转化为硫酸，未被吸收的气体再次导入螺旋状加热管道循环利用。本实施例中通过引入闻温闻压条件，可以在提闻SO2气体转化率的同时，大大提闻其转化速度，同时单次SO2气体的转化率可以达到91%。实施例2
本实施例包括以下步骤
(1)将块状硫酸钙粉碎至200目，然后加入煅烧窑煅烧，煅烧窑的温度控制为1500°C，产生含SO2和氧气的混合气体；
所述硫酸钙为白度99. 2%、纯度99. 3wt%的硫酸钙；
(2)将步骤(I)中反应产生的含SO2和氧气的混合气体导入螺旋状加热管道，预热至1000°C，然后通过高压气体增压泵将混合气体增压至0.6 MPa，并以15 m/s的速度喷向内置有颗粒状五氧化二矾触媒(触媒温度为IOO(TC)的管状反应通道，所述混合气体中的SO2被氧化成SO3 ；
(3)将管状反应通道内反应后含SO3的混合气体通入质量浓度为98%的浓硫酸，吸收混合气体中的S03，使SO3转化为硫酸，未被吸收的气体再次导入螺旋状加热管道循环利用。本实施例中通过弓丨入闻温闻压条件，可以在提闻SO2气体转化率的同时，大大提闻其转化速度，同时单次SO2气体的转化率可以达到92%。实施例3
本实施例包括以下步骤
(1)将块状硫酸钙粉碎至1800目，然后加入煅烧窑煅烧，煅烧窑的温度控制为1800°C，产生含SO2和氧气的混合气体；
所述硫酸钙为白度99. 2%、纯度99. 3wt%的硫酸钙；
(2)将步骤(I)中反应产生的含SO2和氧气的混合气体导入螺旋状加热管道，预热至400°C，然后通过高压气体增压泵将混合气体增压至12 MPa，并以20 m/s的速度喷向内置有颗粒状钼触媒(触媒温度为400°C)的管状反应通道，所述混合气体中的SO2被氧化成SO3 ；
(3)将管状反应通道内反应后含SO3的混合气体通入质量浓度为98%的浓硫酸，吸收混合气体中的S03，使SO3转化为硫酸，未被吸收的气体再次导入螺旋状加热管道循环利用。本实施例中通过引入闻温`闻压条件，可以在提闻SO2气体转化率的同时，大大提闻其转化速度，同时单次SO2气体的转化率可以达到95%。
权利要求
1.一种高温高压硫酸钙生产硫酸的方法，其特征在于，包括以下步骤 (1)将块状或颗粒状硫酸钙粉碎至100- 2000目，然后加入煅烧窑煅烧，煅烧窑的温度控制在1000 - 2000°C，产生含SO2和氧气的混合气体； (2)将步骤(I)中反应产生的含SO2和氧气的混合气体导入螺旋状加热管道，预热至400-1000°C，然后通过高压气体增压泵将混合气体增压至0. 5-20 MPa并以10-20 m/s的速度喷向内置有网状或颗粒状触媒的管状反应通道，所述混合气体中的SO2被氧化成SO3 ； 所述触媒温度为400-1000°C ;所述触媒是五氧化二矾或钼； (3)将管状反应通道内反应后含SO3的混合气体通入质量浓度>98%的浓硫酸，吸收混合气体中的S03，使SO3转化为硫酸，未被吸收的气体再次导入螺旋状加热管道循环利用。
2.根据权利要求1所述的高温高压硫酸钙生产硫酸的方法，其特征在于，步骤(I)中，将硫酸钙粉碎至800 — 1200目。
3.根据权利要求1或2所述的高温高压硫酸钙生产硫酸的方法，其特征在于，步骤(I)中，煅烧窑的温度控制在1500 - 1700°C。
4.根据权利要求1或2所述的高温高压硫酸钙生产硫酸的方法，其特征在于，步骤(I)中，所述硫酸钙为白度大于99%、纯度大于99wt%的硫酸钙。
5.根据权利要求1或2所述的高温高压硫酸钙生产硫酸的方法，其特征在于，步骤(2)中，混合气体预热温度至750 - 850 0C。
6.根据权利要求1或2所述的高温高压硫酸钙生产硫酸的方法，其特征在于，步骤(2)中，通过高压气体增压泵将气体增压至10 - 14 MPa。
7.根据权利要求6所述的高温高压硫酸钙生产硫酸的方法，其特征在于，通过高压气体增压泵将气体增压至12 MPa。
8.根据权利要求1或2所述的高温高压硫酸钙生产硫酸的方法，其特征在于，步骤(2)中，通过高压气体增压泵将气体增压后以15 m/s的速度喷向内置有网状或颗粒状触媒的管状反应通道。
9.根据权利要求1或2所述的高温高压硫酸钙生产硫酸的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述触媒温度为750 - 850°C。
全文摘要
一种高温高压硫酸钙生产硫酸的方法，包括以下步骤(1)将块状或颗粒状硫酸钙粉碎至100－2000目，然后加入煅烧窑煅烧；(2)将反应产生的气体导入螺旋状加热管道,预热至400-1000℃，然后将气体增压至0.5-20MPa并以10-20m/s的速度喷向内置有触媒的管状反应通道；(3)将管状反应通道内反应后的混合气体通入质量浓度≥98%的浓硫酸，吸收生成的SO3，并转化为浓硫酸，未被吸收的气体再次导入螺旋状加热管道循环利用。本发明中通过引入高温高压条件，可以在提高SO2气体转化率的同时，大大提高其转化速率，提高单位时间的产量，同时单次SO2气体的转化率可以达到90%以上。
文档编号C01B17/76GK103058150SQ20121053453
公开日2013年4月24日 申请日期2012年12月12日 优先权日2012年12月12日
发明者刘立文, 刘珍如, 宁爱民, 宁勇, 宁江天, 刘勇, 鲁纪鸣 申请人:刘立文