Способ получения серы из сульфата кальция

 

Изобретение относится к способам получения серы из сульфата кальция путем восстановления углеродсодержащими материалами. Цель - увеличение выхода элементарной серы. Сущность: грануляцию шихты осуществляют при массовом соотношении углерода к сульфату кальция (0,08 - 0,09):1, а обжиг проводят в фильтрующем слое, состоящем из кускового углеродсодержащего материала и гранул шихты при массовом соотношении :(10-3) и температуре газов на выходе из фильтрующего слоя 500-900°С. В качестве углеродсодержащего материала в шихте используют каменный угол с зольностью 15-45%, а в фильтрующем слое - кокс или антрацит. 1 з.п. ф-лы.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (19) (И) (5)) 4 С 01 В 17/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ4ЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 3718856/23-26 (22) 30.03.84 (46) 23. 10.89 ° Бюл. ((- 39 (71) Научно-производственное объединение "Техэнергохимпром" (72) И.Г. Костыльков, О.В. Рогачев, И.A. Жуков, В.В. Жижин и Д.Н.Сощин (53) 661.218(088.8) (56) Патент Франции )(2399973, кл. С 01 В 17/02, 1979, Sulfur 1980, )) 147, р, 36-38. (54)(5 /) 1.СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СЕРЫ ИЗ

СУЛЬФАТА КАЛЬЦИЯ, включающий предварительную грануляцию шпхты иэ измельченных сульфата кальция и углеродсодержащего компонента, обжиг полученных гранул при 1100-1250 С в потоке кислородсодержащего газа с последуюИзобретение относится к способам получения серы из сульфата кальция путем восстановления углеродсодержащими материалами.

Целью изобретения является увеличение выхода элементарной серы.

Раздельное введение углеродсодержащего агента в гранулы шихты и в фильтрующий слой, в котором осуществляется обжиг шихты, исключает образование сульфида кальция внутри гранул, за счет чего повышается выход элементарной серы.

Целесообразность выбранных интервалов обуславливается следующими причинами.

Температура газов на выходе из фильтрующего слоя определяет степень выхода серн в виде SOg или Б . В

2 щей конденсацией серы из реакционных газов, отличающийся тем, что, с целью увеличения выхода целевого продукта, грануляцию шихты осуществляют при массовом соотношении углерода к сульфату кальция (0,080,09):1, а обжиг проводят в фильтрующем слое, состоящем иэ кускового углеродсодержащего материала и гранул . шихты при массовом соотношении 1:(103) и тем) ературе газов на выходе из фильтрующего слоя 500-900 С.

2. Способ по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что в качестве углеродсодержащего материала в шихте используют каменный уголь с зольностью

15-45Х, а в фильтрующем слое — кокс или антрацит. температурном интервале 500-600 С выход серы в элементарном виде составляет 80-96Х. Дальнейшее понижение температуры может привести к конденсации серы в пределах реактора и в газовом тракте.

При соотношении С:CaSOy, равном

0,08: 1-0,09:1, в гранулах шихты имеется недостаточное количество углерода для полного восстановления серы от S до S, что обеспечивает ее

Ф ( восстановление от Я до S

2CaSO + С» 2СаО + 2SO> + C02 (1)

Образующийся сернистый газ восстанавливается уже вне гранулы,т.е. в слое на кусках угля по реакции

2С + 280ю 2СО + Я . (2) 1516463

Тем самым исключается образование

CaS а следовательно, обеспечивается повышение степени извлечения серы в элементарной форме.

В табл. 1 приведены результаты испытаний влияния соотношения С:Са80 в грануле на разложение сульфата кальция.

Таким образом, оптимальным соотношением С:CaSOq является соотношение

0,08: 1-0,09: 1.

Высокая зольность углеродсодержащего компонента в шихте необходима для придания гранулам при обжиге соответствующей прочности за счет связывания золей образующейся жидкой фазы примесей сульфата кальция и для каталитического восстановления серы. 20

При этом в оборот вовлекаются низкокачественные горючие ископаемые, которые не могут быть эффективно использованы в виде топлива в традиционных энергетических процессах. 25

Как видно из результатов испытаний, приведенных в табл. 2, зольность углей менее 15Х недостаточна для обеспечения целостности гранулы во время пребывания в фильтрующем слое. 30

В то же время слишком большая зольность снижает удельную производительность фильтруницего слоя по элементарной сере.

Массовое соотношение углерода, подаваемого в фильтрующий слой к гранулам шихты в слое, выбирается из условия обеспечения эффективного протекания двух процессов — восстановления серы газа до элементарной серы и соз- 40 дание требуемого температурного режима в реакторе. При соотношении углерода, подаваемого в фильтрующий слой, к гранулам, равном 1:12, сернистый газ не восстанавливается полно- 45 стью по реакции (2) и степень выхода серы составляет не более 80-85Х. При соотношении 1:10 степень выхода серы в элементарной форме составляет 9295Х ° но температурный уровень в реакторе находится на требуемом нижнем пределе 1100 С. Для обеспечения запаса по температуре соотношение изменя.ется в сторону увеличения углерода до

1:3. При этом обеспечивается температура в реакторе на уровне 1200 С и полное восстановление сернистого ангидрида до элементарной серы, Дальнейшее увеличение количества вводимого в слой углерода приводит к повышению температуры в реакторе, вызывающей оплавление гранул и в результате снижение восстановления сульфата кальция.

Пример 1. 1000 кг высушенного мелкодисперсного фосфогипса смешивают со 100 кг каменного угля фракции 5-100 мкм зольностью 157., содержащего 88 кг углерода, полученную шихту с массовым соотношением углерод:сульфат кальция, равным

0,08:1, гранулируют и загружают в фильтрующий слой шахтного реактора вместе с 400 кг кускового антрацита фракции 10-20 мм, содержащего 360 кг углерода. Массовое соотношение углерода, подаваемого непосредственно в фильтрующий слой, к гранулам шихты составляет 1:3,3. Обжиг ведут при

115++ 0 С в потоке кислородсодержащего газа при скорости продувки 0,3 м/с.

В верхней зоне печи создают разрежение около 1О мм води.ст. Температуру газов на выходе из фильтрующего слоя поддерживают равной 500+ о

+10 С, для чего продувку слоя ведут смесью воздуха и рециркулируемого газа, отводимого после конденсации серы. Соотношение воздух:рециркулируемый газ поддерживают равным 15:1.

Реакционные газы, отводимые от шахтного реактора, очищают от пыли и охлаждают в дымогарном котле, где из них конденсируют серу. Выход серы составляет около 94Х или 200+5 кг.

Жидкую серу охлаждают и гранулируют.

Из шахтного реактора выгружают твердый огарок, содержащий 370 кг СаО и 100 кг CaSO .

Последующие примеры, иллюстрирующие предлагаемый способ, представлены в табл. 3. Последовательность технологических операций и парамет-, ры, не включенные в табл. 3, сохраняются такими же, как в примере 1.

Таким образом, проведение процесса получения элементарной серы восстановлением сульфата кальция (фосфогипса) позволяет поднять извлече- . ние серы (выход) в целевой продукт до 90-95Х.

1516463

Та блица 1

Параметр

0,87:1

0,08:1 0,09:1 0,01:1

0,25: 1 по иэ естному пособу) 80

50

92

0,01

0,01 5,0 20

0,6

Таблица 2

Параметр известного предлагаемого

30 45 60

1,0

2,0 3,5

Есть Нет

0,5

4,0

5,0

Есть

Есть

Нет

Нет

60 90

100

70

Таблица 3

Показатели для способа

Параметр известного предлагаемого по примеру

Углеродсодермащий компонент для приготовления шихты:

Каменный уголь

Каменный уголь

Каменный уголь

1„5

Каменный уголь

10 количество, кг зольность, Ж

Массовое содержание углерода, кг

85

250

Выход серы из гранулы в виде Sz

Переход серы в сульфид кальция, Е

Неразлошившийся сульфат кальция, X

Прочность гранулы при 1100 С, кГс/см

Склонность гранул к агломерации

Удельная производительность фильтрующего слоя по элементарной сере, кг/м2 ° ч

Показатели для способа при соотношении

С:CaSO< в грануле

Показатели для способа при зольности углей, вводимых в гранулу, Х!

516463

Продолжение таблицы 3

Показатели для способа

Параметр предлагаемого по примеру

3 4 известного

Соотношение углерод:

:сульфат кальция в шихте

Углеродсодержащий компонент, вводимый в фильтруюций слой: вид количество, кг зольность, 7 содержание углерода, кг

Массовое соотношение

0,08:1

0,085:1

0,25:1

0,09:1

Антрацит

244

Кокс

407

Кокс

126

220

378

118 углерода, подаваемого в слой шихты к гранулам шихты

Температура газов на выходе из фильтрующего слоя, С

Выход серы .

1:5

1:3

1:10

550

600

750

520

181

202

180

91

193 кг

Составитель В. Пирша

Редактор Н. Рогулич Техред А. Кравчук Корректор О. Кравцова

Заказ 6348/23 Тираж 435 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

1!3035, Москва, iK-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101