Способ и устройство разложения гипса на диоксид серы

007885 Область применения изобретения Настоящее изобретение относится к процессам производства диоксида серы и необходимому для этого оборудованию. В частности, изобретение относится к способу разложения гипса до диоксида серы и необходимому для этого устройству. Описание предшествующего уровня техники В патенте (1) показано, что гипс предварительно нагревается и сушится газом жаровой трубы при температуре 600-750 С до тех пор, пока общее количество воды в гипсе не уменьшится до 4-6%. На дальнейших этапах проводится перемешивание до однородной массы, разложение и обжиг, в результате получаются диоксид серы и цемент. Акционерное общество "CHEMIE LINZ" (CHEMIE LINZ AG.) в Австрии предложило установить вертикальный теплообменник в конце вращающейся печи. В оборудовании подобного типа промытая (очищенная и обогащенная методом флотации) фосфатная порода (обогащенная до 70%) обезвоживается и высушивается до состояния с содержанием воды в ней 6-8% и затем смешивается с тонко измельченным и высушенным природным ангидритом (безводным гипсом), песком и коксом, так формируется первичное сырье. Это первичное сырье нагревается четырехступенчатым теплообменником с вертикальным чаном до температуры 650-700 С и затем переносится во вращающуюся печь, где подвергается разложению и обжигу. Температура газа, отходящего из торца печи и входящего в теплообменник, составляет 800-850 С; температура газа, отходящего из теплообменника, составляет 425430 С. Хотя теплообменник и может до некоторой степени уменьшить расход (потребление) тепла, эффективность теплообмена в теплообменнике с вертикальным чаном низкая, и теплообменник может закупориться (забиться); к тому же степень использования тепла во вращающейся печи мала, и выход продукта на единицу емкости (вместимости) печи мал. Объемная концентрация SO2 в отходящем газе низка,обычно 7-9%. При этом может использоваться процесс одинарной конверсии и одинарной адсорбции. Все этого приводит к тому, что при производстве серной кислоты необходимо переработать большой объем газа и объемы (возможности) производства низкие. Краткое описание сущности изобретения Одна из целей изобретения - обеспечить метод разложения гипса до диоксида серы, использование которого приводит к более высокой концентрации диоксида серы, высокой степени использования тепла и более простой технологии. Другая цель изобретения - обеспечить оборудование для разложения гипса до диоксида серы. Настоящее изобретение относится к методу разложения гипса до диоксида серы. Метод заключается в следующем: сырой гипс смешивается с газом, отходящим из второго циклонного теплообменника, и затем переносится в первый циклонный теплообменник, впоследствии диоксид серы отходит из верхней части теплообменника; отделенное твердое сырье падает вниз под действием силы тяжести и смешивается с газом, отходящим из третьего циклонного теплообменника; затем оно переносится во второй циклонный теплообменник для подогрева и отделения; отделенное твердое сырье из второго циклонного теплообменника смешивается с газом, отходящим из четвертого циклонного теплообменника, и затем переносится в третий циклонный теплообменник для подогрева и отделения; отделенное твердое сырье из третьего циклонного теплообменника переносится в четвертый циклонный теплообменник и нагревается газом, отходящим из торца вращающейся печи, и, в конце концов,переносится во вращающуюся печь для разложения и обжига. В приведенном выше методе разложения гипса до серной кислоты температура газа, отходящего из торца вращающейся печи и входящего в четвертый теплообменник, составляет 800-900 С, а температура сырья, подогретого четвертым теплообменником и входящего в печь, составляет 600-720 С. Температура газа, выходящего из первого циклонного теплообменника, составляет 260-400 С, а объемная концентрация диоксида серы в этом газе составляет 11-14% в сухом состоянии. Настоящее изобретение также относится к оборудованию для разложения гипса до диоксида серы. Оборудование состоит из четырехступенчатого циклонного теплообменника и вращающейся печи для разложения и обжига. Метод соединения устройств в оборудовании следующий: сырой гипс смешивается непосредственно с газом, отходящим из второго циклонного теплообменника, и затем переносится в первый циклонный теплообменник; диоксид серы отходит из верхней части теплообменника; отделенное твердое сырье падает вниз под действием силы тяжести и смешивается с газом, отходящим из третьего циклонного теплообменника; затемоно переносится во второй циклонный теплообменник для подогрева и отделения; отделенное твердое сырье из второго циклонного теплообменника смешивается с газом, отходящим из четвертого циклонного теплообменника, и затем переносится в третий циклонный теплообменник для подогрева и отделения; отделенное твердое сырье из третьего циклонного теплообменника переносится в четвертый циклонный теплообменник и нагревается газом, отходящим из торца вращающейся печи, и, в конце концов,-1 007885 переносится во вращающуюся печь для разложения и обжига. В указанном выше оборудовании для разложения гипса до серной кислоты четвертый теплообменник представляет собой теплообменник с кипящим слоем. Краткое описание чертежей На фиг. 1 изображена принципиальная схема оборудования для разложения гипса до диоксида серы и соответствующий процесс. На фиг. 2 изображена принципиальная схема комбинированной системы для разложения гипса до диоксида серы и цемента. Изображенное на фиг. 1 оборудование - часть комбинированной системы, изображенной на фиг. 2. Изобретение можно охарактеризовать путем следующего детального описания фиг. 2. Пожалуйста, обратитесь к фиг. 2. Гипс 16, в котором содержание воды составляет 10-25%, вместе с коксом 17, глиной 18 и глиноземом (окисью алюминия) 19 тонко измельчаются в шаровой мельнице и вводят в кабину смешения 21. Перемешанное до однородной массы первичное сырье 11 смешивается с газом 9, отходящим из второго циклонного теплообменника 2, и затем переносится в первый циклонный теплообменник 1, где газ отделяется от твердой фазы. Концентрация диоксида серы в газе 10, отходящем из верхней части первого теплообменника 1, составляет 11-14% в сухом состоянии, а температура этого газа - 260-400 С. После прохождения электрического пылеуловителя 26 выходящий газ 10 переносится вентилятором (тягодутьевым устройством) 27 в секцию изготовления серной кислоты. Твердое сырье 12,отделенное в первом циклонном теплообменнике 1, смешивается с газом 8, отходящим из третьего циклонного теплообменника 3 и затем переносится во второй циклонный теплообменник 2, где газ отделяется от твердой фазы. Отделенное твердое сырье 13 смешивается с газом 7, отходящим из четвертого циклонного теплообменника, и затем переносится в третий циклонный теплообменник 3, где газ отделяется от твердой фазы. Отделенное твердое сырье 14 из третьего циклонного теплообменника 3 переносится в четвертый циклонный теплообменник 4 и обменивается теплом в кипящем слое с газом 6, отходящим из торца вращающейся печи 5. Затем твердое сырье 14 переносится во вращающуюся печь 5 для разложения и обжига так, чтобы получить цементный клинкер. Полученный цементный клинкер охлаждается в клинкерном холодильнике 22 и тонко измельчается с образованием цемента. Уголь 23 как топливо вращающейся печи переносится во вращающуюся печь вентилятором (тягодутьевым устройством) 24 и через бункер 25 забрасывается в печь. Предпочтительные варианты осуществления изобретения Пример 1. Гипс, содержащий 24,53% воды (кристаллическая вода 19,12%, адсорбционная вода 5,41%), смешивается с коксом, глиной и глиноземом, тонко измельченными в шаровой мельнице, в соотношении 100:8:10:6 для приготовления однородной смеси исходных материалов. Полученное первичное сырье вводится в систему циклонного теплообменника и смешивается с газом, отходящим из второго циклонного теплообменника (диаметр 3370 мм) с температурой 405 С, и затем переносится в первый циклонный теплообменник ( 2500 мм, два агрегата), где газ отделяется от твердой фазы. Концентрация диоксида серы в газе, выходящем из верхней части первого теплообменника, составляет 12,1% в сухом состоянии, а температура газа - 313 С. После прохождения электрического пылеуловителя, газ переносится вентилятором (тягодутьевым устройством) в секцию изготовления серной кислоты путем использования процесса с двойной конверсией и двойной адсорбцией газа (в процессе двойной конверсии и двойной адсорбции газа). Твердое сырье, температура которого 265 С, отделенное в первом циклонном теплообменнике, смешивается с газом, отходящим из третьего циклонного теплообменника (3650 мм) с температурой 634 С, и затем переносится во второй циклонный теплообменник, где газ отделяется от твердой фазы. Аналогичным образом, твердое сырье с температурой 395 С, отделенное во втором циклонном теплообменнике, смешивается с газом, отходящим из четвертого циклонного теплообменника (3650 мм) с температурой 659 С, и затем переносится в третий циклонный теплообменник, где газ отделяется от твердой фазы. Твердое сырьес температурой 515 С, отделенное в третьем циклонном теплообменнике,переносится в четвертый циклонный теплообменник и обменивается теплом в кипящем слое с газом,отходящим из вращающейся печи с температурой 854 С. Затем первичное сырье, температура которого 663 С, переносится во вращающуюся печь для разложения и обжига с получением цементного клинкера. Полученный цементный клинкер охлаждается в клинкерном холодильнике и тонко измельчается с образованием цемента. Уголь как топливо вращающейся печи переносится во вращающуюся печь вентилятором (тягодутьевым устройством) и через бункер забрасывается в печь. Пример 2. Гипс, содержащий 22,19% воды (кристаллическая вода 18,95%, адсорбционная вода 3,24%), смешивается с коксом, глиной и глиноземом, тонко измельченными в шаровой мельнице, в соотношении 100:8:10:6 для приготовления однородной смеси исходных материалов. Полученное первичное сырье вводится (со скоростью 58 т/ч) в систему циклонного теплообменника и смешивается с газом, отходящим из второго циклонного теплообменника (диаметр 3370 мм) с температурой 423 С, и затем переносится в первый циклонный теплообменник (2500 мм, два агрегата), где газ отделяется от твердой фазы.-2 007885 Объемная концентрация диоксида серы в газе, выходящем из верхней части первого теплообменника,составляет 13,1% в сухом состоянии, а температура газа - 286 С. После прохождения электрического пылеуловителя газ переносится вентилятором (тягодутьевым устройством) в секцию изготовления серной кислоты путем использования процесса с двойной конверсией и двойной адсорбцией газа. Твердые материалы, температура которых 261 С, отделенные в первом циклонном теплообменнике, смешиваются с газом, отходящим из третьего циклонного теплообменника (3650 мм) с температурой 589 С, и затем переносятся во второй циклонный теплообменник, где газ отделяется от твердой фазы. Аналогичным образом, твердые материалы с температурой 403 С, отделенные во втором циклонном теплообменнике,смешиваются с газом, отходящим из четвертого циклонного теплообменника (3650 мм) с температурой 686 С, и затем переводятся в третий циклонный теплообменник, где газ отделяется от твердой фазы. Твердое сырье с температурой 537 С, отделенное в третьем циклонном теплообменнике, переносится в четвертый циклонный теплообменник и обменивается теплом в кипящей слое с газом, отходящим из вращающейся печи с температурой 884 С. Затем твердые сырье, температура которого 685 С, переносится во вращающуюся печь для разложения и обжига с получением цементного клинкера. Полученный цементный клинкер охлаждается в клинкерном холодильнике и тонко измельчается с образованием цемента. Уголь как топливо вращающейся печи переносится во вращающуюся печь вентилятором (тягодутьевым устройством) и через бункер забрасывается в печь. Промышленная применимость Настоящее изобретение имеет очевидные преимущества. Изобретение использует циклонный теплообменник для проведения теплообмена между сырьем и отходящим газом. При этом процессе эффективность теплообмена высока, сырье не может слипнуться или прилипнуть к стенке аппарата. Следовательно, гипс, содержащий 10-25% воды, может непосредственно использоваться для приготовления первичного сырья без предварительного высушивания и обезвоживания. Как следствие процедуру горячей сушки можно пропустить, что снижает стоимость оборудования. Температура предварительно нагретого сырья может достигать 600-720 С. Температура сырья, входящего в печь, высока, что уменьшает потребление топлива во вращающейся печи и снижает потребление энергии. При этом температура газа, отходящего из торца вращающейся печи, может быть снижена с 800-900 до 260-400 С в процессе четырехстадийного теплообмена. Затем газ с такой температурой применятся для производства серной кислоты, что снижает тепловые потери. В настоящем изобретении концентрация SO2 в выходящем газе может достигать 11-14%, так что серную кислоту можно производить в процессе двойной конверсии и двойной адсорбции. Общая скорость конверсии может достигать 99,5%, а скорость адсорбции - более 99,95%. Следовательно, изобретение имеет очевидные преимущества с экономической и общественной точки зрения. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Устройство для разложения гипса на диоксид серы, содержащее вращающуюся печь для разложения и обжига гипса, четырхступенчатый циклонный теплообменник и средство подачи сырого гипса,при этом вход первого теплообменника связан со средством подачи сырого гипса и верхним выходом второго теплообменника; верхний выход первого теплообменника служит выходом для диоксида серы; нижний выход первого теплообменника связан с верхним выходом третьего теплообменника и входом второго теплообменника; нижний выход второго теплообменника связан с верхним выходом четвртого теплообменника и входом третьего теплообменника; нижний выход третьего теплообменника связан с верхним входом четвртого теплообменника; причм нижние вход и выход четвртого теплообменника связаны с торцом вращающейся печи для разложения и обжига гипса. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что четвртый теплообменник представляет собой теплообменник с кипящим слоем. 3. Способ работы устройства по п.1, включающий смешивание сырого гипса с отходящим из второго теплообменника газом, перемещение смеси в первый теплообменник и выведение диоксида серы из верхней части первого теплообменника; смешивание отделнного в первом теплообменнике тврдого сырья с газом, отходящим из третьего теплообменника, и перемещение смеси во второй теплообменник; смешивание отделнного во втором теплообменнике сырья с газом, отходящим из четвртого теплообменника, и перемещением смеси в третий теплообменник; перемещение отделнного в третьем теплообменнике сырья в четвртый теплообменник для нагрева его газом, отходящим из торца вращающейся печи; и подачу тврдого сырья во вращающуюся печь для разложения и обжига. 4. Способ по п.3, отличающийся тем, что температура газа, отходящего из торца вращающейся печи-3 007885 и входящего в четвртый теплообменник, находится в диапазоне 800-900 С, а температура первичного сырья, входящего в эту печь, составляет 600-720 С. 5. Способ по п.3, отличающийся тем, что температура газа, отходящего из первого теплообменника,находится в диапазоне 260-400 С, а объмная концентрация диоксида серы в этом газе составляет 14% в сухом состоянии.