硫磺分解磷石膏制硫酸技术ver2.0

硫磺分解磷石膏制硫酸技术,四川宏达股份有限公司四川大学西南科技大学昆明理工大学郑州大学,1. 课题背景,3. 技术路线,4. 主要研究内容及技术关键,2. 国内外现状和发展趋势,5. 技术创新点,6. 可行性分析,8. 课题目标与考核指标,9. 进度安排,报告内容,10.经费预算及筹措,7.成果应用前景分析,12.申请单位现有工作基础,11. 课题组织实施方案,磷石膏：年排放量5500万吨（干基），累计堆存量2.5 亿吨世界累计9.5亿吨,危害：磷氟污染地表/地下水渣场维护费用高无处堆存,磷石膏处理刻不容缓,1. 课题背景,1.1 磷石膏处理的重要性,1. 课题背景,1.2 磷石膏处理符合国家需求,符合产业发展要求促进磷化工产业可持续发展保障国家粮食安全 国家战略层面,符合国家发展战略 与国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020）、国家“十二五”规划纲要“十二五”资源综合利用指导意见石化协会及磷肥协会“十二五”磷石膏利用,磷石膏处理符合国家需求,利用量：1000万吨/年利用率：不足20%主导产品：水泥缓凝剂和建筑 材料等低档建材,1.3 利用途径与现状,1. 课题背景,1%,磷石膏板、砖、砌块质量不稳定，强度低，耐水性差,磷石膏建材产品进一步萎缩,磷氟杂质高煅烧能耗高建材产品运距脱硫石膏,迫切需要寻求大量化磷石膏利用的方法,1.4 解决方案,1. 课题背景,CaSO42H2O,硫酸,氧化钙,磷石膏富含硫钙资源,硫对外依存：2010年进口硫磺920万吨,磷石膏中硫钙循环利用技术是实现大量化消纳的重要途径。,CaSO42H2O,焦炭还原磷石膏制酸技术：国外：德国、南非、奥地利国内： “346”工程鲁北化工：掺混部分盐石膏，减少磷石膏杂质河北黎河：经济效益差，已停产四川什邡、四川银山、山东鲁西、山东莱西、沈阳化肥：已停产,实现产业化，规模从1万吨20万吨/年,流程长，投资大，生产成本高，企业无经济效益,2. 国内外现状和发展趋势,2.1 现有磷石膏制酸工程化流程,2.2 现有磷石膏制酸技术存在的问题,2. 国内外现状和发展趋势,表观现象,突破低成本磷石膏制酸是实现磷钙循环利用的关键,能耗高,流程长投资大,操作难度大,磷石膏杂质高,主要原因,二氧化硫浓度低,分解/烧制在同一窑内进行,多数企业停工,经济效益差,分解温度高,联产水泥,磷石膏,硫化钙,氧化钙残渣,降温两段分解,2.3 课题研究思路,半水石膏,SO2,硫酸,大量化消纳低成本循环利用,硫磺,提浓,节能,钙高值,2. 国内外现状和发展趋势,CaS + 3CaSO4 = 4CaO + 4SO2,2S + CaSO4 = CaS + 2SO2,3. 技术路线,课题研究内容,节能化煅烧半水石膏技术磷石膏低温分解制高浓度SO2技术氧化钙残渣高值化利用技术磷石膏分解的关键设备磷石膏制酸过程的系统集成及工程实施关键技术,4. 课题主要研究内容及技术关键,（续表）,4. 课题主要研究内容及技术关键,5. 技术创新点,工艺技术创新硫磺代替焦炭：反应温度降到1100，SO2提到12%以上；分解过程改进：两段自然划分，提高操作弹性；硫酸工艺改进：一转一吸改为两转两吸，提效和减排SO2 。核心设备技术创新半水石膏煅烧设备磷石膏分解设备产品链创新氧化钙残渣：代替生石灰处理酸性污水、制饲料级磷酸氢钙；氧化钙残渣：轻质碳酸钙、碳酸钙晶须，固定CO2；氧化钙残渣：硫铝酸盐特种水泥，减少天然石灰石开采和减排CO2 ；为磷石膏中钙资源化利用开拓新途径，延伸磷化工产品链。,6. 可行性分析,（1）节能化煅烧半水石膏技术：流化床干燥：传热和传质效率高，节能；分室流化煅烧：表面游离水+部分结晶水，可行；粉体稳定性：粉体返混及结粒，可行；粉尘监控与治理：清洁化生产，可行。（2）硫磺低温分解磷石膏制高浓度SO2技术：热力学：硫磺代焦炭分解，分解温度低约200，SO2浓度提高5%以上；动力学及分解操作过程：传统一窑完成石膏分解和水泥烧制，操作难度大，水泥质量差；而采用两段，提高操作弹性；前期实验研究结果：过程切实可行。,6. 可行性分析,（3）氧化钙残渣高值化利用技术：西南科技大学：添加铝土矿，制成硫铝酸盐特种水泥；四川大学：代生石灰进行污水处理及制饲钙，完全可能；郑州大学：通CO2制备轻质碳酸钙或碳酸钙晶须等产品，可行；昆明理工大学：高纯氧化钙产品已有专利申请。（4）磷石膏制酸过程的关键设备：传统工艺：回转窑可成功运行；硫磺工艺：还原、氧化两段分开； 一段反应：温度较低（800900），循环流化床高效节能 二段反应：沿用传统回转窑设备，完全可行。（5）制酸过程系统集成及工程实施关键技术：工程实施：宏达股份实践（生产、管理和技术经验和人才储备积累）；关键技术：“硫磺循环”和“防结圈”实验室已有阶段结果，方案可行；稳定化操作：负责单位经验+研究单位的结果，可确保工程成功。,7.1 与国内外技术的竞争分析,7. 成果应用前景分析,以处理100万吨磷石膏为例:,7. 成果应用前景分析,节能减排,1万吨/年石膏制酸与10万吨/年石膏制酸装置财务指标对比表,7. 成果应用前景分析,硫磺制酸成本455元/吨,云南云天化集团四川龙莽集团重庆双赢集团中化涪陵化工四川高宇集团六国化工集团四川威远石牛贵州西洋肥业湖北祥云化工。,磷化工企业,实验室成果,硫磺分解磷石膏制硫酸,推广,行业协会石化协会磷肥协会无机盐协会,应用,技术成果,中试,提出问题,磷石膏集中排放且需硫酸企业其它石膏品种：脱硫石膏/盐石 膏等钙源较贵企业： DCPD，CC,7. 成果应用前景分析,7.3 成果应用措施和产业化前景,8. 课题目标与考核指标,（1）核心技术：硫磺分解磷石膏制硫酸技术与装备，掌握设计控制全套技术；（2）示范装置：1万吨/年磷石膏制酸装置，实现1年以上安全、经济、稳定运行，实现硫钙资源循环利用；（3）装置经济指标：半水石膏成本35kg标煤/吨，分解温度1100，气相SO2浓度12%，形成3-4项氧化钙渣生产钙质产品工艺，饲钙满足GB/T22549-2008，CaO纯度85%，硫酸生产成本400元/吨。（4）知识产权：申请专利12项以上，形成12项标准；论文30篇以上，研究生1518名，培养1015名技术骨干 。,9. 进度安排,2009,节能化煅烧,2012,2013,2014,硫磺低温分解技术,分解关键设备,示范装置,氧化钙渣高值利用,(年),2015,研究任务,完成时间,2015年12月,2013年12月,2015年12月,2013年12月,2013年7月,2011,10. 经费预算与筹措,10. 经费预算与筹措,研究单位,示范装置建设单位,11. 课题组织实施方案,11. 课题组织实施方案,11. 课题组织实施方案,宏达股份：总工程师,2007,磷酸盐及磷石膏综合利用,1994,高铁铝杂质磷石膏制酸联产水泥,技术管理,什化集团：副总经理,1999,脱氟磷酸三钙工艺,示范装置72小时考核,掺配天然石膏制合格窑气,回转窑三风道煅烧器设计,什化集团：技术负责人,技术开发工程设计,硫铁矿制硫酸,硫磺制硫酸,磷铵联产装置产业化,技术管理,磷石膏,磷酸盐：六偏与焦磷酸钠,漂洗预处理,水泥缓凝剂,建筑石膏粉,硫铝酸盐水泥,砌块砖,2010：国家级企业技术中心,200910300617.4,CN200910305788.6,2009年度中华全国工商业联合会科技进步二等奖,杨守明：总工,12. 申请单位现有工作基础,12. 申请单位现有工作基础,国家首批“346”工程实施单位 拥有丰富磷石膏转化经验和失败教训 积累有磷石膏分解的专业化人才,40万吨硫酸及50万吨磷酸盐生产规模 有硫循环和钙高值利用的配套装置,2010年国家级企业技术中心 国内多项标准起草单位,单位已经达到科研条件,1,2,3,4,总资产86.77亿元，年产值231亿；化工、冶金、矿山资源型企业项目建设资金筹措到位，报批完成,为课题研究提供原料和示范装置基础及经验,喷雾塔,厂房,12. 申请单位现有工作基础,磷石膏制酸场地,半水石膏煅烧线,配套硫酸生产线,配套磷酸氢钙生产线,示范装置建设许可证明,12. 申请单位现有工作基础,长期坚持磷化工研究单位（20余项国家部级奖励）教育部磷资源综合利用和清洁加工研究中心磷化工科研工程开发100余人团队,水泥领域（窑炉设计和开发）先进建筑材料固体废物处理及资源化教育部重点实验室,固体废弃物资源化国家工程研究中心承担过国家“磷石膏”方面课题,国家钙镁磷复合肥技术研究推广中心 负责编辑出版磷肥与复肥,12. 申请单位现有工作基础,12. 申请单位现有工作基础,12. 申请单位现有工作基础,12. 申请单位现有工作基础,硫磺分解磷石膏制酸核心技术拥有扎实的前期工作基础，部分已开展模试试验，进入集成示范阶段优势研究单位和大型企业强强联合，可化解技术风险,核心技术为各磷化工企业迫切需求，磷石膏中硫循环和利用均可在企业内部实现磷石膏制酸技术为国家鼓励的循环经济工程，能实现企业的磷石膏大规模消纳和低成本利用,符合纲要重点领域及其优先主题的要求符合大规模发展循环经济的战略要求，是“资源综合利用技术政策大纲”的核心技术符合产业调整与振兴规划、典型区域发展要求,技术风险较小,市场风险较小,无政策风险,13. 风险分析,总结,磷石膏处理刻不容缓。磷石膏硫钙循环是打破磷化工发展