用可燃性廢氣生產硫化鈉的方法

2023-10-08 09:52:04

專利名稱：用可燃性廢氣生產硫化鈉的方法
技術領域：
本發明屬於化工行業用芒硝或無水硫酸鈉(Na2SO4)和不低於70%固定碳的白煤 作為原料鍛燒還原製取硫化鈉的方法。
背景技術：
硫化鈉又稱硫化鹼、硫化石，是一種重要的無機化工原料，主要用於製造染料、礦 石浮選劑、皮革脫毛劑、造紙蒸煮劑，並廣泛用於印染及硫化物的製造。目前傳統的硫化鈉生產工藝主要有三種，第一種是採用反射爐的生產工藝，爐頭 有一個燃燒倉，通過不停的把煤投入燃燒室，靠燃燒室產生的火焰向爐後吹，火焰通過的地 方反射到爐中的物料使其熔解及反應。但這種生產工藝會產生大量的煙塵、硫化物，汙染治 理難度大，成本高，所生產的產品由於含有大量的煤塵質量難以保證。燃燒後的煤渣數量 大，並達不到充分燃燒，屬於能耗高，汙染大，工人工作強度高的三高行業。第二種是採用短轉爐生產工藝，通過噴煤機將煤與空氣形成混合燃料噴入轉爐爐 體內，熔解芒硝或無水硫酸鈉與白煤的混合料，這種生產工藝會使燃煤大量進入到所生產 的產品中，造成粗鹼與煤灰難以分離，要分離粗鹼與煤灰只有靠粉碎機、攪拌機和壓濾機配 合完成。這樣產生的鹼渣量大，工藝複雜，操作困難，產量低下。第三種是長轉爐，生產工藝與短轉爐相同，特點在於所需投料更多產量也更高。但 是，由於轉爐過粗、過長，使爐內前後溫差大，造成生熟料不均勻，不僅嚴重影響了粗鹼的質 量，還因為投料量加大，延長了反應時間，使爐次減少，由於生料過多因而產品比短轉爐的 鹼渣量更大，且鹼渣的處理更困難。另一方面，現在國內的大多數煤焦企業、黃磷企業和鋼鐵企業的廢氣未加利用和 處理就直接排放或經過火炬燃燒後排放。這樣不僅浪費了資源，還造成環境汙染。如果將 這些廢物加以利用，不僅可以大大的減少這些企業的排放壓力，而且有效的解決了硫化鈉 生產過程所產生的「三高」問題。

發明內容
本發明提供一種用可燃性廢氣生產硫化鈉的方法，充分利用高汙染企業所產生的 可燃性廢氣，有效解決芒硝或無水硫酸鈉的熔解、以及與白煤反應過程中的高汙染、高耗能 和高人工勞動強度等上述現有技術存在問題。本發明採用了如下技術方案實現其發明目的用可燃性廢氣生產硫化鈉的方法，採用芒硝或無水硫酸鈉為原料，將原料加入爐 壁上安裝有噴入混合燃氣噴嘴的熔化爐，將可燃性廢氣與空氣按體積比1 2形成的混合 燃氣從噴嘴噴入使芒硝或無水硫酸鈉燃燒，調控噴嘴控制爐內溫度在900 1000°C使原料 熔解，加入固定碳不低於70%的白煤與熔解的原料進行還原反應，白煤的加入量與所加原 料按重量比為1 3 6;加入白煤後調控噴嘴將爐內溫度提升到1050 1200°C，這時噴 入燃氣燃燒在熔解的液面，使物料發生攪拌效應，液面反覆的沸騰與攪拌使物料發生完全反應；反應好的粗鹼在爐膛內呈紅色自然形成較稠的物體並發出燭火，這時就可打開爐門 自然流至粗鹼箱冷卻後，通過現有工藝在水中浸泡濃縮即可得到優質的硫化鈉產品。所說的熔化爐是反射爐、短轉爐或長轉爐。所說熔化爐爐壁上安裝1 8個連通有燃氣管與空氣管的混合燃氣噴嘴，所說燃 氣管的內徑為25 150mm，空氣管的內徑為50 300mm。本發明是一種利用焦爐煤氣、黃磷尾氣或高爐煤氣直接鍛燒芒硝或無水硫酸鈉生 產硫化鈉的工藝，克服了傳統硫化鈉行業以煤為燃料熔解芒硝或無水硫酸鈉生產硫化鈉產 生的環境汙染、高耗能和高人工勞動強度，而且解決了焦爐企業、黃磷企業和鋼鐵的汙染性 氣體的出路，並且投資省、改動小、易維修、資源易得、勞動強度小、產品質量好、產量高、汙 染小，本發明適用於各種反射爐及轉爐。
具體實施例方式下面結合三個實施例對本發明做進一步描述實施例一1、傳統的反射爐去掉燃燒室，其他結構部分不變，把反應倉作為頭倉封實，在反應 倉的爐壁上安裝2 8個連通有燃氣管與空氣管的混合燃氣噴嘴；燃氣管的內徑為25 100mm，空氣管的內徑為50 200mm。空氣與燃氣在噴嘴內混合以達到完全燃燒為宜，化料 倉的爐壁上安裝2 5個噴嘴，噴嘴在倉內的安裝角度調整為向下直接正對燃燒床上原料 的位置為宜，噴嘴的安裝角度一般取向下15 17度。2、採用的可燃廢氣均為低壓氣，氣壓一般在2000 12000Pa均可，氣體的流量根 據管徑的不同，壓力的變化而發生改變，不影響爐內的溫度。3、取1800公斤芒硝或1200公斤無水硫酸鈉，通過皮帶運輸機由爐頂開口處加 入化料倉內，關閉爐門和化料倉，啟動反射爐混合燃氣從噴嘴噴入，爐內溫度到900 1000°C，待原料熔解50%時，再加入900公斤芒硝或600公斤無水硫酸鈉。當全部加入的 原料熔解後，就打開反應倉，通過爐內的落差讓熔解的料液完全流入反應倉。這時再次關閉 反應倉，在化料倉中加入與第一次同等量的芒硝1800公斤或無水硫酸鈉1200公斤，同時向 反應倉中加入300 400公斤白煤，關閉所有爐門，通過控制噴嘴讓爐內溫度達到1050 1200°C，這時反應倉中發生沸騰反應，持續30分鐘左右。在這期間通過觀察孔查看化料倉 和反應倉的情況。如果芒硝或無水硫酸鈉熔解過快，則將化料倉的混合燃氣噴入量減小；當 反應倉的液面收縮到正常範圍，粗鹼自然形成較稠的物體並發出燭火，就可以打開排料口， 將爐內的粗鹼全部排至粗鹼箱，通過浸泡濃縮即可得到優質的硫化鈉產品。粗鹼排除乾淨後關閉排料口，讓化料倉中熔解的硫酸鈉流入反應倉內，然後再向 化料倉內加料備用。4、產生的鹼渣量小，還可向鹼渣中加入硫磺製取大蘇打，既可完全消除鹼渣之患， 又可節省成本。反應倉的餘熱可向後面工序供化料所需的熱量，化料產生的餘熱可供爐後 的濃縮用，達到餘熱充分利用。爐內產生的廢氣通過除塵、脫硫、去鹽後由煙囪排出。5、改進的反射爐可連續生產，提高150%的產量，能耗低，1000立方米/小時燃氣 可生產1. 5噸優質硫化鈉產品。如出料1. 1噸硫化鈉，氣壓為2000 12000Pa，燃氣管內徑 為50 150mm，則耗燃氣500m3 900m3/小時。
實施例二1、將現有短轉爐的噴煤裝置拆除，安裝連有燃氣管與空氣管的混合燃氣噴嘴和配 風裝置，燃氣管的內徑為50 150mm，空氣管為IOOmm 300mm，選用有一定壓力的風機，爐 壁上安裝1 3個燃氣噴嘴。空氣與燃氣在噴嘴內混合，形成一定壓力後使火焰達到3米 以上為宜，有利於混合燃氣噴至原料的位置。2、取1800公斤芒硝或1200公斤無水硫酸鈉與400公斤白煤混合，從短轉爐的加 料口加入並關閉好加料口。啟動轉爐打開噴嘴讓噴入的火焰在轉爐的下部形成均勻的燃 燒，觀察氣壓表，控制氣壓和空氣的混合比在最佳值如果燃氣壓下降則空氣的補給量減 小，並把噴嘴向轉爐體推進。如燃氣壓升高則加大空氣量，並把噴嘴向後退或減小煤氣量。 物料在爐內通過轉爐的轉動形成充分的混合，轉爐轉動50分鐘後打開觀察孔，查看爐內熔 解情況。當爐內有燭火出現時就可停爐出料了，出料過程中可適當減少燃氣的量，全過程耗 時90分鐘。出料時間還受到燃氣壓力的影響，可適當延長或提前出料。如出料1. 1噸硫化鈉， 燃氣管內徑為50mm-150mm，氣壓為5000Pa_12000Pa，則耗燃氣400m3 800m7小時。3、當粗鹼出爐後不需要用破碎機，可直接放在化鹼器內，通過浸泡、濃縮就能得到 優質的硫化鈉產品了。鹼渣的處理按現有技術方式。4、轉爐的維修同反射爐相比成本稍高一些，無法完成連續作業，單臺的產量低於 反射爐，對爐內反應的效果不及反射爐靈活。但是轉爐的熱效率高於反射爐，機械化程度高 於反射爐。實施例三1、長轉爐的燃燒方式同短轉爐，不同之處在噴嘴的安裝方式，將噴嘴的數量增加， 按高低層次安裝，較高的位置處噴嘴的管徑稍大一些，讓火焰噴得更遠，低的位置部分管徑 小一些，為爐前部分提供充分的熱量。2、取9000公斤芒硝或6000公斤無水硫酸鈉與2000公斤固定碳70%的白煤混合 後，加入長轉爐中，根據爐內情況採用前多後少的原則，關閉加料口，啟動轉爐，打開所有噴 嘴。過程同實例二，但打開觀察孔需2小時後。加料和出料及反應過程耗時4 5小時。如 出料5噸硫化鈉，燃氣管內徑為50mm-150mm，氣壓為8000Pa 12000Pa，爐壁上至少安裝8 個噴嘴，耗燃氣量為1800m3 3000m3/小時。3、長轉爐的粗鹼出爐後浸泡和濃縮處理方式同短轉爐；長轉爐採用燃氣熔煉方式 有效的解決了爐溫前後不穩定的情況，提高了產量、質量，達到穩定的效果，但缺陷是維修 成本高，不能連續生產。雖然本發明給出了以上實施例，但生產過程中技術人員可以在權利要求的範圍之 內改動，只要不超過本發明的權利要求所描述的範圍，都應在本發明的保護範圍之內。
權利要求
一種用可燃性廢氣生產硫化鈉的方法，其特徵在於採用芒硝或無水硫酸鈉為原料，將原料加入爐壁上安裝有混合燃氣噴嘴的熔化爐，將可燃性廢氣與空氣按體積比1∶2形成的混合燃氣從噴嘴噴入使芒硝或無水硫酸鈉燃燒，調控噴嘴控制爐內溫度在900～1000℃使原料熔解，加入固定碳不低於70％的白煤與熔解的原料進行還原反應，白煤的加入量與所加原料按重量比為1∶3～6；加入白煤後調控噴嘴將爐內溫度提升到1050～1200℃，這時噴入燃氣燃燒在熔解的液面，使物料發生攪拌效應，液面反覆的沸騰與攪拌使物料發生完全反應；反應好的粗鹼在爐膛內呈紅色自然形成較稠的物體並發出燭火，就可打開爐門自然流至粗鹼箱冷卻後，通過現有工藝在水中浸泡濃縮得到硫化鈉。
2.如權利要求1所述的用可燃性廢氣生產硫化鈉的方法，其特徵在於所說熔化爐是 反射爐、短轉爐或長轉爐。
3.如權利要求1或2所述的用可燃性廢氣生產硫化鈉的方法，其特徵在於所說熔化 爐爐壁上安裝1 8個連通有燃氣管與空氣管的混合燃氣噴嘴，所說燃氣管的內徑為25 150mm，空氣管的內徑為50 300mm。
全文摘要
一種用可燃性廢氣生產硫化鈉的方法，採用芒硝或無水硫酸鈉為原料，利用焦爐煤氣、黃磷尾氣或高爐煤氣直接鍛燒芒硝或無水硫酸鈉生產硫化鈉，克服了傳統硫化鈉行業以煤為燃料熔解芒硝或無水硫酸鈉生產硫化鈉產生的環境汙染、高耗能和高人工勞動強度，而且解決了焦爐企業、黃磷企業和鋼鐵的汙染性氣體的出路，並且投資省、改動小、易維修、資源易得、勞動強度小、產品質量好、產量高、汙染小，本發明適用於各種反射爐及轉爐。
文檔編號C01B17/24GK101905871SQ20101024225
公開日2010年12月8日 申請日期2010年8月2日 優先權日2010年8月2日
發明者戴正川 申請人:戴正川