[其他]將煤和石膏轉化為價值較高的產品的方法

無效

• 申請號: 87107443
• 申請日: 1987-12-10
• 公開（公告）號: CN87107443A
• 公開（公告）日: 1988-11-02
• 發明（設計）人: 杰羅姆·赫伯特·馬頓;蒂莫菲·J·肯德龍
• 申請（專利權）人: 佛羅里達磷酸鹽研究院
• 主分類號: C10J3/00
• 分類號: C10J3/00;C01B17/60
• 代理公司: 中國專利代理有限公司
• 代理人: 楊劍俠

本發明涉及將相對地低價值的煤和石膏經濟地轉化為較高價值的氣體物流和固體產品的方法。特別是，本發明涉及一種同時生產可用作能源的可燃性氣體物流和可用作硫酸生產原料的含硫氣體物流的方法。本方法另一有用的副產品是一種燒結的固體無機產品，該產品可用作鋪路材料的集料與及其他用途。

天然的磷酸鹽巖，特別是礦物磷灰石（磷酸鈣），是一種主要的工業磷源。其中最通常的一種從磷酸鹽巖生產磷酸的方法是酸法或濕法。濕法包括用硫酸消化精制的磷酸鹽巖以生產磷酸和含有雜質的硫酸鈣，即所謂磷石膏。直至目前為止，磷石膏被認為是濕法生產中的一種沒有工業價值的廢產品。因此，大堆的磷石膏堆積在磷酸廠的附近和周圍。主要因為流經磷石膏中可溶化合物出來的雨水被酸化，這些磷石膏堆引起了環境的污染問題。

在授予Gardner等人的美國專利4503018中公開了一種將磷石膏轉化成有用產品的有工業價值的方法。（“Gardner”法）整個地被結合在本發明中作參考。Gardner法產生一種由石膏的熱分解中型成的含硫氣體物流。更具體地說，Gardner法包括將一種制成粒狀的含碳物料和石膏的混合物裝進一個轉動爐篦中干燥和加熱，產生一種含有二氧化硫和（或）硫的氣體流出物。當該顆粒被熱解以后，石灰殘余物可以出售或作其他傳統的用途。Gardner所提出的石膏脫硫方法總的來說是吸熱的。因此，此方法應用一種外部的熱源來熱解石膏。在一個實施方案中，Gardner法利用一個使用高硫煤的煤氣發生爐來生產一種熱的低英熱單位（low-BTU）原料氣體。這樣煤氣發生爐就將加熱了的氣體供給轉動爐篦反應器。雖然Gardner考慮過從產品氣體中回收熱量，但此方法并未能產生有意義的輸出熱量。

用于Gardner法中的可供選擇的煤氣發生爐是一種能基本上將在煤中所有的含碳和含流化合物轉化成揮發性氣體，并不必經過預處理即可直接輸進轉動爐篦反應器中。因此煤原料中的碳主要用作熱源而并不主要地參與將在石膏中的流化合物還原的反應。在煤原料中很大一部分的硫是以流化氫的形式從煤氣發生爐中流出。若將高-流化氫含量的氣體直接輸進轉動爐篦反應器中會引起某些害處。例如，和將固體含硫原料輸進反應器相比，當這些氣體直接燃燒時，它們會導致在氣體產物中的具有較高的水含量和較低的SO含量。

Gardner法是將磷石膏轉化成可用產品的一個有價值的方法，有關專業人員正在繼續努力以尋求一些改進石膏脫硫效率和提高該方法產品質量的方法。

本發明涉及同時生產可用作能源的可燃性的第一氣體物流和一種可用作硫酸生產原料的含硫第二氣體物流。本方法包括在一種貧氧的氣氛中，在煤部分氣化的條件下將煤加熱，產生一種固體的碳焦和一種原煤氣物流。將含流化合物從粗煤氣物流分開，產生一種可燃性的第一氣體物流。將含流化合物轉化成固體含硫物料并與固體的碳焦石膏結合形成一種原料混合物。該原料混合物的非石膏部分具有足夠的還原電位來將石膏中的硫還原成為+4或較低氧化態的氣體硫化合物。將原料混合物在還原條件下加熱產生一種含硫的第二氣體物流。本方法還生產一種具有鋪路混合料的集料價值的固體燒結產品。

本方法特別適用于有效地將低價值的產品如高-硫，低英熱單位的煤和磷石膏轉化成較高價值的產品，其中包括硫酸和一種優質的集料，并且有凈能量輸出。從保護環境的觀點來看，此方法是有很大優點的，因為它利用了一種環境污染物磷石膏，而從能源觀點來看，則因為能將較劣質的煤轉化成一種干凈的可熱氣體和一種供給石膏脫硫反應器用的碳源。

圖1為本發明同時生產一種可燃性第一氣體物流和含硫第二氣體物流的方法的主要特征簡圖。

圖2為同時生產一種可燃氣體和含硫第二氣體物流的方法的一個實施方案簡圖。

圖3為應用流化床煤氣化器同時生產一種可燃氣體和含硫第二氣體物流的方法的一個實施方案簡圖。

圖4為一個適用于本發明的轉動爐篦反應器的一個實施方案簡圖。

本發明方法的第一步包括將煤氣原料部分氣化生產一種固體的碳焦和粗煤氣物流。不同于傳統的煤氣化操作，該操作是要求將煤中的碳成份基本上全部氣化，但在本方法中將煤在部分氣化的條件下加熱使得剩下很大一部分碳作為固體的碳焦。部分氣化條件主要是通過將氣化在一種缺氧的氣氛下和在一個低于傳統的煤氣化操作溫度的溫度下進行達到的。氣化的溫度和輸進氣化器的氣體流速和氧含量，煤的性質（即，英熱單位含量）和煤在氣化器內的停留時間有關。