一种氧化钙与气态硫磺反应制取硫化钙的方法及其生产系统

本发明属于硫化钙制备，尤其涉及一种氧化钙与气态硫磺反应制取硫化钙的方法及其系统。

背景技术：

1、硫化钙(cas)是一种无机化合物，通常呈现为浅黄色至灰色的粉末状物质。它具有氯化钠结构的立方晶系，这种结构使得硫化钙具有较高的硬度和稳定性。纯品硫化钙无色，但由于其可能含有杂质，有时会有臭鸡蛋般的气味。硫化钙在干燥空气中较为稳定，但在湿润环境中容易发生水解，生成硫氢化钙、氢氧化钙和碱式硫氢化钙的混合物。硫化钙是制造硫化氢、硫脲等化学品的重要原料。在农业中硫化钙可以用作土壤改良剂，改善土壤结构和肥力。在医学某些研究中被认为可能对治疗心脏和血管问题有益。纯品经稀土元素掺杂后硫化钙可以作为电致发光材料，用于制作荧光灯和其他光源。随着新材料技术研究的不断深入，硫化钙作为重要的化工中间产品，其应用领域将更加广泛。

2、目前为止，硫化钙制备方法主要是通过氧化还原法制取硫化钙，还原剂主要有煤、焦炭、半焦炭、炭、氢气和一氧化碳等，氧化剂主要包括硫酸钙、磷石膏、脱硫石膏和石膏等。同时也有部分通过酸碱中和法制得，主要是硫化氢与氧化钙、石灰石和白云石等。根据制备硫化钙的反应物的状态可大致分为固固法和气固法。其中气固法即反应物以气固两相发生反应制备硫化钙，即以氢气和一氧化碳等气体还原剂与硫酸钙发生反应，还原制备硫化钙，在该过程中发生的反应为：caso4+4co＝cas+4co2

3、caso4+4h2＝cas+4h2o

技术实现思路

1、为了解决现有技术中硫化钙生产反应温度高、能耗高、二氧化碳排放大、纯度低等技术问题，本发明提供一种氧化钙与气态硫磺反应制取硫化钙的方法及其系统。

2、一种氧化钙与气态硫磺反应制取硫化钙的方法，包括对固体硫磺在500℃～900℃下加热气化形成s2体积含量80％以上的硫磺烟气；

3、对氧化钙粉末进行预热形成预热氧化钙粉末，预热温度为400℃～800℃；

4、将所述硫磺烟气与所述预热氧化钙粉末分别导入到悬浮反应器进行气固反应生成硫化钙和尾气，所述气固反应温度为550℃～850℃，反应时间为2s～45s；对所述硫化钙冷却降温。

5、进一步地，所述对固体硫磺在500℃～900℃下加热气化形成s2体积含量80％以上的硫磺烟气的步骤包括：

6、对固体硫磺加热使所述固体硫磺液化形成硫磺液体，所述对固体硫磺加热的温度在100℃～200℃；

7、对所述硫磺液体进行过滤形成纯度大于99％精硫磺液体；

8、对所述精硫磺液体继续加热使所述精硫磺液体气化形成s2体积含量80％以上的硫磺烟气；对所述精硫磺液体继续加热的温度在500℃～900℃。

9、进一步地，对所述精硫磺液体继续加热采用直接加热、间接加热、燃烧气化一种或多种组合。

10、进一步地，所述燃烧气化是使部分气态硫磺燃烧提供热量，同时构建贫氧环境抑制氧化。

11、进一步地，对所述硫化钙冷却降温包括以下步骤：

12、将气固反应生成的硫化钙经高温旋风分离器进行分离；

13、将分离后的硫化钙导入到至少一级以上悬浮冷却装置与所述悬浮冷却装置换热管内的低温介质进行换热降温使所述硫化钙降温冷却至室温。

14、进一步地，所述硫化钙的纯度＞40％。

15、进一步地，所述硫化钙的纯度＞80％。

16、本发明还提供了一种氧化钙与气体硫磺反应制取硫化钙的生产系统，适用于上述氧化钙与气态硫磺反应制取硫化钙的方法，所述系统包括用于对固体硫磺进行气化的硫磺气化装置；

17、用于对氧化钙粉末进行预热的悬浮预热器；

18、分别与所述硫磺气化装置、悬浮预热器连接的用于氧化钙粉末与气态硫磺进行气固反应生成硫化钙和尾气的悬浮反应器；

19、与所述悬浮反应器连接的用于对所述硫化钙进行冷却的悬浮冷却装置。

20、进一步地一种氧化钙与气体硫磺反应制取硫化钙的生产系统还包括分别与所述悬浮冷却装置、硫磺气化装置连接的间接换热器；

21、所述间接换热器向所述悬浮冷却装置输出低温介质，所述低温介质经悬浮冷却装置进行热交换后转变为高温介质回流到间接换热器；

22、所述间接换热器向所述硫磺气化装置输出低压蒸汽对所述固体硫磺加热，经过热交换的低压蒸汽转变为循环水回流到间接换热器；

23、在所述间接换热器内所述悬浮冷却装置输出的高温介质对所述循环水进行加热形成所述低压蒸汽输出对所述固体硫磺加热，同时所述循环水对所述高温介质进行冷却形成所述低温介质向悬浮冷却装置输出对所述硫化钙冷却。

24、进一步地一种氧化钙与气体硫磺反应制取硫化钙的生产系统还包括与所述悬浮预热器出风口连接用于对所述尾气进行焚烧处理的尾气焚烧装置；对所述尾气进行除尘的气体除尘装置；所述气体除尘装置除尘后的尾气经热交换后制备硫酸。

25、本发明采用对固体硫磺在500℃～900℃下加热气化形成s2体积含量80％以上的硫磺烟气；对氧化钙粉末进行预热形成预热氧化钙粉末，预热温度为400℃～800℃；将硫磺烟气与预热氧化钙粉末分别导入到反应器进行气固反应生成硫化钙和尾气，对所述硫化钙冷却降温。本发明采用气态的硫磺直接与氧化钙反应生产硫化钙，气固反应的温度为550℃～850℃，反应温度低，能耗低；接触充分，反应完全，生产的硫化钙的纯度高；同时，没有碳排放，不会造成对空气的污染。

26、另外本发明还提供了一种硫化钙生产系统，不仅有效解决了生产过程中的尾气处理，实现了生产资源的充分回收利用，而且还实现了生产过程中热量的循环使用，极大地降低了生产过程中的能耗；有效实现了绿色生产，进一步提高了生产的经济效益和社会效益。

技术特征：

1.一种氧化钙与气态硫磺反应制取硫化钙的方法，其特征在于：对固体硫磺在500℃～900℃下加热气化形成s2体积含量80％以上的硫磺烟气；

2.如权利要求1所述的氧化钙与气态硫磺反应制取硫化钙的方法，其特征在于：

3.如权利要求2所述的氧化钙与气态硫磺反应制取硫化钙的方法，其特征在于：对所述精硫磺液体继续加热采用直接加热、间接加热、燃烧气化中的一种或多种的组合。

4.如权利要求3所述的氧化钙与气态硫磺反应制取硫化钙的方法，其特征在于：所述燃烧气化是使部分气态硫磺燃烧提供热量，同时构建贫氧环境抑制氧化。

5.如权利要求1-4任一项所述的氧化钙与气态硫磺反应制取硫化钙的方法，其特征在于：对所述硫化钙冷却降温包括以下步骤：

6.如权利要求5所述的氧化钙与气态硫磺反应制取硫化钙的方法，其特征在于：所述硫化钙的纯度＞40％。

7.如权利要求6所述的氧化钙与气态硫磺反应制取硫化钙的方法，其特征在于：所述硫化钙的纯度＞80％。

8.一种氧化钙与气体硫磺反应制取硫化钙的生产系统，其特征在于：适用于如权利要求1-7中的任一项所述的氧化钙与气态硫磺反应制取硫化钙的方法，所述系统包括用于对固体硫磺进行气化的硫磺气化装置；

9.如权利要求8所述的氧化钙与气体硫磺反应制取硫化钙的生产系统，其特征在于：还包括分别与所述悬浮冷却装置、硫磺气化装置连接的间接换热器；

10.如权利要求9所述的氧化钙与气体硫磺反应制取硫化钙的生产系统，其特征在于：还包括与所述悬浮预热器出风口连接用于对所述尾气进行焚烧处理的尾气焚烧装置；对所述尾气进行除尘的气体除尘装置；所述气体除尘装置除尘后的尾气经热交换后制备硫酸。

技术总结
本发明提供了一种氧化钙与气态硫磺反应制取硫化钙的方法及其生产系统，方法包括对固体硫磺在500℃～900℃下加热气化形成S<subgt;2</subgt;体积含量80％以上的硫磺烟气；对氧化钙粉末进行预热形成预热氧化钙粉末；将所述硫磺烟气与所述预热氧化钙粉末分别导入到悬浮反应器进行气固反应生成硫化钙和尾气；对所述硫化钙冷却降温。本发明的生产系统包括用于对固体硫磺进行气化的硫磺气化装置；用于对氧化钙粉末进行预热的悬浮预热器；分别与所述硫磺气化装置、悬浮预热器连接的用于氧化钙粉末与气态硫磺进行气固反应生成硫化钙和尾气的悬浮反应器。本发明能有效制取高纯度的硫化钙，有效降低污染排放和能耗，实现绿色生产制造，具有较高的经济价值和社会效益。

技术研发人员：陈延信,赵博,陈振刚,韩丁
受保护的技术使用者：西安建筑科技大学
技术研发日：
技术公布日：2025/4/10