氢气还原分解硫酸钙的热力学研究.pdf

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1、第33卷第5期2012年10月化学工业与工程技术JournaloJ。ChemicalIndustry&EngineeringV01.33NO.50Ct.,2012氢气还原分解硫酸钙的热力学研究*陈升1,刘少文h2(1.武汉工程大学化工与制药学院绿色化工过程教育部重点实验室,湖北武汉430073;2.黄冈师范学院化工学院,湖北黄冈438000)摘要:运用热力学计算软件HSC对氢气还原硫酸钙进行了热力学研究。计算发现,加入氢气后硫酸钙的分解温度较自行分解所需的温度显著降低,且氢气浓度越低对硫酸钙反应越有利。根据热力学计算结果,利用磷石膏在流化床分解炉中进

2、行热态试验,考察了反应温度、气体流量、床层高度对磷石膏分解时反应动力学的影响。实验结果表明,当气体流量242mL/min、床层高径比(H。/D)4.8、温度控制在1000~1050℃时,对于流化床中氢气还原分解磷石膏有利。关键词:硫酸钙还原分解热力学磷石膏热态实验中图分类号:TQl72,9文献标识码:A文章编号:1006—7906(2012)05—0007—05ThermodynamicstudyonreductivedecompositionofcalciumsulfatewithhydrogenCHENShen91,LIUShaowenl’2(1

3、.KeyLaboratoryforGreenChemicalProcessofMinistryofEducation.SchoolofChemicalEngineering&Pharmacy,WuhanInstituteofTechnology,Wuhan430073,China;2.SchoolofChemicalEngineering,HuanggangNormalUniversity,Huanggang438000,China)Abstract:Thereductivedecompositionofcalciumsulfateusinghydr

4、ogenisinvestigatedandcalculatedbyHSCthermody—namicsoftware.Itisdiscoveredthatthedecompositiontemperatureofcalciumsulfatewithhydrogenislowerthanthatofwith—OUthydrogen,andthelowerconcentrationofhydrogen,thebetterresultsforthedecompositionreaction.Basedontheresult,thethermalexperi

5、mentinthefluidizedbedisstudiedtOinvestigatetheeffectofreactiontemperature,gasflowrate,bedheightonthedecompositionofphosphogypsum.Theresultsindicatethatitisbeneficialforthedecompositionwhenthegasflowis242mI。/min,heighttOdiameterratio(140/D)is4.8,andtemperatureiscontrolledat1000—

6、1050℃.Keywords:Calciumsulfate;Reductivedecomposition;Thermodynamic;Phosphogypsum;Thermalexperiment磷石膏是硫酸分解磷矿制取磷酸过程中的副产物,其主要组分为CaSO。,生产1t磷酸约副产磷石膏4~5t。副产的磷石膏一般采取露天堆放[1q],既占用大量土地,又污染环境口]。磷石膏同时也是一种硫资源,将其分解成CaO和SO。进行制酸联产水泥是实现磷石膏资源化利用的有效途径。传统工业过程通常采用焦炭还原磷石膏[43,其分解反应是在回转窑中进行的,但回转窑是一种传

7、质、传热效率较低的反应装置,过程能耗较高,严重制约该工艺技术的推广使用,所以国内外学者相继提出各种磷石膏流态化分解炉[5_7]。在流化床中固周反应会导致物料堆积,不利于传热传质及流化反应,所以气体还原剂CO被用来分解磷石膏[8叫],而将H。用于磷石膏还原的研究并不多见。因此,笔者运用热力学计算软件HSC对氢气与硫酸钙的反应进行热力学研究,探讨其反应的可行性,并根据计算结果在普通流化床分解炉中进行氢气分解磷石膏的研究。此研究对指导流化床中氢气还原分解磷石膏具有指导意义。收稿日期:2012—05一06。作者简介:陈升(1987一),女,湖北黄冈人,硕士研

8、究生,研究方向为磷资源循环利用。*基金项目:湖北省自然科学基金重点项目(2011CDA036)。·8化学工业

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