幹法氟化鋁生產中流化床尾氣利用方法及其設備的製作方法
2023-08-02 05:51:11 1
幹法氟化鋁生產中流化床尾氣利用方法及其設備的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種幹法氟化鋁生產中流化床尾氣利用方法，包括如下步驟：a.篩分步驟，將含水率為2-8%左右的溼氫氧化鋁經篩分裝置進行除雜後送入料倉；b.反應乾燥步驟，將從流化床頂部逸出的高溫過熱蒸汽送至盤式反應器，將經上述篩分步驟處理後的氫氧化鋁送至盤式反應器頂部進料口，高溫過熱蒸汽進入盤式反應器後從底部逐級上升，氫氧化鋁進入盤式反應器後在耙的作用逐層下落，在此過程中氫氧化鋁與高溫過熱蒸汽直接接觸、反應、乾燥，經反應乾燥後，氫氧化鋁含水率為0.1%左右從盤式反應器底部排出送入流化床、過熱蒸汽氟化氫含量為1%以下從盤式反應器頂部排出再送入旋風分離器進入後續除塵、冷卻步驟。
【專利說明】 幹法氟化鋁生產中流化床尾氣利用方法及其設備
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種氟化鋁生產方法，尤其涉及一種幹法氟化鋁生產中流化床尾氣利用方法，還涉及一種實現該方法的設備。
【背景技術】
[0002]幹法氟化鋁生產是氟化鋁行業發展的必然趨勢，該技術經過幾十年的發展已日趨成熟。但是，氟化鋁的生產是放熱反應，該反應放出大量的高溫過熱蒸汽從流化床排出，蒸汽中還夾帶著4-6%左右的氟化氫氣體，具有高溫低壓的特點。這些流化床尾氣如果不經處理直接排放，不但浪費了本可以回收利用的能源，而且造成環境汙染。
[0003]現有技術大都需要採用循環水冷凝的方式來處理流化床排出的這些高溫尾氣。此方法不僅浪費了大量的熱能和氟化氫，同時還需要大量的水，造成水資源的浪費，而且蒸汽中夾帶的固體物料還經常導致設備堵塞影響生產穩定。另一方面，目前國內普遍採用的兩層流化床幹法氟化鋁生產方法中，氫氧化鋁乾燥的熱介質通常採用高溫煙氣或水蒸汽，這兩種方法都需要增加額外的能源消耗。如果採用蒸汽為熱介質，氫氧化鋁乾燥蒸汽消耗量100-200kg/t。現有三層流化床幹法氟化鋁生產雖然直接採用溼氫氧化鋁進料來利用處理流化床反應中放出的高溫過熱蒸汽，但該工藝技術難度高、投資大，成本高，不便於國內現有兩層流化床幹法氟化鋁生產的技術升級；而且由於採用的都是流化技術，同樣存在粒度降低、固體夾帶造成設備堵塞等問題。
[0004]現有技術中，有利用氟化鋁尾氣加熱給料酸的生產工藝，如專利《一種利用氟化鋁尾氣加熱給料酸的生產工藝和設備》(申請號201210140311.9)，但是，由於加熱介質和被加熱物料都具有強腐蝕性，工藝危險性較高，此外尾氣中夾帶固體顆粒，極易造成管道堵塞和磨蝕，影響設備壽命和生產穩定性。
[0005]現有技術的幹法氟化鋁生產方法，氟化氫利用率低，一般為94%左右。長期以來，本領域技術人員一直沒找到一種安全、方便、高效低耗的幹法氟化鋁生產中流化床尾氣利用方法。
【發明內容】
[0006]本發明要解決的技術問題在於提供一種安全、方便、高效低耗的幹法氟化鋁生產中流化床尾氣利用方法，以綜合利用現有兩層流化床幹法氟化鋁生產中流化床頂部排出的高溫過熱蒸汽熱量，提高氟化氫利用率，同時解決設備堵塞問題。還提供一種實現該方法的設備。
[0007]為了解決上述技術問題，本發明的幹法氟化鋁生產中流化床尾氣利用方法包括如下步驟:
a.篩分步驟，將含水率為2-8%左右的溼氫氧化鋁經篩分裝置進行除雜後送入料倉；
b.反應乾燥步驟，將從流化床頂部逸出的高溫過熱蒸汽送至盤式反應器，將經上述篩分步驟處理後的氫氧化鋁送至盤式反應器頂部進料口，高溫過熱蒸汽進入盤式反應器後從底部逐級上升，氫氧化鋁進入盤式反應器後在耙的作用逐層下落，在此過程中氫氧化鋁與高溫過熱蒸汽直接接觸、反應、乾燥，經反應乾燥後，氫氧化鋁含水率為0.1%左右從盤式反應器底部排出送入流化床、過熱蒸汽氟化氫含量為1%以下從盤式反應器頂部排出再送入旋風分離器進入後續除塵、冷卻步驟。
[0008]實現本發明上述方法的設備包括篩分裝置、中間料倉、盤式反應器、流化床和旋風分離器；所述篩分裝置的進料口連接原料倉出料口、其出料口連接中間料倉的進料口 ；所述盤式反應器包括反應筒、大物料盤、小物料盤、旋轉軸和轉動耙，所述反應筒頂部設有溼物料進口和低溫過熱蒸汽出口，底部設有高溫過熱蒸汽進口和乾物料出口，所述大物料盤和小物料盤交替設置、固定於反應筒內壁，大物料盤和小物料盤上都設有物料孔以便物料從中落下，大物料盤和小物料盤上的物料孔錯開設置以使物料從上層物料盤上的物料孔下落後正好落在下層物料盤上的物料孔的間隙處，大物料盤和小物料盤中心設有供旋轉軸穿過的軸孔以使旋轉軸能在該軸孔中轉動，所述旋轉軸設於反應筒內、與大物料盤及小物料盤垂直設置、其兩端分別通過軸承連接於反應筒上下兩端並與設於反應筒上端的驅動電機傳動連接，所述轉動耙固定於旋轉軸、分別設於大物料盤和小物料盤上並與該物料盤上面接觸以耙動物料，所述溼物料進口連接中間料倉的出料口，所述低溫過熱蒸汽出口連接旋風分離器進氣口，所述高溫過熱蒸汽進口連接流化床頂部過熱蒸汽出口，所述乾物料出口連接流化床進料口。
[0009]所述大物料盤中心軸孔下方通過連接杆或連接片固定有擋料筒，該擋料筒為圓錐形、中空並上下開口，上口沿小、下口沿大，上口沿靠近旋轉軸並伸向大物料盤中心軸孔內，下口沿直徑大於小物料盤中心軸孔直徑。
[0010]所述反應筒底部設有錐形料倉，高溫過熱蒸汽進口和乾物料出口設於錐形料倉底部。
[0011]所述反應筒底部設有檢修孔。
[0012]所述大物料盤和小物料盤下面設有傳熱片。
[0013]所述小物料盤通過筋固定於反應筒內壁。
[0014]所述反應筒內的大物料盤和小物料盤交替設置2-12層。
[0015]採用本發明的方法，原料氫氧化鋁在盤式反應器中從上往下運動，從流化床頂部逸出的高溫過熱蒸汽在盤式反應器中從下往上運動，用流化床尾氣直接烘乾氫氧化鋁，由於盤式反應器內溫度處於氟化氫與氫氧化鋁的反應溫度，在反應器內對氫氧化鋁進行乾燥的同時也完成與氟化氫的再反應，可以回收部分逸出的氟化氫，提高了氟化氫的回收率，氟化氫的利用率可達99%。既省去了傳統工藝中氫氧化鋁烘乾所需的熱能，也減小了氟化氫尾氣降溫的用水量，節約了水資源，實現了對流化床尾氣的綜合利用。由於盤式反應器內物料運動速度慢，物料間幾乎無碰撞，保障了原料的粒度。由於水的吸附作用，在盤式反應器內蒸汽與溼氫氧化鋁直接接觸，大量蒸汽夾帶的固體顆粒被溼氫氧化鋁所吸附，盤式反應器頂部氣相出口的固含量大幅降低，減輕了後續設備的堵塞問題。
[0016]由於氫氧化鋁烘乾消耗了一部分尾氣熱量，減輕了後端冷凝器的負荷，降低了循環水的用量，節約了能源和水資源。由於流化床尾氣的溫度降低，氣體阻力減小，氣體在管道中的壓力減小，可以提聞氧化招流化床的廣能。
[0017]本發明的方法操作簡單方便，使用安全，高效低耗，節約了成本。[0018]本發明的設備能夠實現本發明的方法，結構簡單，成本低。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]圖1是本發明設備結構示意圖；
圖2是本發明盤式反應器結構示意圖；
圖3是本發明的大物料盤結構示意圖；
圖4是圖3沿A-A線的剖視圖；
圖5是本發明的小物料盤結構示意圖；
圖6是圖5沿B-B線的剖視圖。
【具體實施方式】
[0020]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明作詳細描述:
本發明的幹法氟化鋁生產中流化床尾氣利用方法包括如下步驟:
a.篩分步驟，將含水率為2-8%左右的溼氫氧化鋁經篩分裝置進行除雜後送入料倉；
b.反應乾燥步驟，將從流化床頂部逸出的高溫過熱蒸汽送至盤式反應器，將經上述篩分步驟處理後的氫氧化鋁送至盤式反應器頂部進料口，高溫過熱蒸汽進入盤式反應器後從底部逐級上升，氫氧化鋁進入盤式反應器後在耙的作用逐層下落，在此過程中氫氧化鋁與高溫過熱蒸汽直接接觸、反應、乾燥，經反應乾燥後，氫氧化鋁含水率為0.1%左右從盤式反應器底部排出送入流化床、過熱蒸汽氟化氫含量為1%以下從盤式反應器頂部排出再送入旋風分離器進入後續除塵、冷卻步驟。
[0021]實現本發明上述方法的設備，如圖1、圖2、圖3、圖5所示，包括包括篩分裝置、中間料倉、盤式反應器、流化床和旋風分離器。篩分裝置的進料口連接原料倉出料口、其出料口連接中間料倉的進料口。盤式反應器包括反應筒2、大物料盤7、小物料盤8、旋轉軸3和轉動耙6。反應筒頂部設有溼物料進口 4和低溫過熱蒸汽出口 5，底部設有高溫過熱蒸汽進口I和乾物料出口 12。大物料盤和小物料盤交替設置、固定於反應筒內壁。大物料盤和小物料盤上都設有物料孔以便物料從中落下。大物料盤和小物料盤上的物料孔錯開設置以使物料從上層物料盤上的物料孔下落後正好落在下層物料盤上的物料孔的間隙處。大物料盤和小物料盤中心設有供旋轉軸穿過的軸孔以使旋轉軸能在該軸孔中轉動。旋轉軸設於反應筒內、與大物料盤及小物料盤垂直設置、其兩端分別通過軸承連接於反應筒上下兩端並與設於反應筒上端的驅動電機傳動連接。轉動耙固定於旋轉軸、分別設於大物料盤和小物料盤上並與該物料盤上面接觸以耙動物料。溼物料進口4連接中間料倉的出料口。低溫過熱蒸汽出口 5連接旋風分離器進氣口。高溫過熱蒸汽進口 I連接流化床頂部過熱蒸汽出口。乾物料出口 12連接流化床進料口。
[0022]為了增加物料與氣體的接觸面積，提高氟化氫的轉化率，如圖4所示，大物料盤中心軸孔下方通過連接杆或連接片固定有擋料筒9。該擋料筒為圓錐形、中空並上下開口，上口沿小、下口沿大。擋料筒上口沿靠近旋轉軸並伸向大物料盤中心軸孔內，下口沿直徑大於小物料盤中心軸孔直徑。這樣,能保證氫氧化鋁物料由大物料盤中心軸孔通過時,在擋料筒的幫助下全部落入下層的小物料盤中，在小物料盤上繼續與氣體接觸反應並烘乾。
[0023]為了降低入口氣流衝擊、提高氟化氫的轉化率，如圖2所示，反應筒底部可設有錐形料倉10。高溫過熱蒸汽進口和乾物料出口設於錐形料倉底部。這樣，高溫過熱蒸汽進入反應筒底部的錐形料倉後要通過沉積在錐形料倉的乾物料，流速會減小，既避免氣體衝擊造成設備損壞，同時也增加了與溼物料的接觸反應時間、提高氟化氫的轉化率。
[0024]為了檢修方便，如圖2所示，在反應筒底部可設有檢修孔11。檢修孔設有密閉門，檢修時才開啟。
[0025]為了增加傳熱效率，提高氟化氫的轉化率，如圖4、圖6所示，大物料盤和小物料盤下面設有傳熱片13。傳熱片的結構為現有技術。
[0026]本發明設備中的篩分裝置結構是現有技術。其他現有技術的生產步驟中使用的裝置結構也是現有技術。
[0027]氫氧化鋁物料輸送可以採用螺旋輸送機輸送。
【權利要求】
1.一種幹法氟化鋁生產中流化床尾氣回收利用方法，其特徵在於包括如下步驟: a.篩分步驟，將含水率為2-8%左右的溼氫氧化鋁經篩分裝置進行除雜後送入料倉； b.反應乾燥步驟，將從流化床頂部逸出的高溫過熱蒸汽送至盤式反應器，將經上述篩分步驟處理後的氫氧化鋁送至盤式反應器頂部進料口，高溫過熱蒸汽進入盤式反應器後從底部逐級上升，氫氧化鋁進入盤式反應器後在耙的作用逐層下落，在此過程中氫氧化鋁與高溫過熱蒸汽直接接觸、反應、乾燥，經反應乾燥後，氫氧化鋁含水率為0.1%左右從盤式反應器底部排出送入流化床、過熱蒸汽氟化氫含量為1%以下從盤式反應器頂部排出再送入旋風分離器進入後續除塵、冷卻步驟。
2.一種實現權利要求1所述方法的設備，其特徵在於:包括篩分裝置、中間料倉、盤式反應器、流化床和旋風分離器；所述篩分裝置的進料口連接原料倉出料口、其出料口連接中間料倉的進料口 ；所述盤式反應器包括反應筒(2)、大物料盤(7)、小物料盤(8)、旋轉軸(3)和轉動耙(6)，所述反應筒頂部設有溼物料進口(4)和低溫過熱蒸汽出口(5)，底部設有高溫過熱蒸汽進口( I)和乾物料出口( 12)，所述大物料盤和小物料盤交替設置、固定於反應筒內壁，大物料盤和小物料盤上都設有物料孔以便物料從中落下，大物料盤和小物料盤上的物料孔錯開設置以使物料從上層物料盤上的物料孔下落後正好落在下層物料盤上的物料孔的間隙處，大物料盤和小物料盤中心設有供旋轉軸穿過的軸孔以使旋轉軸能在該軸孔中轉動，所述旋轉軸設於反應筒內、與大物料盤及小物料盤垂直設置、其兩端分別通過軸承連接於反應筒上下兩端並與設於反應筒上端的驅動電機傳動連接，所述轉動耙固定於旋轉軸、分別設於大物料盤和小物料盤上並與該物料盤上面接觸以耙動物料，所述溼物料進口(4)連接中間料倉的出料口，所述低溫過熱蒸汽出口(5)連接旋風分離器進氣口，所述高溫過熱蒸汽進口(I)連接流化床頂部過熱蒸汽出口，所述乾物料出口(12)連接流化床進料□。
3.根據權利要求2所述設備，其特徵在於:所述大物料盤中心軸孔下方通過連接杆或連接片固定有擋料筒(9)，該擋料筒為圓錐形、中空並上下開口，上口沿小、下口沿大，上口沿靠近旋轉軸並伸向大物料盤中心軸孔內，下口沿直徑大於小物料盤中心軸孔直徑。
4.根據權利要求2或3所述設備，其特徵在於:所述反應筒底部設有錐形料倉(10)，高溫過熱蒸汽進口和乾物料出口設於錐形料倉底部。
5.根據權利要求2或3所述設備，其特徵在於:所述反應筒底部設有檢修孔(11)。
6.根據權利要求2或3所述設備，其特徵在於:所述大物料盤和小物料盤下面設有傳熱片(13)。
7.根據權利要求2或3所述設備，其特徵在於:所述小物料盤通過筋固定於反應筒內壁。
8.根據權利要求4所述設備，其特徵在於:所述反應筒底部設有檢修孔(11)。
9.根據權利要求4所述設備，其特徵在於:所述大物料盤和小物料盤下面設有傳熱片(13)。
10.根據權利要求4所述設備，其特徵在於:所述小物料盤通過筋固定於反應筒內壁。
11.根據權利要求2或3所述設備，其特徵在於:所述反應筒內的大物料盤和小物料盤交替設置2-12層。
【文檔編號】B01J8/24GK103877916SQ201410094637
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年3月15日 優先權日:2014年3月15日
【發明者】林平平, 陳蜀康, 李金懋 申請人:宜章弘源化工有限責任公司