用粉煤灰製備三氯化鋁氣體的氯化爐的製作方法

2023-09-14 01:27:50 2

本發明涉及化工冶煉設備領域，尤其涉及一種用粉煤灰製備三氯化鋁氣體的氯化爐。

背景技術：

目前，國內三氯化鋁的製備主要採用的含鋁原料主要是氧化鋁、氧化鋁粉末、鋁粉和粉煤灰進行氯化反應獲得，其採用中氧化鋁、氧化鋁粉末、鋁粉製備三氯化鋁的生產成本較高，粉煤灰較為廉價，但目前國內對於粉煤灰生產三氯化鋁的裝置和方法研究較少。為採用廉價粉煤灰製備三氯化鋁，有必要研製一種採用粉煤灰和碳質還原劑粉狀物料與氯氣發生氣固流態化反應來製備三氯化鋁混合氣體的沸騰氯化爐。

技術實現要素：

為克服現有技術中無特定設備供粉煤灰與氯氣發生氣固流態化反應來製備三氯化鋁，本發明所要解決的技術問題是：提供一種採用粉煤灰製備三氯化鋁氣體的氯化爐。

本發明解決其技術問題所採用的技術方案是：用粉煤灰製備三氯化鋁氣體的氯化爐，包括石墨管、進氣組件和加熱器，所述石墨管底部採用石墨墊封底，頂部設有開口和煙氣管道，所述進氣組件位於石墨管底部並穿過石墨墊與石墨管連通，所述加熱器位於石墨管外圍。

進一步的是，所述石墨管的壁厚為10～100mm，內徑與高的比例範圍為1:4到1:30之間。

進一步的是，所述石墨墊的厚度大於2mm。

進一步的是，所述進氣組件包括一個主管和至少三個分支管，所有分支管均穿過石墨墊並均勻分布在石墨墊上。

進一步的是，所述分支管管頭從石墨墊上方伸出2～10mm。

進一步的是，所述石墨墊的上方設有一層通氣隔斷層。

進一步的是，所述通氣隔斷層為陶瓷球填充。

進一步的是，所述通氣隔斷層厚度為20～50mm，所述陶瓷球的直徑不小於分支管的管徑。

進一步的是，所述石墨管的上下兩端均設有一個法蘭盤，上下兩個法蘭盤通過周圍多根長螺杆進行連接，所述煙氣管道位於上端的法蘭盤上並與石墨管相連通。

進一步的是，所述加熱器為感應加熱線圈，加熱溫度範圍為800～1300℃。

本發明的有益效果是：利用石墨管作為粉煤灰和碳質還原劑粉狀物料的容器，在石墨管的底部設置進氣組件向管內通入氯氣，並在石墨管的外圍設置加熱器對管中物料進行加熱，從而使石墨管內發生氣固流態化反應，產生三氯化鋁混合氣。採用本裝置來製備三氯化鋁，具有生產成本低，反應速度快，產生的汙染物較少等優點。

附圖說明

圖1是本發明結構示意圖。

圖中標記為，1-石墨管，2-進氣組件，3-加熱器，4-石墨墊，5-煙氣管道，6-通氣隔斷層，7-法蘭盤，8-長螺杆，9-固體原料，21-主管，22-分支管。

具體實施方式

以下通過附圖對本發明作進一步描述。

如圖1所示，本發明包括石墨管1、進氣組件2和加熱器3，所述石墨管1底部採用石墨墊4封底，頂部設有開口和煙氣管道5，所述進氣組件2位於石墨管1底部並穿過石墨墊4與石墨管1連通，所述加熱器3位於石墨管1外圍。採用石墨管1作為容器，具有很好的穩定性，可避免物料在與氯氣發生反應時對容器本身造成影響。本裝置的使用過程是：首先通過石墨管1頂部開口放入粉煤灰和碳質還原劑混合後形成的固體原料9，然後由進氣組件2向管內通入氯氣，同時啟動加熱器3對石墨管1中的固體原料9進行加熱，最後從固體原料9頂部出來的氣體中便含有三氯化鋁氣體，氣體從頂部的煙氣管道5排出後，再進行後續的處理。

所述的石墨管1的壁厚為10～100mm，內徑與高的比例範圍為1:4到1:30之間。石墨管1的壁厚應該根據石墨管1的尺寸進行選擇，內徑越大、越高的石墨管壁厚越大，以便提高穩定性，但為了提高加熱效率，最好不要超過100mm。石墨管內徑與高的比例取決於氣固反應的程度和速度，低於1:4，氯氣與固體原料9接觸不夠充分，易造成氯氣浪費，高於1:30會導致上部物料反應不足。

所述石墨墊4的厚度大於2mm，避免受物料衝擊而破碎。

所述進氣組件2包括一個主管21和至少三個分支管22，所有分支管22均穿過石墨墊4並均勻分布在石墨墊4上。多個分支管22有助於分散氯氣，從而提高氯氣與固體原料9的接觸面積，加快反應效率。

所述分支管22管頭從石墨墊4上方伸出2～10mm。使分支管22管頭超出石墨墊4的目的是避免氯氣從石墨墊4下方溢出。

進一步的，所述石墨墊4的上方設有一層通氣隔斷層6。通氣隔斷層6一方面便於承受上方的固體原料9，另一方面可進一步使氯氣分散，提高氯氣與物料的接觸面積。

為了避免通氣隔斷層9對反應造成影響，可採用陶瓷球作為填充料來製成通氣隔斷層，陶瓷球穩定性好，陶瓷球之間的縫隙可作為氯氣的上升通道。

所述通氣隔斷層6的厚度為20～50mm，所述陶瓷球的直徑不小於分支管的管徑。經過試驗分析得出，20～50mm的厚度能夠達到有效的分散作用，陶瓷球的直徑不小於分支管的管徑，避免陶瓷球堵塞分支管。

所述石墨管1的上下兩端均設有一個法蘭盤7，上下兩個法蘭盤7通過周圍多根長螺杆8進行連接，所述煙氣管道5位於上端的法蘭盤7上並與石墨管1相連通。設置上下兩個法蘭盤7的目的是提高整個裝置的穩定性，對石墨管1和石墨墊4形成保護，通過長螺杆8連接，便於隨時拆卸檢修。

所述加熱器3為感應加熱線圈，加熱溫度範圍為800～1300℃。感應加熱線圈便於設置，加熱方便，加熱溫度易於調節。

本發明結構簡單，使用安全可靠，製作成本低，採用本裝置來製備三氯化鋁，具有生產成本低，反應速度快，產生的汙染物較少等優點，具有很好的實用性和應用前景。