曼海姆法硫酸钾副产盐酸生产装置、散热机构和工艺流程的制作方法

专利检索2022-05-10  4



1.本技术涉及曼海姆法制硫酸钾领域,尤其是曼海姆法硫酸钾副产盐酸生产装置、散热机构和工艺流程。


背景技术:

2.曼海姆法因采用德国曼海姆研制出的硫酸盐机械炉生产硫酸钾而得名。曼海姆炉反应室内在微负压和520

540℃下,按当量比例连续加入浓硫酸和氯化钾进行热分解反应,生成硫酸钾和氯化氢。硫酸钾粗料和炉气连续从炉内引出分别处理,得硫酸钾结晶(或将结晶再造料)和31%工业盐酸。曼海姆炉热量由燃料(燃油、天然气或城市煤气等)燃烧的高温烟气通过隔墙传导和辐射传热提供。
3.现有技术中曼海姆法制造硫酸钾时,其中会产生副产品,缺少回收利用的装置,进行回收,通过一般的冷却设备,只能得到含有杂质的盐酸,无法得到高纯度的盐酸产品。因此,亟需一种曼海姆法硫酸钾副产盐酸生产装置、散热机构和工艺流程。


技术实现要素:

4.在本具体实施方式中提供了曼海姆法硫酸钾副产盐酸生产装置、散热机构和工艺流程用于解决现有技术中不易进行副产品回收的问题。
5.根据本技术的一个方面,提供了曼海姆法硫酸钾副产盐酸生产装置,包括矩形底壳、连接斗、连接壳体和顶壳体,所述矩形底壳的顶部设置有过滤进气组件,所述连接斗的底部与矩形底壳的顶部固定连接,且连接斗与矩形底壳连通,所述连接斗的顶部与连接壳体底部固定连接,且连接斗与连接壳体连通,所述连接壳体的一侧固定安装有炉气入口,所述炉气入口与连接壳体之间安装有开闭阀门,所述连接壳体的顶部与顶壳体的底部连通,且连接壳体和顶壳体之间设置有散热机构,所述顶壳体的内部设置有喷水组件,所述矩形底壳的顶部与连接管的一端固定连接,且矩形底壳与连接管连通,所述连接管与矩形底壳之间安装有阀体,所述连接管的末端与气泵的进气口连接,所述气泵的出气口连接有接套,所述接套的末端与顶壳体的一侧固定连接,且接套与顶壳体连通,所述接套位于喷水组件的上方,所述气泵的底部固定连接有安装架,所述安装架固定安装在矩形底壳的顶部,所述顶壳体的顶部固定连接有顶罩,所述顶罩与顶壳体连通,所述顶罩的顶部固定安装有导流风扇,所述导流风扇顶部与第一输送管一端连接,所述第一输送管的末端连接有三通管,所述三通管还连接有第二输送管和第三输送管,所述第二输送管的底端和所述第三输送管的底端均连接有散气机构,所述第二输送管与三通管之间安装有第一闸阀,所述第三输送管与三通管之间安装有第二闸阀。
6.进一步地,所述过滤进气组件包括进气罩和过滤器,所述进气罩的底部与矩形底壳的顶部固定连接,所述进气罩与矩形底壳连通,所述进气罩的顶部固定嵌合安装有过滤器,所述矩形底壳的一侧固定安装有排液阀。
7.进一步地,所述散热机构包括连接罩、散热管、散热风扇和排气格栅,所述连接罩
固定安装在连接壳体和顶壳体之间,所述散热管的数目为若干个,若干个所述散热管等间距设置在连接壳体和顶壳体之间,所述散热管的两端分别与连接壳体和顶壳体连通,所述连接罩的正面固定嵌合安装有散热风扇,所述连接罩的背面固定嵌合安装有排气格栅。
8.进一步地,所述连接罩的一侧底部固定安装有排水管。
9.进一步地,所述散热风扇的后端固定安装有环形管,所述环形管上均匀安装有若干个雾化喷头,所述环形管与第一软管连接,所述第一软管的末端连接有高压水泵,所述高压水泵固定安装在水箱上,所述高压水泵的进水口连接有抽水管,所述抽水管设置在水箱内部。
10.进一步地,所述喷水组件包括直管和喷水头,所述直管固定安装在顶壳体的内部,所述喷水头的数目为若干个,且若干个喷水头等间距安装在直管的底部,所述直管一端为闭口端,所述直管的另一端为开口端,所述开口端与第二软管一端连接,所述第二软管的末端连接有输液泵,所述输液泵固定安装在水箱上,所述输液泵的进水口连接有进液管,所述进液管设置在水箱内部,所述水箱的顶部安装有加水口,所述加水口上安装有封口盖。
11.进一步地,所述矩形底壳的底部固定嵌合安装有电加热板。
12.进一步地,所述散热管由圆管和散热条构成,所述散热条的数目为若干个,且若干个散热条均匀固定安装在圆管的外部。
13.进一步地,所述散气机构包括平壳体、扁壳和出气孔,所述平壳体的底部固定连通安装有若干个均匀分布的扁壳,所述扁壳的表面均匀开设有若干个出气孔。
14.曼海姆法硫酸钾副产盐酸生产装置的散热机构,包括连接罩、散热管、散热风扇和排气格栅,所述连接罩固定安装在连接壳体和顶壳体之间,所述散热管的数目为若干个,若干个所述散热管等间距设置在连接壳体和顶壳体之间,所述散热管的两端分别与连接壳体和顶壳体连通,所述连接罩的正面固定嵌合安装有散热风扇,所述连接罩的背面固定嵌合安装有排气格栅,所述连接罩的一侧底部固定安装有排水管,所述散热风扇的后端固定安装有环形管,所述环形管上均匀安装有若干个雾化喷头,所述环形管与第一软管连接,所述第一软管的末端连接有高压水泵,所述高压水泵固定安装在水箱上,所述高压水泵的进水口连接有抽水管,所述抽水管设置在水箱内部,所述散热管由圆管和散热条构成,所述散热条的数目为若干个,且若干个散热条均匀固定安装在圆管的外部。
15.作为本技术的另一个方面,提供了一种生产工艺流程,包括如下步骤:步骤a,干燥的氯化钾和浓硫酸按当量比例加入曼海姆炉反应室中心,反应物料经旋转的耙齿充分搅拌混合,物料床层缓慢地由中心向周边移动,停留4

5小时充分进行热分解反应,生成的硫酸钾粗料由设在炉周边的螺旋推料冷却器连续引出,经皮带自然冷却、筛分破碎、石粉中和、中间贮斗、包装入库;煤气进入曼海姆炉燃烧室燃烧,烟气温度为1000

1100℃,通过隔墙以传导和辐射方式将热量传递到反应室,控制反应室温度520

540℃;燃烧室烟气达标排放;生成的高温炉气从炉内引出,温度约450℃;步骤b,炉气通过炉气入口进入到连接壳体中,受到导流风扇的导流,向上流通,通过散热管进行散热,通过散热风扇提供吹风,同时高压水泵通过抽水管进行水箱中水的抽吸,通过第一软管和环形管进行输送,通过雾化喷头进行喷出,喷洒在散热管上,配合吹风,实现散热冷却,降低气流的温度,温度降低到180

240℃,实现其中硫酸的液化,同时通过输液泵通过进液管进行水箱中水的抽吸,水通过第二软管的导流,进入到直管,通过喷水头进
行喷出,使得吸收部分氯化氢气体,和液化的硫酸,下落,进入到矩形底壳中,进行聚集,形成b酸;步骤c,去除硫酸的气体,通过顶罩进入到第一输送管,通过三通管的输送,进入到第二输送管或者第三输送管,其中两个散气机构均浸在容器中,容器中具有水,通过散气机构可进行气体的分散,均匀的分散在水中,形成高纯度工业盐酸,为a酸;步骤d,b酸进入到矩形底壳中,可通过电加热板件加热,使得内部进行挥发,加热温度低于150℃,产生氯化氢气体,通过气泵的驱动,气体进入到顶壳体中,进行b酸中氯化氢的减少,提高硫酸的占比,可形成有杂质的工业盐酸,可作为一般性强酸使用。
16.本技术的有益之处在于:整个生产装置、散热机构和工艺流程在现有的曼海姆生产硫酸盐的方式上进行了改进,其可进行炉气回收利用,可进行副产品盐酸的生产,可回收加工形成含有杂质的盐酸和高纯度的盐酸,整体回收利用效果较好。
附图说明
17.为了更清楚地说明本技术具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本技术的一些具体实施方式,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其它的附图。
18.图1为本技术一种具体实施方式的整体结构示意图;图2为本技术一种具体实施方式的连接罩内部结构示意图;图3为本技术一种具体实施方式的散热管结构示意图;图4为本技术一种具体实施方式的矩形底壳与电加热板结构示意图;图5为本技术一种具体实施方式的顶壳体内部结构示意图;图6为本技术一种具体实施方式的环形管与雾化喷头结构示意图;图7为本技术一种具体实施方式的水箱内部结构示意图;图8为本技术一种具体实施方式散气机构的结构示意图。
19.图中:1、矩形底壳,2、连接斗,3、排液阀,4、连接壳体,5、炉气入口,6、连接罩,7、排水管,8、散热风扇,9、顶壳体,10、顶罩,11、导流风扇,12、进气罩,13、过滤器,14、连接管,15、安装架,16、气泵,17、接套,18、水箱,19、高压水泵,20、第一软管,21、输液泵,22、第二软管,23、加水口,24、第一输送管,25、三通管,26、第一闸阀,27、第二闸阀,28、第二输送管,29、第三输送管,30、平壳体,31、扁壳,32、出气孔,33、排气格栅,34、散热管,3401、圆管,3402、散热条,35、电加热板,36、环形管,37、雾化喷头,38、直管,39、喷水头,40、抽水管,41、进液管。
具体实施方式
20.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案,下面将结合本技术具体实施方式中的附图,对本技术具体实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的具体实施方式仅仅是本技术一部分的具体实施方式,而不是全部的具体实施方式。基于本技术中的具体实施方式,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有
其他具体实施方式,都应当属于本技术保护的范围。
21.需要说明的是,本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换,以便这里描述的本技术的具体实施方式。此外,术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含,例如,包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
22.在本技术中,术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本技术及其具体实施方式,并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位,或以特定方位进行构造和操作。
23.并且,上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外,还可能用于表示其他含义,例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言,可以根据具体情况理解这些术语在本技术中的具体含义。
24.此外,术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”、“套接”应做广义理解。例如,可以是固定连接,可拆卸连接,或整体式构造;可以是机械连接,或电连接;可以是直接相连,或者是通过中间媒介间接相连,又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
25.需要说明的是,在不冲突的情况下,本技术中的具体实施方式及具体实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合具体实施方式来详细说明本技术。
26.本具体实施方式中的生产装置、散热机构和工艺流程可以配合各种硫酸盐机械炉使用,例如,在本具体实施方式提供了如下一种曼海姆法硫酸钾反应炉,本具体实施方式中的生产装置、散热机构和工艺流程可以配合如下反应炉使用。
27.一种曼海姆法硫酸钾反应炉,包括炉底平台,炉底平台上设置有炉体,所述炉体内设置有加热室、反应室和下料搅拌装置,炉体的底部设置有与反应室连通的出料管道,出料管道与炉底平台连通,所述出料管道的内直径上小下大,呈上小下大圆台状,所述出料管道包括出料管道ⅰ和出料管道ⅱ,出料管道ⅰ和出料管道ⅱ对称设置在炉体的底部。所述加热室包括炉顶加热室和炉壁加热室,炉顶加热室和炉壁加热室连通;所述加热室连通有烟道。所述反应室的顶部连通有进料管道和盐酸出气管道,进料管道和盐酸出气管道分别与外界连通;所述反应室的侧壁连通有检修口,检修口与炉壁连通;所述反应室的容积为立方米。所述下料搅拌装置包括下料装置和搅拌装置,下料装置包括硫酸分布器和氯化钾分布器;所述搅拌装置包括搅拌臂,搅拌臂上均匀设置有四个耙齿;所述搅拌臂设置有根。所述炉底平台由钢筋混凝土和钢结构架制作而成;所述炉体包括炉顶、炉壁和炉底,所述炉顶的外层为珍珠岩,炉顶的内层为莫来石轻质耐火材料;所述炉壁的外层为红砖,炉壁的中间层为硅酸铝保温棉,炉壁的内层为高铝耐火砖;所述炉底的外层为保温材料,炉底的内层为耐火材料;所述炉顶的上方设置有炉顶平台,所述炉顶平台为钢结构架;所述反应室的外层为高铝耐火砖,反应室的内层为合金材料。本方案生产硫酸钾所用的材料是k2o≧60%的氯化钾和h2so4≧98%的浓硫酸;产出产品是k2o≧50%的硫酸钾和hcl≧31%的盐酸;由天然气或煤气加热。本方案的使用步骤,反应室的温度由天然气或煤气加热到550℃,氯化钾和浓硫酸
按照比例连续投入反应室的中央,由炉内搅拌装置旋转搅拌,搅拌的同时往反应室边缘拨料,由两个对称的出料口排出进入下一步生产环节;产生的氯化氢气体由炉顶边缘的出气口进入盐酸吸收装置。本硫酸钾反应炉具有结构简单、性能稳定、能耗低等优点。目前圆柱形的出料管道往往导致硫酸钾下料困难,严重时,甚至会堵塞出料管道,影响硫酸钾的后续处理工序,所以本方案的设计构思就是将出料管道在目前出料口大小的基础上将管道改进为上小下大的圆台状,更利于硫酸钾的下料,改进后的出料管道的出料口与目前出料管道的出料口大小尺寸相等,不一样的地方在于管道的形状,由传统的直筒状,改进为上小下大状。
28.当然本具体实施方式也可以用于其他结构的硫酸盐机械炉。在此不再一一赘述,下面对本技术具体实施方式的生产装置、散热机构和工艺流程进行介绍。
29.具体实施方式一以下是曼海姆法硫酸钾副产盐酸生产装置的具体实施方式。
30.请参阅图1

8所示,曼海姆法硫酸钾副产盐酸生产装置,包括矩形底壳1、连接斗2、连接壳体4和顶壳体9,所述矩形底壳1的顶部设置有过滤进气组件,所述连接斗2的底部与矩形底壳1的顶部固定连接,且连接斗2与矩形底壳1连通,所述连接斗2的顶部与连接壳体4底部固定连接,且连接斗2与连接壳体4连通,所述连接壳体4的一侧固定安装有炉气入口5,所述炉气入口5与连接壳体4之间安装有开闭阀门,所述连接壳体4的顶部与顶壳体9的底部连通,且连接壳体4和顶壳体9之间设置有散热机构,所述顶壳体9的内部设置有喷水组件,所述矩形底壳1的顶部与连接管14的一端固定连接,且矩形底壳1与连接管14连通,所述连接管14与矩形底壳1之间安装有阀体,所述连接管14的末端与气泵16的进气口连接,所述气泵16的出气口连接有接套17,所述接套17的末端与顶壳体9的一侧固定连接,且接套17与顶壳体9连通,所述接套17位于喷水组件的上方,所述气泵16的底部固定连接有安装架15,所述安装架15固定安装在矩形底壳1的顶部,所述顶壳体9的顶部固定连接有顶罩10,所述顶罩10与顶壳体9连通,所述顶罩10的顶部固定安装有导流风扇11,所述导流风扇11顶部与第一输送管24一端连接,所述第一输送管24的末端连接有三通管25,所述三通管25还连接有第二输送管28和第三输送管29,所述第二输送管28的底端和所述第三输送管29的底端均连接有散气机构,所述第二输送管28与三通管25之间安装有第一闸阀26,所述第三输送管29与三通管25之间安装有第二闸阀27,可进行炉气进行回收利用,可进行副产品盐酸的生产,可回收加工形成含有杂质的盐酸和高纯度的盐酸,整体回收利用效果较好。
31.所述过滤进气组件包括进气罩12和过滤器13,所述进气罩12的底部与矩形底壳1的顶部固定连接,所述进气罩12与矩形底壳1连通,所述进气罩12的顶部固定嵌合安装有过滤器13,所述矩形底壳1的一侧固定安装有排液阀3,用于进气时的过滤,其中过滤器13可采用高效过滤器。
32.所述散热机构包括连接罩6、散热管34、散热风扇8和排气格栅33,所述连接罩6固定安装在连接壳体4和顶壳体9之间,所述散热管34的数目为若干个,若干个所述散热管34等间距设置在连接壳体4和顶壳体9之间,所述散热管34的两端分别与连接壳体4和顶壳体9连通,所述连接罩6的正面固定嵌合安装有散热风扇8,所述连接罩6的背面固定嵌合安装有排气格栅33,可进行炉气的冷却,使其中的硫酸液化。
33.所述连接罩6的一侧底部固定安装有排水管7,用于冷却结构的排水。
34.所述散热风扇8的后端固定安装有环形管36,所述环形管36上均匀安装有若干个雾化喷头37,所述环形管36与第一软管20连接,所述第一软管20的末端连接有高压水泵19,所述高压水泵19固定安装在水箱18上,所述高压水泵19的进水口连接有抽水管40,所述抽水管40设置在水箱18内部,通过喷洒水雾提高了散热效果。
35.所述喷水组件包括直管38和喷水头39,所述直管38固定安装在顶壳体9的内部,所述喷水头39的数目为若干个,且若干个喷水头39等间距安装在直管38的底部,所述直管38一端为闭口端,所述直管38的另一端为开口端,所述开口端与第二软管22一端连接,所述第二软管22的末端连接有输液泵21,所述输液泵21固定安装在水箱18上,所述输液泵21的进水口连接有进液管41,所述进液管41设置在水箱18内部,所述水箱18的顶部安装有加水口23,所述加水口23上安装有封口盖,可为炉气提供洒水,进行硫酸和部分盐酸的吸收。
36.所述矩形底壳1的底部固定嵌合安装有电加热板35,可进行加热,进行盐酸的挥发,降低盐酸的比例。
37.所述散热管34由圆管3401和散热条3402构成,所述散热条3402的数目为若干个,且若干个散热条3402均匀固定安装在圆管3401的外部,提高了散热的面积,提高了散热效果。
38.所述散气机构包括平壳体30、扁壳31和出气孔32,所述平壳体30的底部固定连通安装有若干个均匀分布的扁壳31,所述扁壳31的表面均匀开设有若干个出气孔32,可便于气体扩散到容器,采用两个散气机构,配合两个容器,同时容器底部具有升降的机构,进行容器的升降,生产时,保持一个散气机构进行工作,另一个散气机构不工作,工作的一个散气机构生产的盐酸浓度达标,关闭其对应的第一闸阀26或者第二闸阀27,同时使另一个散气机构进行工作,从而实现生产不间断。
39.具体实施方式二以下是曼海姆法硫酸钾副产盐酸生产装置的散热机构的具体实施方式,该散热机构既可以单独实施,也可以作为具体实施方式一公开的曼海姆法硫酸钾副产盐酸生产装置的关键机构。
40.曼海姆法硫酸钾副产盐酸生产装置的散热机构,包括连接罩6、散热管34、散热风扇8和排气格栅33,所述连接罩6固定安装在连接壳体4和顶壳体9之间,所述散热管34的数目为若干个,若干个所述散热管34等间距设置在连接壳体4和顶壳体9之间,所述散热管34的两端分别与连接壳体4和顶壳体9连通,所述连接罩6的正面固定嵌合安装有散热风扇8,所述连接罩6的背面固定嵌合安装有排气格栅33,所述连接罩6的一侧底部固定安装有排水管7,所述散热风扇8的后端固定安装有环形管36,所述环形管36上均匀安装有若干个雾化喷头37,所述环形管36与第一软管20连接,所述第一软管20的末端连接有高压水泵19,所述高压水泵19固定安装在水箱18上,所述高压水泵19的进水口连接有抽水管40,所述抽水管40设置在水箱18内部,所述散热管34由圆管3401和散热条3402构成,所述散热条3402的数目为若干个,且若干个散热条3402均匀固定安装在圆管3401的外部。
41.具体实施方式三以下是曼海姆法硫酸钾副产盐酸生产装置的工艺流程的具体实施方式,该工艺流程既可以单独实施,也可以应用在具体实施方式一公开的曼海姆法硫酸钾副产盐酸生产装置上。
42.所述工艺流程包括如下步骤:步骤a,干燥的氯化钾和浓硫酸按当量比例加入曼海姆炉反应室中心,反应物料经旋转的耙齿充分搅拌混合,物料床层缓慢地由中心向周边移动,停留4

5小时充分进行热分解反应,生成的硫酸钾粗料由设在炉周边的螺旋推料冷却器连续引出,经皮带自然冷却、筛分破碎、石粉中和、中间贮斗、包装入库;煤气进入曼海姆炉燃烧室燃烧,烟气温度为1000

1100℃,通过隔墙以传导和辐射方式将热量传递到反应室,控制反应室温度520

540℃;燃烧室烟气达标排放;生成的高温炉气主要含氯化氢从炉内引出,温度约450℃;步骤b,炉气通过炉气入口5进入到连接壳体4中,受到导流风扇11的导流,向上流通,通过散热管34进行散热,通过散热风扇8提供吹风,同时高压水泵19通过抽水管40进行水箱18中水的抽吸,通过第一软管20和环形管36进行输送,通过雾化喷头37进行喷出,喷洒在散热管34上,配合吹风,实现散热冷却,降低气流的温度,温度降低到180

240℃,实现其中硫酸的液化,同时通过输液泵21通过进液管41进行水箱18中水的抽吸,水通过第二软管22的导流,进入到直管38,通过喷水头39进行喷出,使得吸收部分氯化氢气体,和液化的硫酸,下落,进入到矩形底壳1中,进行聚集,形成b酸;步骤c,去除硫酸的气体,通过顶罩10进入到第一输送管24,通过三通管25的输送,进入到第二输送管28或者第三输送管29,其中两个散气机构均浸在容器中,容器中具有水,通过散气机构可进行气体的分散,均匀的分散在水中,形成高纯度工业盐酸,为a酸;步骤d,b酸进入到矩形底壳1中,可通过电加热板35件加热,使得内部进行挥发,加热温度低于150℃,产生氯化氢气体,通过气泵16的驱动,气体进入到顶壳体9中,进行b酸中氯化氢的减少,提高硫酸的占比,可形成有杂质的工业盐酸,可作为一般性强酸使用。
43.整个生产装置、散热机构和工艺流程在现有的曼海姆生产硫酸盐的方式上进行了改进,可进行炉气回收利用,可进行副产品盐酸的生产,可回收加工形成含有杂质的盐酸和高纯度的盐酸,整体回收利用效果较好。
44.以上所述仅为本技术的优选具体实施方式而已,并不用于限制本技术,对于本领域的技术人员来说,本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本技术的保护范围之内。
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