CN104909395B - 一种热解重镁水制取碱式碳酸镁装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种热解重镁水制取碱式碳酸镁装置，主要包括燃烧机、热风炉、热解罐、换热筒、旋风分离器、预热盘管，热风炉与一级换热筒相连接，所述一级换热筒内部设置有雾化压力喷嘴，所述一级换热筒与热解罐相连接，所述热解罐顶部与旋风分离器靠近顶部处相连接，所述预热盘管一端通过重镁水输送泵与重镁水贮槽相连接，所述预热盘管另一端与二级换热筒通过管道相连接，所述二级换热筒一端通过管道与旋风分离器顶部相连接，所述二级换热筒另一端与预热罐相连接，所述预热罐通过泵与一级换热筒相连接。本发明设备简单，固定投入低，运行费用低，热解温度低，能耗少，热能利用率高，不易结垢堵塞，产品品质好。
Description
技术领域
本发明属于用白云石或菱镁石碳化法生产高膨松度碳酸镁技术领域，具体涉及一种热解重镁水制取碱式碳酸镁装置。
背景技术
碳酸氢镁的水溶液俗称重镁水，碳酸氢镁是不稳定的弱酸盐，本发明所指的热解也就是重镁水受热分解成碱式碳酸镁沉淀(又叫轻质碳酸镁)并放出二氧化碳的过程。主要反应式如下：5Mg(HCO3)2+nH2O＝4MgCO3·Mg(OH)2·4H2O↓+6CO2↑+nH2O。
工业化生产中重镁水的镁浓度低，通常在8—15g/L(以MgO计)，将大量的水溶液加热热解，需要耗费大量的热能，而传统热解温度要达95～105℃，其能耗占整个镁盐生产的60％以上，现在的热解技术对传统的热解技术做了一些持续的改进：一是改进负压生产的连续化，实现低温连续生产；二是尽可能利用低位热能，做到热能的分级利用，但都是在原有的装置基础上稍加改造，从生产投入和整体运行效益都没能实现较大的改变。
如专利CN200910180206.6(低压热解连续制取轻质碳酸镁的专用装置)，仍然需要用到锅炉和真空泵，而锅炉的热效率低，作为一种热水锅炉，直接加热重镁水，长期用后易结垢，传热效果更差，热效率更低，而真空泵耗电能较大的设备，系统都是负压，整个装置投入也大，生产成本比传统装置虽有节省，综合成本仍高，工业化生产不能显现效益。
如专利CN201210147887.8(热解重镁水制取碱式碳酸镁的方法及装置)其实施例中涉及到20g/L，甚至达100g/L重镁水含氧化镁浓度，要生产出这样高浓度的重镁水本身就要很高的成本，不符合工业生产现实；或者涉及到90℃的高温液，这是低位热能难实现的，要么需要高成本才能实现。对于低位热能的利用还考虑到熔盐、导热油等热媒介，这样获取低位热能的单个设备就要大量的资金投入，高于同等功率的燃煤锅炉，那么整套热解装置固定投入很大，其节省的生产成本不足以抵消设备折旧，生产成本太高。
发明内容
为克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种设备简单，固定投入低，运行费用低，热解温度低，能耗少，热能利用率高，不易结垢堵塞的热解重镁水制取碱式碳酸镁装置。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种热解重镁水制取碱式碳酸镁装置，主要包括燃烧机、热风炉、热解罐，所述燃烧机与热风炉相连接，热风炉与一级换热筒通过管道相连接，所述一级换热筒内部设置有雾化压力喷嘴，所述一级换热筒与热解罐相连接，所述热解罐顶部与旋风分离器靠近顶部处通过管道相连接，所述热解罐底部与压滤泵通过管道 相连接，所述压滤泵与压滤机通过管道相连接，所述热解罐内部设置有预热盘管，所述预热盘管一端与重镁水输送泵相连接，所述重镁水输送泵与重镁水贮槽通过管道相连接，所述预热盘管另一端与二级换热筒通过管道相连接，所述二级换热筒内部设置有雾化压力喷嘴，所述二级换热筒一端通过管道与旋风分离器顶部相连接，所述旋风分离器底部通过管道与热解罐相连接，所述二级换热筒另一端与预热罐相连接，所述预热罐底部通过管道与泵一端相连接，所述泵另一端通过管道与一级换热筒相连接，所述预热罐顶部通过管道与旋风分离器靠近顶部相连接，所述旋风分离器顶部通过管道与风机相连接，所述旋风分离器底部通过管道与预热罐相连接。
进一步，所述热解罐内部设置有液面分界线,所述液面分界线上方设置有气动毛刷转鼓，所述气动毛刷转鼓与液面相接触，所述气动毛刷转鼓一侧设置有幕帘。
进一步，所述预热罐内部设置有液面分界线,所述液面分界线上方设置有气动毛刷转鼓，所述气动毛刷转鼓与液面相接触，所述气动毛刷转鼓一侧设置有幕帘。
进一步，所述燃烧机采用液化气燃烧机。
进一步，所示热风炉采用直燃式燃气热风炉或间接式燃煤热风炉。
本发明所采用的技术方案具有以下有益效果：
(1)彻底解决了当前装置易结垢堵塞现象，可长时间连续运行；
(2)热解温度低，能耗少，热能利用率高，经中试装置测算，比传统装置节能40％以上，实现了节能减排提升效益；
(3)设备简单，工艺流程短，操作容易，安全性能好；
(4)产品品质好，热解产物呈絮状，烘干后，松装密度0.10；
(5)固定投入低，运行费用低，具有很好的工业化应用前景。
附图说明
图1为本发明系统结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
如图1所示，一种热解重镁水制取碱式碳酸镁装置，主要包括燃烧机1、热风炉2、热解罐7，所述燃烧机1与热风炉2相连接，热风炉2与一级换热筒4通过管道相连接，所述一级换热筒4内部设置有雾化压力喷嘴3，所述一级换热筒4与热解罐7相连接，所述热解罐7顶部与旋风分离器10靠近顶部处通过管道相连接，所述热解罐7底部与压滤泵21通过管道 相连接，所述压滤泵21与压滤机22通过管道相连接，所述热解罐7内部设置有预热盘管8，所述预热盘管8一端与重镁水输送泵20相连接，所述重镁水输送泵20与重镁水贮槽19通过管道相连接，所述预热盘管8另一端与二级换热筒12通过管道相连接，所述二级换热筒12内部设置有雾化压力喷嘴11，所述二级换热筒12一端通过管道与旋风分离器10顶部相连接，所述旋风分离器10底部通过管道与热解罐7相连接，所述二级换热筒12另一端与预热罐15相连接，所述预热罐15底部通过管道与泵18一端相连接，所述泵18另一端通过管道与一级换热筒4相连接，所述预热罐15顶部通过管道与旋风分离器17靠近顶部相连接，所述旋风分离器17顶部通过管道与风机23相连接，所述旋风分离器17底部通过管道与预热罐15相连接。
作为优选方案，所述热解罐7内部设置有液面分界线6,所述液面分界线6上方设置有气动毛刷转鼓5，所述气动毛刷转鼓5与液面相接触，所述气动毛刷转鼓5一侧设置有幕帘9，所述气动毛刷转鼓5在气流的带动下快速转动，搅动液体并把毛刷浸入液面的液体夹带飞溅到幕帘5，大大提高了气相、液相换热接触面积，促进热解进行。
作为优选方案，所述预热罐15内部设置有液面分界线14,所述液面分界线14上方设置有气动毛刷转鼓13，所述气动毛刷转鼓13与液面相接触，所述气动毛刷转鼓13一侧设置有幕帘16，所述气动毛刷转鼓13在气流的带动下快速转动，搅动液体并把毛刷浸入液面的液体夹带飞溅到幕帘16，大大提高了气相、液相换热接触面积，促进热解进行。
作为优选技术方案，所述燃烧机1采用液化气燃烧机；所示热风炉2采用直燃式燃气热风炉或间接式燃煤热风炉，热风粉尘量低于20mg/NM3，对高温部位进行保温隔热处理。
本发明装置在使用过程中，液化气燃烧机1在热风炉2中完全迅速燃烧产生大量高温低压燃气，燃气经管道导入一级换热筒4与雾化压力喷嘴3喷淋出的重鎂水直接接触进行换热传质，并迅速实现高温燃气的降温,实现第一步混合的质热交换，汽水混合流进入热解罐7,控制液位到液面分界线6，气动毛刷转鼓5上植入的毛刷部分浸入液面，气流带动气动毛刷转鼓5以适当速度旋转，强烈带动液体飞溅进一步促进气液混合传热，同时垂挂的大量幕帘9有很大面积使飞溅液体在流落过程与对流气体进一步质热交换促进热解反应。
旋风分离器10分离气体并实现液滴回收流入液面分界线6下，压滤泵21将热解形成的混合浆料输送入压滤机22进行压滤分离。
所述重镁水输送泵20将重镁水贮槽19中的重镁水输送到预热盘管8中，用热解液进行初步预热，经过初步预热的重镁水由雾化压力喷嘴11进入二级换热筒12与热潮气混合直接预热，再进入预热罐15，气动毛刷转鼓13上的刷毛部分浸入液面，在气流的带动下气动毛刷转鼓13以适当速度旋转，搅动液体并夹带液体飞溅进一步促进气液混合传热，同时垂挂的 大量幕帘16有很大面积使飞溅液体在流落过程与对流气体进一步质热交换，旋风分离器17再度实现液相捕捉回流，尾气经风机23排入空气中。
本发明采用高温热风与雾化很细的重镁水直接充分混合，形成的气液混合物，使重镁水与热风的接触面积很大，瞬间完成热的传递，同时气液混合物充分扩散后，大大降低了重镁水的热解分压，重镁水微粒中的二氧化碳在压差的推动下，易从重镁水微粒的表面和内部扩散到热空气中，完成热解，系统处于微负压下更利于热解反应的进行。本发明采用设置有雾化压力喷嘴的换热筒，换热简单、可靠，有效实现急速降温与换热，将重鎂水急速升温；全逆流方式高效实现了尾热回收达到节能减排的目的。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (7)
1.一种热解重镁水制取碱式碳酸镁装置，主要包括燃烧机(1)、热风炉(2)、热解罐(7)，其特征在于：所述燃烧机(1)与热风炉(2)相连接，热风炉(2)与一级换热筒(4)通过管道相连接，所述一级换热筒(4)内部设置有雾化压力喷嘴(3)，所述一级换热筒(4)与热解罐(7)相连接，所述热解罐(7)顶部与旋风分离器(10)靠近顶部处通过管道相连接，所述热解罐(7)底部与压滤泵(21)通过管道相连接，所述压滤泵(21)与压滤机(22)通过管道相连接，所述热解罐(7)内部设置有预热盘管(8)，所述预热盘管(8)一端与重镁水输送泵(20)相连接，所述重镁水输送泵(20)与重镁水贮槽(19)通过管道相连接，所述预热盘管(8)另一端与二级换热筒(12)通过管道相连接，所述二级换热筒(12)内部设置有雾化压力喷嘴(11)，所述二级换热筒(12)一端通过管道与旋风分离器(10)顶部相连接，所述旋风分离器(10)底部通过管道与热解罐(7)相连接，所述二级换热筒(12)另一端与预热罐(15)相连接，所述预热罐(15)底部通过管道与泵(18)一端相连接，所述泵(18)另一端通过管道与一级换热筒(4)相连接，所述预热罐(15)顶部通过管道与旋风分离器(17)靠近顶部相连接，所述旋风分离器(17)顶部通过管道与风机(23)相连接，所述旋风分离器(17)底部通过管道与预热罐(15)相连接。
2.根据权利要求1所述的热解重镁水制取碱式碳酸镁装置，其特征在于：所述热解罐(7)内部设置有液面分界线(6),所述液面分界线(6)上方设置有气动毛刷转鼓(5)，所述气动毛刷转鼓(5)与液面相接触。
3.根据权利要求2所述的热解重镁水制取碱式碳酸镁装置，其特征在于：所述气动毛刷转鼓(5)一侧设置有幕帘(9)。
4.根据权利要求3所述的热解重镁水制取碱式碳酸镁装置，其特征在于：所述预热罐(15)内部设置有液面分界线(14),所述液面分界线(14)上方设置有气动毛刷转鼓(13)，所述气动毛刷转鼓(13)与液面相接触。
5.根据权利要求4所述的热解重镁水制取碱式碳酸镁装置，其特征在于：所述气动毛刷转鼓(13)一侧设置有幕帘(16)。
6.根据权利要求1所述的热解重镁水制取碱式碳酸镁装置，其特征在于：所述燃烧机(1)采用液化气燃烧机。
7.根据权利要求1所述的热解重镁水制取碱式碳酸镁装置，其特征在于：所示热风炉(2)采用直燃式燃气热风炉或间接式燃煤热风炉。
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