CN106830036A - 用粉煤灰制备三氯化铝气体的氯化炉 - Google Patents

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王建鑫
陆平
周艾然
王云
李冬勤
周丽
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    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01F—COMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
    • C01F7/00—Compounds of aluminium
    • C01F7/48—Halides, with or without other cations besides aluminium
    • C01F7/56—Chlorides
    • C01F7/58—Preparation of anhydrous aluminium chloride
    • C01F7/60—Preparation of anhydrous aluminium chloride from oxygen-containing aluminium compounds

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Abstract

本发明公开的是化工冶炼设备领域的一种用粉煤灰制备三氯化铝气体的氯化炉，包括石墨管、进气组件和加热器，所述石墨管底部采用石墨垫封底，顶部设有开口和烟气管道，所述进气组件位于石墨管底部并穿过石墨垫与石墨管连通，所述加热器位于石墨管外围。本发明的有益效果是：利用石墨管作为粉煤灰和碳质还原剂粉状物料的容器，在石墨管的底部设置进气组件向管内通入氯气，并在石墨管的外围设置加热器对管中物料进行加热，从而使石墨管内发生气固流态化反应，产生三氯化铝混合气。采用本装置来制备三氯化铝，具有生产成本低，反应速度快，产生的污染物较少等优点。

Description

用粉煤灰制备三氯化铝气体的氯化炉
技术领域
本发明涉及化工冶炼设备领域，尤其涉及一种用粉煤灰制备三氯化铝气体的氯化炉。
背景技术
目前，国内三氯化铝的制备主要采用的含铝原料主要是氧化铝、氧化铝粉末、铝粉和粉煤灰进行氯化反应获得，其采用中氧化铝、氧化铝粉末、铝粉制备三氯化铝的生产成本较高，粉煤灰较为廉价，但目前国内对于粉煤灰生产三氯化铝的装置和方法研究较少。为采用廉价粉煤灰制备三氯化铝，有必要研制一种采用粉煤灰和碳质还原剂粉状物料与氯气发生气固流态化反应来制备三氯化铝混合气体的沸腾氯化炉。
发明内容
为克服现有技术中无特定设备供粉煤灰与氯气发生气固流态化反应来制备三氯化铝，本发明所要解决的技术问题是：提供一种采用粉煤灰制备三氯化铝气体的氯化炉。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：用粉煤灰制备三氯化铝气体的氯化炉，包括石墨管、进气组件和加热器，所述石墨管底部采用石墨垫封底，顶部设有开口和烟气管道，所述进气组件位于石墨管底部并穿过石墨垫与石墨管连通，所述加热器位于石墨管外围。
进一步的是，所述石墨管的壁厚为10～100mm，内径与高的比例范围为1:4到1:30之间。
进一步的是，所述石墨垫的厚度大于2mm。
进一步的是，所述进气组件包括一个主管和至少三个分支管，所有分支管均穿过石墨垫并均匀分布在石墨垫上。
进一步的是，所述分支管管头从石墨垫上方伸出2～10mm。
进一步的是，所述石墨垫的上方设有一层通气隔断层。
进一步的是，所述通气隔断层为陶瓷球填充。
进一步的是，所述通气隔断层厚度为20～50mm，所述陶瓷球的直径不小于分支管的管径。
进一步的是，所述石墨管的上下两端均设有一个法兰盘，上下两个法兰盘通过周围多根长螺杆进行连接，所述烟气管道位于上端的法兰盘上并与石墨管相连通。
进一步的是，所述加热器为感应加热线圈，加热温度范围为800～1300℃。
本发明的有益效果是：利用石墨管作为粉煤灰和碳质还原剂粉状物料的容器，在石墨管的底部设置进气组件向管内通入氯气，并在石墨管的外围设置加热器对管中物料进行加热，从而使石墨管内发生气固流态化反应，产生三氯化铝混合气。采用本装置来制备三氯化铝，具有生产成本低，反应速度快，产生的污染物较少等优点。
附图说明
图1是本发明结构示意图。
图中标记为，1-石墨管，2-进气组件，3-加热器，4-石墨垫，5-烟气管道，6-通气隔断层，7-法兰盘，8-长螺杆，9-固体原料，21-主管，22-分支管。
具体实施方式
以下通过附图对本发明作进一步描述。
如图1所示，本发明包括石墨管1、进气组件2和加热器3，所述石墨管1底部采用石墨垫4封底，顶部设有开口和烟气管道5，所述进气组件2位于石墨管1底部并穿过石墨垫4与石墨管1连通，所述加热器3位于石墨管1外围。采用石墨管1作为容器，具有很好的稳定性，可避免物料在与氯气发生反应时对容器本身造成影响。本装置的使用过程是：首先通过石墨管1顶部开口放入粉煤灰和碳质还原剂混合后形成的固体原料9，然后由进气组件2向管内通入氯气，同时启动加热器3对石墨管1中的固体原料9进行加热，最后从固体原料9顶部出来的气体中便含有三氯化铝气体，气体从顶部的烟气管道5排出后，再进行后续的处理。
所述的石墨管1的壁厚为10～100mm，内径与高的比例范围为1:4到1:30之间。石墨管1的壁厚应该根据石墨管1的尺寸进行选择，内径越大、越高的石墨管壁厚越大，以便提高稳定性，但为了提高加热效率，最好不要超过100mm。石墨管内径与高的比例取决于气固反应的程度和速度，低于1:4，氯气与固体原料9接触不够充分，易造成氯气浪费，高于1:30会导致上部物料反应不足。
所述石墨垫4的厚度大于2mm，避免受物料冲击而破碎。
所述进气组件2包括一个主管21和至少三个分支管22，所有分支管22均穿过石墨垫4并均匀分布在石墨垫4上。多个分支管22有助于分散氯气，从而提高氯气与固体原料9的接触面积，加快反应效率。
所述分支管22管头从石墨垫4上方伸出2～10mm。使分支管22管头超出石墨垫4的目的是避免氯气从石墨垫4下方溢出。
进一步的，所述石墨垫4的上方设有一层通气隔断层6。通气隔断层6一方面便于承受上方的固体原料9，另一方面可进一步使氯气分散，提高氯气与物料的接触面积。
为了避免通气隔断层9对反应造成影响，可采用陶瓷球作为填充料来制成通气隔断层，陶瓷球稳定性好，陶瓷球之间的缝隙可作为氯气的上升通道。
所述通气隔断层6的厚度为20～50mm，所述陶瓷球的直径不小于分支管的管径。经过试验分析得出，20～50mm的厚度能够达到有效的分散作用，陶瓷球的直径不小于分支管的管径，避免陶瓷球堵塞分支管。
所述石墨管1的上下两端均设有一个法兰盘7，上下两个法兰盘7通过周围多根长螺杆8进行连接，所述烟气管道5位于上端的法兰盘7上并与石墨管1相连通。设置上下两个法兰盘7的目的是提高整个装置的稳定性，对石墨管1和石墨垫4形成保护，通过长螺杆8连接，便于随时拆卸检修。
所述加热器3为感应加热线圈，加热温度范围为800～1300℃。感应加热线圈便于设置，加热方便，加热温度易于调节。
本发明结构简单，使用安全可靠，制作成本低，采用本装置来制备三氯化铝，具有生产成本低，反应速度快，产生的污染物较少等优点，具有很好的实用性和应用前景。

Claims (10)

1.用粉煤灰制备三氯化铝气体的氯化炉，其特征是：包括石墨管(1)、进气组件(2)和加热器(3)，所述石墨管(1)底部采用石墨垫(4)封底，顶部设有开口和烟气管道(5)，所述进气组件(2)位于石墨管(1)底部并穿过石墨垫(4)与石墨管(1)连通，所述加热器(3)位于石墨管(1)外围。
2.如权利要求1所述的用粉煤灰制备三氯化铝气体的氯化炉，其特征是：所述石墨管(1)的壁厚为10～100mm，内径与高的比例范围为1:4到1:30之间。
3.如权利要求1所述的用粉煤灰制备三氯化铝气体的氯化炉，其特征是：所述石墨垫(4)的厚度大于2mm。
4.如权利要求1所述的用粉煤灰制备三氯化铝气体的氯化炉，其特征是：所述进气组件(2)包括一个主管(21)和至少三个分支管(22)，所有分支管(22)均穿过石墨垫(4)并均匀分布在石墨垫(4)上。
5.如权利要求4所述的用粉煤灰制备三氯化铝气体的氯化炉，其特征是：所述分支管(22)管头从石墨垫(4)上方伸出2～10mm。
6.如权利要求4所述的用粉煤灰制备三氯化铝气体的氯化炉，其特征是：所述石墨垫(4)的上方设有一层通气隔断层(6)。
7.如权利要求6所述的用粉煤灰制备三氯化铝气体的氯化炉，其特征是：所述通气隔断层(6)为陶瓷球填充。
8.如权利要求7所述的用粉煤灰制备三氯化铝气体的氯化炉，其特征是：所述通气隔断层(6)厚度为20～50mm，所述陶瓷球的直径不小于分支管的管径。
9.如权利要求1～8任意一项权利要求所述的用粉煤灰制备三氯化铝气体的氯化炉，其特征是：所述石墨管(1)的上下两端均设有一个法兰盘(7)，上下两个法兰盘(7)通过周围多根长螺杆(8)进行连接，所述烟气管道(5)位于上端的法兰盘(7)上并与石墨管(1)相连通。
10.如权利要求9所述的用粉煤灰制备三氯化铝气体的氯化炉，其特征是：所述加热器(3)为感应加热线圈，加热温度范围为800～1300℃。
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