CN109028897A - 一种氯化氢干燥器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种氯化氢干燥器，其包括塔体、以及多级塔盘，每级塔盘包括双层塔板以及贯通其设置的下料管，每层塔板上均布设置多个气孔，上下层塔板的气孔交错分布，氯化氢气体自塔体的底部进入，通过塔板上的气孔向上流通，使得各级塔盘之间形成各自独立的梯度均匀分布的流场和温度场；下料管为双层，中间通过冷却气体冷却，下料管的一端为上级塔盘的下料口，上下级塔盘的下料口相互耦合，氯化镁颗粒自塔体的顶部进入，沿所述塔盘的下料口向下流动；氯化氢对流干燥氯化镁颗粒。本发明提供的氯化氢干燥器包括多级塔盘，每级塔盘均为双层塔板，塔板上设有均匀分布的气孔，既阻碍了氯化镁颗粒自由下落，同时也能保证氯化镁颗粒和氯化氢气体充分接触。

Description

一种氯化氢干燥器
技术领域
本发明涉及化工产品的资源综合利用技术领域，具体涉及一种氯化氢干燥器。
背景技术
金属镁由于其物理性质的优越性和独特性，已成为当前应用前景极为广阔的金属材料，其合金产品广泛应用于汽车、航空、航天、及电子等领域，被材料学家誉为“时代金属”。目前，金属镁的生产方法主要为硅热还原法，此方法单罐产量低、连续性差、品质不稳定、能耗较高及污染严重，严重制约金属镁及其行业的发展，因此利用无水氯化镁电解法生产金属镁成为规模化生产中比较先进的一种工艺。
电解法生产金属镁对于无水氯化镁的要求较高，一方面无水氯化镁中不能含有水分及杂质(如碱式氯化镁)，否则水在电解槽内会与镁反应生成氧化镁，碱式氯化镁在高温下分解也会产生氧化镁，氧化镁极易吸附在阴极表面，使阴极钝化，镁珠难以在阴极汇集，从而分散在电解质中，导致电流效率降低，影响金属镁的生产；另一方面，电解法生产金属镁的过程中出镁量与无水氯化镁需求量之比约为1:4，正常情况下电解槽在生产时不得停槽，因而需要大量、稳定、连续地给电解槽供应无水氯化镁。
由于察尔汗盐湖是氯化物型钾钠镁盐矿床，镁盐的主要形式为氯化镁的水合物，因而常将镁盐在热干空气中进行一次脱水生成半干颗粒料(MgCl2·2H2O)，然后将半干颗粒料(MgCl2·2H2O)在高温氯化氢气体中进行二次脱水制备无水氯化镁。
其中，二次脱水时半干颗粒料(MgCl2·2H2O)在高温下易发生如下水解反应，生成不利于电解的MgOHCl。
MgCl2·2H2O→MgOHCl+HCl(g)+H2O(g)
因而，半干颗粒料需要在干燥器内与一定温度范围内的氯化氢气体充分接触，发生如下反应来抑制水解反应的发生，同时完全脱水。
MgOHCl+HCl(g)→MgCl2+H2O(g)
半干颗粒料一般从干燥器的塔顶送入，与自塔底引入的氯化氢气体逆向交换，在塔盘上逐级流化干燥，但现有的干燥器结构设计不合理，干燥器内流场及温度场难以呈均匀梯度分布，严重影响无水氯化镁的制备。
梯度不均匀分布的流场会导致局部空间内连续介质(氯化氢气体)对离散颗粒(氯化镁颗粒料)的曳力不均，不利于无水氯化镁的制备。流场的梯度不均匀，某些区域内颗粒不能悬浮，落在塔盘之上造成气流孔堵塞；而某些区域内颗粒间碰撞、摩擦剧烈，形成细微粉尘，部分粉尘容易粘结成粒径较大的颗粒，无法随颗粒悬浮流出干燥器外，而掉落于塔盘，同样堵塞气流孔。经过一段时间后，被堵塞的气流孔数量逐渐增加，氯化氢气流无法通过，使得干燥器周期性停运，需要打开人孔进行人工清料后再启动。而干燥器内充满高温氯化氢气体，出于安全考虑，必须对其进行冷却及气体置换合格后方可进入作业，冷却及置换周期较长，清料周期短又费时费力，非常不利于电解槽的连续大量的供料需求。
而梯度不均匀的温度场同样不利于无水氯化镁的制备。温度场梯度不均匀，难以控制干燥器内所有颗粒料均在可完全脱水的温度范围内，可能使部分颗粒无法彻底脱水，使其含水量较高或水解产生MgOHCl，严重影响无水氯化镁的品质，不利于电解，同时也容易造成大量热量的浪费，一定程度上增加了生产线的整体能耗。
另外，无水氯化镁制备时会产生过量的粉尘，也会影响生产。电解法生产金属镁对于无水氯化镁的粒径要求为0.25～1.0mm，因此在无水氯化镁的制备过程中常设有粉尘收集装置以满足无水氯化镁的粒径要求。但粉尘量过大时，对于粉尘收集装置会造成较大的负荷，若粉尘收集装置未能有效发挥作用，粉尘一旦泄露会损害劳动者的健康，存在较高的职业病风险；若粉尘落入机泵等电器设备、精密仪表，将大大增加机电设备损坏的风险；而且氯化镁对金属材料设备具有一定的腐蚀性，长期粘附于金属管道、设备表面，容易造成腐蚀，废品率也往往随之提高，废料重溶造粒，耗费人力物力，生产成本较高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种氯化氢干燥器，用于解决现有干燥器温度场及流场梯度分布不均匀、粉尘量大以致影响无水氯化镁的制备的问题。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种氯化氢干燥器，其包括塔体、以及设于所述塔体内的多级塔盘，每级所述塔盘包括双层塔板以及贯通其设置的下料管，其中，每层塔板上均布设置多个气孔，上下层所述塔板的气孔交错分布，氯化氢气体自所述塔体的底部进入，通过所述塔板上的气孔向上流通，在各级所述塔盘的空间内均匀分布，使得各级所述塔盘之间形成各自独立的梯度均匀分布的流场和温度场；所述下料管为双层，中间通过冷却气体进行冷却，所述下料管的一端为上级所述塔盘的下料口，另一端为下级所述塔盘的进料门，上下级所述塔盘的下料口相互耦合，氯化镁颗粒自所述塔体的顶部进入，在各级所述塔盘的空间内悬浮流动，沿所述塔盘的下料口向下流动；所述氯化氢自下向上流动，自所述塔体的顶部排出，对流干燥自上向下流动的所述氯化镁颗粒。
优选地，所述塔盘设有第一挡板、以及与所述第一挡板平行交错设置的第二挡板，所述第一挡板和第二挡板形成Z字型流道，所述氯化镁颗粒在所述塔盘上沿所述流道悬浮流动，自所述下料口排出所述塔盘。
优选地，所述下料管设有一正对所述下料口的风管，用于疏通所述下料管。
优选地，所述氯化氢干燥器设有锥形风箱，所述锥形风箱设于所述塔体的底部，所述氯化氢气体经所述锥形风箱均匀分布，再通过所述塔盘向上流通。
优选地，所述氯化氢干燥器还包括设于相邻所述塔盘之间的喷淋洗涤装置，所述喷淋洗涤装置用于清洗熔结于所述塔盘上的氯化镁颗粒。
优选地，所述氯化氢干燥器在所述塔盘之间设有鳃形布料器，所述鳃形布料器上均布设置不同朝向的鳃孔，供所述氯化镁颗粒在氯化氢气体的带动下均匀散开。
优选地，所述鳃形布料器设有集气室，用于提供氯化氢气体为动力。
优选地，所述氯化氢干燥器设有多个压差测量装置，多个所述压差测量装置分别设于所述上下级塔盘之间，用于检测各级所述塔盘间的压力。
优选地，所述氯化氢干燥器设有多个温度测量装置，多个所述温度测量装置分别设于所述上下级塔盘之间，用于检测各级所述塔盘间的温度。
优选地，上下级所述塔盘之间设有取样孔，用于对所述氯化镁颗粒在线取样。
相比于现有技术，本发明提供的氯化氢干燥器具有以下优势：
一、本发明提供的氯化氢干燥器包括多级塔盘，每级塔盘均为双层塔板，塔板上设有均匀分布的气孔，既阻碍了氯化镁颗粒自由下落，同时也能保证氯化镁颗粒和氯化氢气体充分接触，氯化氢气体逐级穿过塔盘上均布的气孔向上流动，在各级塔盘的空间内均匀分布，这也使得各级塔盘之间形成各自独立的梯度均匀分布的流场和温度场；
二、本发明提供的下料管为双层，中间通过冷却气体进行冷却，防止氯化镁颗粒在下料管内熔化粘结堵塞，降低后期清料难度，延长清料周期。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明提供的一优选实施例的氯化氢干燥器的主视图；
图2为图1所示氯化氢干燥器的侧视图；
图3为图1所示氯化氢干燥器中塔盘的结构示意图。
附图标记：
1-氯化氢干燥器， 11-塔体，
111-进料口， 112-出气口，
113-出料口， 114-进气口，
12-锥形风箱， 13-塔盘，
131-塔板， 132-下料管，
133-第一挡板， 134-第二挡板，
14-喷淋洗涤装置， 15-鳃形布料器，
16-压差测量装置， 17-温度测量装置，
18-取样孔。
具体实施方式
本发明提供了许多可应用的创造性概念，该创造性概念可大量的体现于具体的上下文中。在下述本发明的实施方式中描述的具体的实施例仅作为本发明的具体实施方式的示例性说明，而不构成对本发明范围的限制。
下面结合附图和具体的实施方式对本发明作进一步的描述。
如图1及图2所示，其中，图1为本发明提供的一优选实施例的氯化氢干燥器的主视图；图2为图1所示氯化氢干燥器的侧视图。本实施例提供一种氯化氢干燥器，所述氯化氢干燥器1包括塔体11、设于所述塔体11的底部的锥形风箱12、设于所述塔体11内的多级塔盘13、设于相邻的所述塔盘13之间的喷淋洗涤装置14、鳃形布料器15、多个压差测量装置16、多个温度测量装置17、以及多个取样孔18，氯化镁颗粒在所述氯化氢干燥器1中通过高温氯化氢气体进行二次脱水制备无水氯化镁，所述氯化镁颗粒是指在热干空气中进行一次脱水生成的氯化镁半干颗粒料。
所述塔体11呈圆柱状，底部呈锥体，其内部具有收容空间，收容所述塔盘13。所述塔体11的顶部分别设有进料口111和出气口112，所述塔体11的底部分别设有出料口113和进气口114，氯化氢气体自所述塔体11的底部的进气口114进入，自所述塔体11的顶部的出气口112排出，氯化镁颗粒自所述塔体11的顶部的进料口111进入，自所述塔体11的底部的出料口113排出，高温的所述氯化氢气体自下向上流动，所述氯化镁颗粒自上向下流动，所述氯化氢气体对氯化镁颗粒流化而形成气固两相流，在所述塔盘13上所述氯化氢气体吸收氯化镁颗粒中的水分，防止水解，将其进行二次脱水，实现物料干燥，所述氯化氢气体自所述出气口112排出后，经除尘等处理可返回至所述氯化氢干燥器1中循环使用。
所述锥形风箱12设于所述塔体11的底部，所述氯化氢气体由所述进气口114进入所述塔体11，与所述锥形风箱12的壁面接触后，呈均匀态势状态分布，再通过所述塔盘13向上流通。
所述塔盘13呈圆盘状，与所述塔体11的内壁连接，所述塔盘13为多级，逐级实现所述氯化镁颗粒的干燥，在本实施例中，所述塔盘13自上向下为十级，当然，所述塔盘13的数量可以根据实际生产工况进行确定，十级所述塔盘13之间形成相互独立的空间，拥有各自独立的流场和温度场，氯化镁颗粒自所述进料口111进入，在各级所述塔盘13的空间内悬浮流动。
每级所述塔盘13包括双层塔板131、以及贯通其设置的下料管132，所述下料管132将相邻两级所述塔盘13连通，所述下料管132的一端为上级所述塔盘13的下料口，另一端为下级所述塔盘13的进料门。
每层塔板131上均布设置多个气孔，上下层所述塔板131的气孔交错分布，氯化氢气体自所述塔体11的底部进入，通过所述塔板131上的气孔向上流通，在各级所述塔盘13的空间内均匀分布，使得各级所述塔盘13之间形成各自独立的梯度均匀分布的流场和温度场。
具体的，所述塔盘13上设有均匀分布的气孔既阻碍了所述氯化镁颗粒自由下落，同时也能保证所述氯化镁颗粒和氯化氢气体充分接触，氯化氢气体逐级穿过所述塔盘13上均布的气孔向上流动，在各级所述塔盘13的空间内均匀分布，这也使得各级所述塔盘13之间形成各自独立的梯度均匀分布的流场和温度场；上下层所述塔板131的气孔交错分布，避免氯化氢气体和氯化镁颗粒直接穿过，进一步保证二者充分接触，达到干燥的目的。
所述下料管132为双层，中间通过冷却气体进行冷却，防止所述氯化镁颗粒在所述下料管132内熔化粘结堵塞，降低后期清料难度，延长清料周期，在本实施例中，所述冷却气体为压缩空气。
上下级所述塔盘13的下料口相互耦合，即交错分布，防止所述氯化镁颗粒未经干燥就向下流动；所述氯化镁颗粒自所述进料口111进入，在各级所述塔盘13的空间内悬浮流动。所述进料门采用重力推动的方式打开，使得所述下料管132不堵塞，能及时自动下料，减少物料堆积，进一步地，所述进料门的推动力略小于所述氯化镁颗粒的重量，便于所述氯化镁颗粒通过重力推动打开所述进料门。所述氯化镁颗粒经所述进料口111进入所述塔盘13后，在所述塔盘13上悬浮流动，再沿所述下料口向下一级所述塔盘13流动。
进一步地，所述下料管132设有一正对所述下料口的风管，用于堵塞时疏通所述下料管132，进一步提高干燥效率。
如图3所示，图3为图1所示氯化氢干燥器中塔盘的结构示意图，其中箭头表示氯化氢的流动方向。所述塔盘13上设有第一挡板133、以及与所述第一挡板133平行交错设置的第二挡板134，所述第一挡板133和第二挡板134形成Z字型流道，所述氯化镁颗粒在所述塔盘13上沿所述流道悬浮流动，由于上下级所述塔盘13的压差而自所述下料口排出所述塔盘13，每层塔板131上的气孔朝向沿所述流道设置，保证沸腾状态的氯化镁颗粒向前流动至所述下料口。重复此过程顺序向下，逐级穿过十级所述塔盘13，相当于所述氯化镁颗粒经过十级单独的流化床干燥器，完成十个单独的温度由低到高渐进干燥的过程，保证所述氯化镁颗粒完全脱水。
所述氯化氢干燥器1设有所述喷淋洗涤装置14，用于清洗熔结于所述塔盘13上的氯化镁颗粒，防止在所述氯化镁颗粒干燥的过程中，氯化镁颗粒熔化粘结在所述塔盘13上，继而堵塞所述塔盘13；洗涤后的含盐水经所述氯化氢干燥器1的塔体11的底部排出。
所述氯化氢干燥器1在所述塔盘13之间设有所述鳃形布料器15，具体的，由于刚进入所述塔体11的氯化镁颗粒重量大、易粘结、流动性差，所述鳃形布料器15设于第一级塔盘和第二级塔盘之间，所述鳃形布料器15上均布设置不同朝向的鳃孔，供所述氯化镁颗粒在氯化氢气体的带动下均匀散开，保证高温所述氯化氢气体与所述氯化镁颗粒均匀接触，提高其成品率，所述鳃形布料器15设有集气室，用于提供氯化氢气体为动力。
多个所述压差测量装置16分别设于所述上下级塔盘13之间，用于检测各级所述塔盘13间的压力，所述压差测量装置16为压力传感器。多个所述温度测量装置17分别设于所述上下级塔盘13之间，用于检测各级所述塔盘13间的温度，所述温度测量装置17为温度传感器，测量所述氯化镁颗粒沸腾时的物料温度。所述氯化氢干燥器1设有多个压差测量装置16和温度测量装置17，以随时监控，保证各级塔盘13间的温度及压力.
所述取样孔18设于上下级所述塔盘13之间，用于对所述氯化镁颗粒在线取样，以监控所述塔盘13的生产干燥状况，
经过本发明提供的氯化氢干燥器1，氯化镁颗粒得以充分干燥，能连续大量稳定地向电解工序供应无水氯化镁，且制得的无水氯化镁成品工艺指标为含H2O约0.03％(wt)、MgOHCl约0.2％(wt)，粒径0.25～1.0mm，满足电解法生产金属镁的工艺要求；所述氯化氢干燥器1的清料周期长，延长至30天以上，生产效率更高。
应该注意的是，上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。

Claims (10)

1.一种氯化氢干燥器，其特征在于，其包括塔体(11)、以及设于所述塔体(11)内的多级塔盘(13)，每级所述塔盘(13)包括双层塔板(131)以及贯通其设置的下料管(132)，其中，
每层塔板(131)上均布设置多个气孔，上下层所述塔板(131)的气孔交错分布，氯化氢气体自所述塔体(11)的底部进入，通过所述塔板(131)上的气孔向上流通，在各级所述塔盘(13)的空间内均匀分布，使得各级所述塔盘(13)之间形成各自独立的梯度均匀分布的流场和温度场；
所述下料管(132)为双层，中间通过冷却气体进行冷却，所述下料管(132)的一端为上级所述塔盘(13)的下料口，另一端为下级所述塔盘(13)的进料门，上下级所述塔盘(13)的下料口相互耦合，氯化镁颗粒自所述塔体(11)的顶部进入，在各级所述塔盘(13)的空间内悬浮流动，沿所述塔盘(13)的下料口向下流动；
所述氯化氢自下向上流动，自所述塔体(11)的顶部排出，对流干燥自上向下流动的所述氯化镁颗粒。
2.根据权利要求1所述的氯化氢干燥器，其特征在于，所述塔盘(13)设有第一挡板(133)、以及与所述第一挡板(133)平行交错设置的第二挡板(134)，所述第一挡板(133)和第二挡板(134)形成Z字型流道，所述氯化镁颗粒在所述塔盘(13)上沿所述流道悬浮流动，自所述下料口排出所述塔盘(13)。
3.根据权利要求1所述的氯化氢干燥器，其特征在于，所述下料管(132)设有一正对所述下料口的风管，用于疏通所述下料管(132)。
4.根据权利要求1所述的氯化氢干燥器，其特征在于，所述氯化氢干燥器(1)设有锥形风箱(12)，所述锥形风箱(12)设于所述塔体(11)的底部，所述氯化氢气体经所述锥形风箱(12)均匀分布，再通过所述塔盘(13)向上流通。
5.根据权利要求1所述的氯化氢干燥器，其特征在于，所述氯化氢干燥器(1)还包括设于相邻所述塔盘(13)之间的喷淋洗涤装置(14)，所述喷淋洗涤装置(14)用于清洗熔结于所述塔盘(13)上的氯化镁颗粒。
6.根据权利要求1所述的氯化氢干燥器，其特征在于，所述氯化氢干燥器(1)在所述塔盘(13)之间设有鳃形布料器(15)，所述鳃形布料器(15)上均布设置不同朝向的鳃孔，供所述氯化镁颗粒在氯化氢气体的带动下均匀散开。
7.根据权利要求6所述的氯化氢干燥器，其特征在于，所述鳃形布料器(15)设有集气室，用于提供氯化氢气体为动力。
8.根据权利要求1所述的氯化氢干燥器，其特征在于，所述氯化氢干燥器(1)设有多个压差测量装置(16)，多个所述压差测量装置(16)分别设于上下级所述塔盘(13)之间，用于检测各级所述塔盘(13)间的压力。
9.根据权利要求1所述的氯化氢干燥器，其特征在于，所述氯化氢干燥器(1)设有多个温度测量装置(17)，多个所述温度测量装置(17)分别设于所述上下级塔盘(13)之间，用于检测各级所述塔盘(13)间的温度。
10.根据权利要求1所述的氯化氢干燥器，其特征在于，上下级所述塔盘(13)之间设有取样孔(18)，用于对所述氯化镁颗粒在线取样。
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