CN111762806A - 一种铝锭溶解系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及氯化铝溶液生产设备技术领域，具体涉及一种铝锭溶解系统，包括聚合反应罐、铝锭溶解仓、防爆剂处理装置、供风装置、一级尾气处理装置以及二级尾气处理装置，经聚合反应罐处理形成的盐酸反应容液在铝锭溶解仓内被不断喷向铝锭，铝锭溶解仓内的溶液回流到聚合反应罐再被喷向铝锭，不断循环直至铝锭完全溶解；防爆剂处理装置和供风装置向铝锭溶解仓内提供防爆剂和自然风以降低爆炸危险，聚合反应罐内和铝锭溶解仓内产生的气体经排气管道导向一级尾气处理装置，经一级处理后通入二级尾气处理装置进行二级处理然后排出。
Description
技术领域
本发明涉及氯化铝溶液生产设备技术领域，具体涉及一种铝锭溶解系统。
背景技术
氯化铝溶液的工业生产是在常温条件下用碳氯化法制取，化学反应式为(Al2O3+3C+3Cl2=△=2AlCl3+3CO）,或者用氧化铝和四氯化碳反应制备，化学反应式为（Al2O3+3CCl4==2AlCl3+3COCl2），实验室环境也有用铝和盐酸在常温条件下制备，其化学反应式为（2Al+6HCl==2AlCl3+3H2↑），在加热条件下可以加速制备。与工业生产相比，直接用铝锭和盐酸作为原料进行加工会直接产生氯化铝溶液和氢气，反应完全的话不会产生污染性气体，之所以不采用该种方式是因为氢气易爆炸，危险性过高，目前的设备和工艺无法满足安全生产的条件。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种铝锭溶解系统，包括聚合反应罐、铝锭溶解仓、防爆剂处理装置、供风装置、一级尾气处理装置以及二级尾气处理装置，经聚合反应罐处理形成的盐酸反应容液在铝锭溶解仓内被不断喷向铝锭，铝锭溶解仓内的溶液回流到聚合反应罐再被喷向铝锭，不断循环直至铝锭完全溶解；防爆剂处理装置和供风装置向铝锭溶解仓内提供防爆剂和自然风以降低爆炸危险，聚合反应罐内和铝锭溶解仓内产生的气体经排气管道导向一级尾气处理装置，经一级处理后通入二级尾气处理装置进行二级处理然后排出。
本发明为解决上述问题提供的是一种铝锭溶解系统，包括聚合反应罐、铝锭溶解仓、防爆剂处理装置、供风装置、一级尾气处理装置以及二级尾气处理装置，所述铝锭溶解仓为多个并且并联设置，铝锭溶解仓内设置有用于放置铝锭的放置架，铝锭溶解仓内位于放置架的上方安装有喷淋管道，喷淋管道上用于调节管道通量的电动阀和多个喷头，防爆剂处理装置和供风装置均与多个铝锭溶解仓连通以向铝锭溶解仓内提供防爆剂和自然风，所述聚合反应罐内安装有搅拌机构，聚合反应罐上安装有用于分别向罐体内提供盐酸和工艺水的盐酸供给管道和工艺水供给管道，聚合反应罐的罐体上开设有第一排料口、第二排料口和回流口，聚合反应罐通过第一排料口安装的PAC液体循环泵与多个铝锭溶解仓内的喷淋管道连通，喷淋管道通过其管体上安装的多个喷头将反应溶液喷向设置放置架上的铝锭，多个铝锭溶解仓均与聚合反应罐的回流口连通以使反应后的溶液回流到聚合反应罐，所述第二排料口通过PAC液体输送泵与PAC液体储存罐连通以将产品溶液输送到PAC液体储存罐储存；所述聚合反应罐和铝锭溶解仓均安装有排气管道，聚合反应罐和铝锭溶解仓通过排气管道与一级尾气处理装置的进气口连通以将反应生成的气体输送到一级尾气处理装置内进行一级处理，一级尾气处理装置的排气口与二级尾气处理装置的进气口连通以将一级处理后的气体输送到二级尾气处理装置进行二级处理。
作为本发明一种铝锭溶解系统的进一步方案，所述放置架包括纵向排布的多个放置板，多个放置板水平设置并且板面上开设有多个漏槽；所述铝锭溶解仓的底部连接有多个回流管，多个回流管均与聚合反应罐的回流口连通。
作为本发明一种铝锭溶解系统的进一步方案，所述防爆剂处理装置包括内部安装有搅拌机构的防爆剂搅拌罐，防爆剂搅拌罐上安装有用于向罐体内通入防爆剂原液的防爆剂供给管道和与工艺水供给管道连通以向罐体内通入工艺水的第一工艺水支管，防爆剂搅拌罐通过多个防爆剂输送泵分别与多个铝锭溶解仓连通以向多个铝锭溶解仓提供稀释防爆剂。
作为本发明一种铝锭溶解系统的进一步方案，所述供风装置包括风机和压缩风分配器，风机的排风口与压缩风分配器连通，压缩风分配器与多个铝锭溶解仓连通以向铝锭溶解仓内注入空气。
作为本发明一种铝锭溶解系统的进一步方案，所述一级尾气处理装置包括尾气吸收塔和第一水循环罐，第一水循环罐通过第二工艺水支管与工艺水供给管道连通，第一水循环罐通过第一水循环泵与尾气吸收塔的塔体连通以向尾气吸收塔提供工艺水，尾气吸收塔的底部还通过第一回流管与第一水循环罐连通；所述排气管道与尾气吸收塔的底端连通，尾气吸收塔通过尾气管道与二级尾气处理装置连通以将经一级处理的气体输送到二级处理装置。
作为本发明一种铝锭溶解系统的进一步方案，所述二级尾气处理装置包括尾气吸收中和塔、第二水循环罐和片碱溶解罐，片碱溶解罐内安装有搅拌机构并且片碱溶解罐通过第三工艺水支管与工艺水供给管道连通，片碱溶解罐上设置有片碱投料口，片碱溶解罐通过碱液输送泵与第二水循环罐连通以将碱液输送到第二水循环罐；
所述第二水循环罐通过第四工艺水支管与工艺水供给管道连通，第二水循环罐通过第二水循环泵与尾气吸收中和塔的塔体连通以向尾气吸收中和塔内提供碱液，尾气吸收中和塔的底部还通过第二回流管与第二水循环罐连通，所述尾气管道与尾气吸收中和塔的底端连通，经一级处理的尾气在尾气吸收中和塔处理后从其顶端排出。
作为本发明一种铝锭溶解系统的进一步方案，所述第一水循环罐和第二水循环罐的底部均安装有循环水回收泵，循环水回收泵与废水反应罐连通以将尾气处理废水输送到废水反应罐。
作为本发明一种铝锭溶解系统的进一步方案，所述尾气吸收塔与第一水循环罐的连接口位于其与排气管道的连接口的上方以待处理气体与尾气吸收塔内的溶液逆流接触，尾气吸收中和塔与第二水循环罐的连接口位于其与尾气管道连接口的上方以使经一级处理的尾气与尾气吸收中和塔内的碱液逆流接触。
作为本发明一种铝锭溶解系统的进一步方案，所述尾气管道上安装有导流风机。
作为本发明一种铝锭溶解系统的进一步方案，所述聚合反应罐上安装有用于向聚合反应罐内通入高温蒸汽的蒸汽管道。
与现有技术相比本发明具有的有益效果有：经聚合反应罐处理的盐酸通入到喷淋管道，经过喷头不断喷向铝锭使其完全溶解，铝锭不断溶解会缓慢地生成氢气，所述喷淋管道上安装有电动阀，电动阀和PAC液体循环泵联动调节喷淋管道内溶液流速，从而调节铝锭溶解仓内的盐酸供给量，调节铝锭溶解速度以避免氢气大量产生引起爆炸，本系统HIA通过向铝锭溶解仓内不断通入自然风来降低氢气浓度，同时向铝锭溶解仓内不断输入防爆剂防止爆炸产生；铝锭溶解仓和聚合反应仓内氢气和酸性混合气体依次输送到一级尾气处理装置和二级尾气处理装置以进行尾气处理，混合气体在一级尾气处理装置内从尾气吸收塔的底端输入并与洗涤液逆流接触以降低氯化氢含量，在二级尾气处理装置内从尾气吸收中和塔底端输入并与碱性溶液逆流接触以进一步降低盐酸含量，满足排放要求后排出。
附图说明
图1是本发明的结构原理示意图；
图2是本发明的聚合反应罐与铝锭溶解仓的连接示意图；
图3是本发明的聚合反应罐的结构原理示意图；
图4是本发明的供风装置的结构原理示意图；
图5是本发明的一级尾气处理装置的结构原理示意图；
图6是本发明的二级尾气处理装置的结构原理示意图；
图7是本发明的铝锭溶解仓的内部结构示意图；
图中标记：1、聚合反应罐，2、铝锭溶解仓，3、防爆剂处理装置，4、供风装置，5、一级尾气处理装置，6、二级尾气处理装置，7、废水反应罐，101、PAC液体循环泵，102、PAC液体输送泵，103、PAC液体储存罐，201、放置架，202、喷淋管道，203、喷头，301、防爆剂搅拌罐，302、防爆剂输送泵，401、风机，402、压缩风分配器，501、尾气吸收塔，502、第一水循环罐，503、第一水循环泵，601、尾气吸收中和塔，602、第二水循环罐，603、片碱溶解罐，604、循环水回收泵。
具体实施方式
如图所示：一种铝锭溶解系统，包括聚合反应罐1、铝锭溶解仓2、防爆剂处理装置3、供风装置4、一级尾气处理装置5以及二级尾气处理装置6，所述铝锭溶解仓2为多个并且并联设置，铝锭溶解仓2为中空的箱体，铝锭溶解仓2内设置有用于放置铝锭的放置架201，放置架201包括纵向排布的多个放置板，放置板水平设置并且板面上开设有多个便于溶液漏下的漏槽，所述铝锭溶解仓2的顶板上位于放置架201的上方安装有多个喷淋管道202，喷淋管道202上安装有多个喷头203，喷头203将喷淋管道202内的溶液喷向放置架201，以对放置架201上的铝锭进行溶解加工；
所述聚合反应罐1内安装有搅拌机构，搅拌机构包括搅拌电机和搅拌轴，搅拌电机带动搅拌轴旋转以加快溶液的混合，聚合反应罐1上安装有盐酸供给管道、工艺水供给管道和蒸汽管道，工艺水供给管道连接工艺水水源，盐酸供给管道连接31%盐酸供给源，蒸汽管道连接高温蒸汽源，31%盐酸和工艺水分别盐酸供给管道和工艺水供给管道供入聚合反应罐1内并由搅拌机构搅拌混合形成溶解铝锭所需的溶液，高温蒸汽通过蒸汽管道通入聚合反应罐1内以用于加快聚合反应罐1内的聚合反应。所述聚合反应罐1的罐体上开设有第一排料口、第二排料口和回流口，第一排料口处安装有PAC液体循环泵101，聚合反应罐1通过PAC液体循环泵101与多个铝锭溶解仓2的喷淋管道202连通，喷淋管道202通过喷头203将聚合反应后的反应溶液不断喷向放置架201上的铝锭，从而使铝锭不断溶解，所述喷淋管道202上安装有控制阀，喷头203可选为水雾喷头203，通过PAC液体循环泵101和控制阀可调节水雾喷头203的喷料速度，从而对铝锭溶解的速度进行控制；所述铝锭溶解仓2的底部连接有多个回流管，多个回流管均与聚合反应罐1的回流口连通以使铝锭溶解仓2内的混合溶液回流到聚合反应罐1内，所述第二排料口处安装有PAC液体输送泵102，PAC液体输送泵102与PAC液体储存罐103连通以将产品溶液输送到PAC液体储存罐103储存。
防爆剂处理装置3和供风装置4均与多个铝锭溶解仓2连通以向铝锭溶解仓2内提供防爆剂和自然风，防爆剂处理装置3包括内部安装有搅拌机构的防爆剂搅拌罐301，防爆剂搅拌罐301上安装有用于向罐体内通入防爆剂原液的防爆剂供给管道和与工艺水供给管道连通以向罐体内通入工艺水的第一工艺水支管，防爆剂原液和工艺水在防爆剂搅拌罐301内混合稀释，防爆剂搅拌罐301通过多个防爆剂输送泵302分别与多个铝锭溶解仓2连通以向多个铝锭溶解仓2提供稀释防爆剂；所述供风装置4包括风机401和压缩风分配器402，风机401的排风口与压缩风分配器402连通，压缩风分配器402与多个铝锭溶解仓2连通以向铝锭溶解仓2内注入空气，空气进入铝锭溶解仓2内可降低氢气浓度，使铝锭溶解仓2内的氢气始终处于爆炸极限以下，配合防爆剂可有效降低生产的危险性。
所述聚合反应罐1和铝锭溶解仓2均安装有排气管道，聚合反应罐1和铝锭溶解仓2通过排气管道与一级尾气处理装置5的进气口连通以将反应生成的气体输送到一级尾气处理装置5内进行一级处理，一级尾气处理装置5的排气口与二级尾气处理装置6的进气口连通以将一级处理后的气体输送到二级尾气处理装置6进行二级处理。所述一级尾气处理装置5包括尾气吸收塔501和第一水循环罐502，第一水循环罐502通过第二工艺水支管与工艺水供给管道连通以使工艺水可进入第一水循环管内，第一水循环罐502通过其底部安装的第一水循环泵503与尾气吸收塔501的塔体连通以向尾气吸收塔501提供工艺水；所述排气管道与尾气吸收塔501的底端连通，尾气吸收塔501与第一水循环罐502的连接口位于其与排气管道的连接口的上方，聚合反应罐1和铝锭溶解仓2反应生成的待处理气体与尾气吸收塔501内的溶液逆流接触以进行一级处理，经过一级处理的尾气从连接在尾气吸收塔501顶端的尾气管道通入二级尾气处理装置6以进行二级处理，所述尾气吸收塔501的底部还通过第一回流管与第一水循环罐502连通以使尾气处理溶液回流到第一水循环罐502，第一水循环罐502的底部安装有循环水回收泵604，循环水回收泵604与废水反应罐7连通以将一级尾水处理装置产生的废水输送到废水反应罐7；
所述二级尾气处理装置6包括尾气吸收中和塔601、第二水循环罐602和片碱溶解罐603，片碱溶解罐603内安装有搅拌机构，片碱溶解罐603通过第三工艺水支管与工艺水供给管道连通，片碱溶解罐603上设置有片碱投料口，火碱或其他碱片原料经片碱投料口投入片碱溶解罐603内，通过第三工艺水支管加水混合形成碱液，片碱溶解罐603通过碱液输送泵与第二水循环罐602连通以将碱液输送到第二水循环罐602；所述第二水循环罐602通过第四工艺水支管与工艺水供给管道连通以进行补水操作，第二水循环罐602通过第二水循环泵与尾气吸收中和塔601的塔体连通以向尾气吸收中和塔601内提供碱液，尾气吸收中和塔601的底部还通过第二回流管与第二水循环罐602连通，尾气管道与尾气吸收中和塔601的底端连通以使一级处理后的尾气进入尾气中和塔内，尾气管道上还安装有便于将气体导入尾气中和塔内的导流风机，尾气吸收中和塔601与第二水循环罐602的连接口位于其与尾气管道连接口的上方以使经一级处理的尾气与尾气吸收中和塔601内的碱液逆流接触，经一级处理的尾气中掺杂的氯化氢等气体与碱液接触后发生酸碱中和反应，然后从尾气吸收中和塔601的顶端排出；所述第二水循环罐602的底部安装有循环水回收泵604，循环水回收泵604与废水反应罐7连通以将尾气处理过程产生的废水输送到废水反应罐7内。
本系统加工过程简述如下：将铝锭放置到铝锭溶解槽内，31%的盐酸与水在聚合反应罐1内混合并在高温蒸汽的加速催化作用下形成溶解铝锭所需的反应溶液，反应溶液在喷头203作用下不断喷向铝锭溶解槽内的铝锭表面，反应溶液与铝锭溶液反应后生成的氯化铝和盐酸混合溶液回流到聚合反应罐1被再次输送到铝锭溶解槽内喷向铝锭，不断循环直至铝锭完全溶解，然后将最终的混合溶液输送到PAC液体储存罐103储存以进行后续处理，由于盐酸溶解铝锭会产生氢气，铝锭溶解仓2内由防爆剂处理装置3和供风装置4通入稀释防爆剂和自然风以避免爆炸发生，因随着溶解的进行，聚合反应罐1内的混合溶液也会发生一定的反应，因此铝锭溶解仓2和聚合反应罐1均通过排气管道与一级尾气处理装置5连通以将生产产生的混合气体通入一级尾气处理装置5内进行一级处理，混合气体在一级尾气处理装置5内由下至上输送并与喷淋液逆流接触，一级尾气处理装置5的洗涤液洗涤尾气中的氯化氢以降低其氯化氢含量，经一级处理的混合气体输送到二级尾气处理装置6内，其在二级尾气处理装置6内右下之上输送并与碱性溶液逆流接触，在二级尾气处理装置6处进行中和反应后排出。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (10)
1.一种铝锭溶解系统，其特征在于：包括聚合反应罐（1）、铝锭溶解仓（2）、防爆剂处理装置（3）、供风装置（4）、一级尾气处理装置（5）以及二级尾气处理装置（6），所述铝锭溶解仓（2）为多个并且并联设置，铝锭溶解仓（2）内设置有用于放置铝锭的放置架（201），铝锭溶解仓（2）内位于放置架（201）的上方安装有喷淋管道（202），喷淋管道（202）上用于调节管道通量的电动阀和多个喷头（203），防爆剂处理装置（3）和供风装置（4）均与多个铝锭溶解仓（2）连通以向铝锭溶解仓（2）内提供防爆剂和自然风，所述聚合反应罐（1）内安装有搅拌机构，聚合反应罐（1）上安装有用于分别向罐体内提供盐酸和工艺水的盐酸供给管道和工艺水供给管道，聚合反应罐（1）的罐体上开设有第一排料口、第二排料口和回流口，聚合反应罐（1）通过第一排料口安装的PAC液体循环泵（101）与多个铝锭溶解仓（2）内的喷淋管道（202）连通，喷淋管道（202）通过其管体上安装的多个喷头（203）将反应溶液喷向设置放置架（201）上的铝锭，多个铝锭溶解仓（2）均与聚合反应罐（1）的回流口连通以使反应后的溶液回流到聚合反应罐（1），所述第二排料口通过PAC液体输送泵（102）与PAC液体储存罐（103）连通以将产品溶液输送到PAC液体储存罐（103）储存；所述聚合反应罐（1）和铝锭溶解仓（2）均安装有排气管道，聚合反应罐（1）和铝锭溶解仓（2）通过排气管道与一级尾气处理装置（5）的进气口连通以将反应生成的气体输送到一级尾气处理装置（5）内进行一级处理，一级尾气处理装置（5）的排气口与二级尾气处理装置（6）的进气口连通以将一级处理后的气体输送到二级尾气处理装置（6）进行二级处理。
2.如权利要求1所述的一种铝锭溶解系统，其特征在于：所述放置架（201）包括纵向排布的多个放置板，多个放置板水平设置并且板面上开设有多个漏槽；所述铝锭溶解仓（2）的底部连接有多个回流管，多个回流管均与聚合反应罐（1）的回流口连通。
3.如权利要求2所述的一种铝锭溶解系统，其特征在于：所述防爆剂处理装置（3）包括内部安装有搅拌机构的防爆剂搅拌罐（301），防爆剂搅拌罐（301）上安装有用于向罐体内通入防爆剂原液的防爆剂供给管道和与工艺水供给管道连通以向罐体内通入工艺水的第一工艺水支管，防爆剂搅拌罐（301）通过多个防爆剂输送泵（302）分别与多个铝锭溶解仓（2）连通以向多个铝锭溶解仓（2）提供稀释防爆剂。
4.如权利要求2所述的一种铝锭溶解系统，其特征在于：所述供风装置（4）包括风机（401）和压缩风分配器（402），风机（401）的排风口与压缩风分配器（402）连通，压缩风分配器（402）与多个铝锭溶解仓（2）连通以向铝锭溶解仓（2）内注入空气。
5.如权利要求2所述的一种铝锭溶解系统，其特征在于：所述一级尾气处理装置（5）包括尾气吸收塔（501）和第一水循环罐（502），第一水循环罐（502）通过第二工艺水支管与工艺水供给管道连通，第一水循环罐（502）通过第一水循环泵（503）与尾气吸收塔（501）的塔体连通以向尾气吸收塔（501）提供工艺水，尾气吸收塔（501）的底部还通过第一回流管与第一水循环罐（502）连通；所述排气管道与尾气吸收塔（501）的底端连通，尾气吸收塔（501）通过尾气管道与二级尾气处理装置（6）连通以将经一级处理的气体输送到二级处理装置。
6.如权利要求5所述的一种铝锭溶解系统，其特征在于：所述二级尾气处理装置（6）包括尾气吸收中和塔（601）、第二水循环罐（602）和片碱溶解罐（603），片碱溶解罐（603）内安装有搅拌机构并且片碱溶解罐（603）通过第三工艺水支管与工艺水供给管道连通，片碱溶解罐（603）上设置有片碱投料口，片碱溶解罐（603）通过碱液输送泵与第二水循环罐（602）连通以将碱液输送到第二水循环罐（602）；
所述第二水循环罐（602）通过第四工艺水支管与工艺水供给管道连通，第二水循环罐（602）通过第二水循环泵与尾气吸收中和塔（601）的塔体连通以向尾气吸收中和塔（601）内提供碱液，尾气吸收中和塔（601）的底部还通过第二回流管与第二水循环罐（602）连通，所述尾气管道与尾气吸收中和塔（601）的底端连通，经一级处理的尾气在尾气吸收中和塔（601）处理后从其顶端排出。
7.如权利要求6所述的一种铝锭溶解系统，其特征在于：所述第一水循环罐（502）和第二水循环罐（602）的底部均安装有循环水回收泵（604），循环水回收泵（604）与废水反应罐（7）连通以将尾气处理废水输送到废水反应罐（7）。
8.如权利要求6所述的一种铝锭溶解系统，其特征在于：所述尾气吸收塔（501）与第一水循环罐（502）的连接口位于其与排气管道的连接口的上方以待处理气体与尾气吸收塔（501）内的溶液逆流接触，尾气吸收中和塔（601）与第二水循环罐（602）的连接口位于其与尾气管道连接口的上方以使经一级处理的尾气与尾气吸收中和塔（601）内的碱液逆流接触。
9.如权利要求6所述的一种铝锭溶解系统，其特征在于：所述尾气管道上安装有导流风机。
10.如权利要求1所述的一种铝锭溶解系统，其特征在于：所述聚合反应罐（1）上安装有用于向聚合反应罐（1）内通入高温蒸汽的蒸汽管道。
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