CN202924758U - 一种氧化脱除氧化铝高温溶出液中有机物及硫的装置 - Google Patents
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Abstract
一种氧化脱除氧化铝高温溶出液中有机物及硫的装置，涉及一种用于拜耳法高压溶出液湿法氧化脱除杂质的装置。其装置的结构包括：氧化反应罐，与氧气供气分管、氧化铝高温溶出反应釜的出料口、氧化反应罐进料管联接的文丘里气液混合器，与氧气供气分管联接的供气总管和中心控制器。本实用新型的装置使氧气和拜耳溶出浆液进入反应釜时经历两次高速流动混合过程，料浆高速流动产生的强剪切作用力使进入浆液的氧气快速分散为大量微细气泡，从而扩大了气液两相传质界面面积，强化了氧气的传质效果，不仅增大湿法氧化的反应速度，而且提高了氧气利用率，氧气利用率可达到96%以上。
Description
技术领域
一种氧化脱除氧化铝高温溶出液中有机物及硫的装置，涉及一种用于拜耳法高压溶出液湿法氧化脱除杂质的装置。
背景技术
湿法氧化是一种能够脱除溶液中有机物的有效方法，目前被广泛用于污水处理等行业。在我国拜耳法氧化铝生产中，由于某些铝土矿中的有机物或硫含量偏高，对氧化铝生产生了不利影响：如产出率降低、产品氧化铝中铁含量超标和设备腐蚀等。在氧化铝高温溶出过程中通入高压氧气可以有效消除矿石中有机物和硫对氧化铝生产的不利影响。由于氧化铝生产工艺的特点和湿法氧化的要求，拜耳法浆液湿法氧化需要在高温、高压、高碱浓度和通入氧气的条件下进行，氧气通入系统是湿法氧化工艺和技术的关键所在，在很大程度上决定了湿法氧化技术的安全性、可靠性和经济性。国外已经有用于拜耳法浆液湿法氧化的工业化装置，但由于国外采用的是纯管道溶出技术，氧气通入系统设计相对比较简单，而我国多采用“管道预热—停留罐溶出”或“管道预热—高压釜溶出”技术，由于工艺和装备上的差异，高压湿法氧化的氧气通入系统需要重新设计。专利CN102616821A中涉及一种在氧化铝高压反应釜内通入压缩空气的通气系统，该通气系统的技术核心在于在拜耳法溶出反应釜下部安装一个环形的气体分布器，气体分布器上开有多个1~5mm的排气小孔。用压缩空气作为氧化剂具有原料廉价的优点，但同时也存在空气流量大、不凝性气排放量大，热损失大的缺点；而根据国外的工业应用经验，用氧气作为氧化剂，其经济性要好于压缩空气。用氧气作氧化剂的关键在于确保通氧系统的安全性、可靠性，强化气液混合和传质过程，提高氧气利用率。
发明内容
本实用新型的目的就是为了提供一种能用氧气作氧化剂的、氧化脱除氧化铝高温溶出液中有机物及硫的装置，该装置的优点是安全、可靠，氧气利用率高。
上述目的是通过下述方案实现的。
一种氧化脱除氧化铝高温溶出液中有机物及硫的装置，其特征在于其装置的结构包括：
氧化反应罐，该反应罐为一密闭的罐体，在反应罐上方设有进料管、减压阀、气体取样管，在取样管上依次设有环形冷凝管、减压阀、取样气室和气体浓度传感器；在反应罐下部设有排料管；
气液混合器，该混合器为文丘里气液混合器，所述的混合器的进气端与氧气供气分管联接，在供气分管上设有止回阀、流量计和电磁流量调节阀；所述的混合器的进液端与氧化铝高温溶出反应釜的出料口联接；所述的混合器的出料端与氧化反应罐进料管联接；
供气总管上设有截止阀，该截止阀一端与供气总管联接，一端与该氧气供气分管联接；
中心控制器，该中心控制器为工控微机控制系统，该中心控制器的信号接收端分别与供气分管上的流量计和氧化反应罐取样管上的气体浓度传感器联接；调节信号输出端分别与供气部管上的阀止阀和供气分管上电磁流量调节阀联接。
本实用新型的一种氧化脱除氧化铝高温溶出液中有机物及硫的装置，其特征在于在位于氧化反应罐内的进料管端头上设有高压喷嘴，在高压喷嘴正对下方设有半球形金属块。
本实用新型的一种氧化脱除氧化铝高温溶出液中有机物及硫的装置，其特征在于所述的文丘里气液混合器和高压喷嘴用耐磨硬质合金制作，设计压力为6～12MPa；文丘里气液混合器管喉处的设计流速为1.8～4.5m/s，料浆与氧气的混合流经过高压喷嘴时的设计流速为2.0～5.0m/s。
本实用新型的一种氧化脱除氧化铝高温溶出液中有机物及硫的装置，将氧气和拜耳溶出浆液进入氧化反应罐时经历两次高速流动混合过程，料浆高速流动产生的强剪切作用力使进入浆液的氧气快速分散为大量微细气泡，从而扩大了气液两相传质界面面积，强化了氧气的传质效果，不仅增大湿法氧化的反应速度，而且提高了氧气利用率，氧气利用率可达到96%以上。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
一种氧化脱除氧化铝高温溶出液中有机物及硫的装置，其装置的结构包括：
氧化反应罐1，该反应罐为一密闭的罐体，在反应罐上方设有进料管2、减压阀3、气体取样管4，在取样管上依次设有环形冷凝管5、减压阀6、取样气室7和气体浓度传感器8；在氧化反应罐下部设有排料管9；
气液混合器10，该混合器为文丘里气液混合器，所述的混合器的进气端与氧气供气分管11联接，在供气分管上设有止回阀12、流量计13和电磁流量调节阀14；所述的混合器的进液端与氧化铝高温溶出反应釜15的出料口联接；所述的混合器的出料端与氧化反应罐进料管联接；
供气总管16，该供气总管上设有截止阀17，该截止阀一端与供气总管联接，一端与该氧气供气分管联接；
中心控制器18，该中心控制器为工控微机控制系统，该中心控制器的信号接收端分别与供气分管上的流量计和氧化反应罐取样管上的气体浓度传感器联接；调节信号输出端分别与供气总管上的阀止阀和供气分管上电磁流量调节阀联接。
本实用新型的一种氧化脱除氧化铝高温溶出液中有机物及硫的装置，在位于氧化反应罐内的进料管端头上设有高压喷嘴19，在高压喷嘴正对下方设有半球形金属体20。
操作时，来自氧化铝高温溶出反应釜溶出浆液和来自供气总管、由供气总管上的阀止阀、供气分管的氧气进入文丘里气液混合器混合，再通过氧化反应罐进料管进入氧化反应罐，由进料管上的高压喷嘴高速喷出，喷出料液与在高压喷嘴正对下方设有半球形金属体发生碰撞，进行二次混合，使氧气与溶出液充分混合反应；反应后的料液由氧化反应罐下部设有的排料管排出。反应釜上方安装排气阀，可以定期排出蓄积在反应釜内部上方的不凝性气体。
为确保湿法氧化操作的安全性，本实用新型的装置对氧化反应上方的不凝性气体中的氧气浓度进行在线监控。氧化反应罐内部上方的不凝性气体从氧化反应罐排出后依次经过圆环形冷凝管和减压阀进入到气体取样室内，气体取样室上安装有高敏氧气浓度传感器。氧气流量计和高敏氧气浓度传感器的流量和浓度信号被在线传输到中心控制器，中心控制器可以记录和处理氧气流量和浓度信号，并且可以向电磁流量调节阀和截止阀发出指令，使其执行相应动作：操作人员可以根据工艺参数的变化在中心控制平台上输入指令调节氧气流量；当氧气浓度超过某一极限或接受不到氧气浓度信号时，中央控制器发出应急指令，关闭氧气总管截止阀，确保安全操作。
根据上述的氧化脱除氧化铝高温溶出液中有机物及硫的装置，其特征在于，文丘里气液混合器和高压喷嘴用耐磨硬质合金制作，设计压力为6～12MPa；文丘里气液混合器管喉处的设计流速为1.8～4.5m/s，料浆与氧气的混合流经过高压喷嘴时的设计流速为2.0～5.0m/s。
氧气流量信号被在线传输到中心控制器，操作人员可以根据工艺参数的变化在中心控制器上输入指令调节氧气流量；反应釜上方的不凝性气体依次经过环形冷凝管、减压阀降温和减压后进入气体取样室，压力降低到80～200kPa，温度降低到10～90℃。
根据上述的氧化铝高压湿法氧化通氧系统，气体取样室上安装在线高敏氧气浓度传感器将氧气浓度随时传输到中央控制器；当氧气浓度超过某一极限或接收不到氧气浓度信号时，中心控制器发出应急指令，关闭氧气总管截止阀，确保安全操作。
本实用新型适用于在拜耳溶出过程通入氧气氧化脱除溶出浆液中的S2-及有机物。当拜耳法浆液中苛性碱浓度Nk为100～300g/L，固含为60～250g/L，溶液中总有机碳含量为0.3～0.75g/L，氧气纯度≥96%，氧气通入量0.30～1.45g/L，反应温度200～280℃，时间0.5～60min时，溶液中总有机碳的脱除率可以达到35～70%，溶液中96%以上的S2-可被直接氧化成SO4 2-，没有S2O3 2-等中间产物。
Claims (3)
1.一种氧化脱除氧化铝高温溶出液中有机物及硫的装置，其特征在于其装置的结构包括：
氧化反应罐，该反应罐为一密闭的罐体，在反应罐上方设有进料管、减压阀、气体取样管，在取样管上依次设有环形冷凝管、减压阀、取样气室和气体浓度传感器；在反应罐下部设有排料管；
气液混合器，该混合器为文丘里气液混合器，所述的混合器的进气端与氧气供气分管联接，在供气分管上设有止回阀、流量计和电磁流量调节阀；所述的混合器的进液端与氧化铝高温溶出反应釜的出料口联接；所述的混合器的出料端与氧化反应罐进料管联接；
供气总管上设有截止阀，该截止阀一端与供气总管联接，一端与该氧气供气分管联接；
中心控制器，该中心控制器为工控微机控制系统，该中心控制器的信号接收端分别与供气分管上的流量计和氧化反应罐取样管上的气体浓度传感器联接；调节信号输出端分别与供气部管上的阀止阀和供气分管上电磁流量调节阀联接。
2.根据权利要求1所述的一种氧化脱除氧化铝高温溶出液中有机物及硫的装置，其特征在于在位于氧化反应罐内的进料管端头上设有高压喷嘴，在高压喷嘴正对下方设有半球形金属块。
3.根据权利要求1所述的一种氧化脱除氧化铝高温溶出液中有机物及硫的装置，其特征在于所述的文丘里气液混合器和高压喷嘴用耐磨硬质合金制作，设计压力为6～12MPa；文丘里气液混合器管喉处的设计流速为1.8～4.5m/s，料浆与氧气的混合流经过高压喷嘴时的设计流速为2.0～5.0m/s。
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