CN202988767U - 一种生产钒氧化物的流态化装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种生产钒氧化物的流态化装置。所述流态化装置包括流态化反应器、进料单元、气体动力供给单元、换热单元，其中，所述流态化反应器包括反应罐、气体进口、气体出口、固体颗粒物料进口、固体颗粒物料出口以及气体分布器，所述气体动力供给单元与流态化反应器的气体进口连接并用于使固体颗粒物料呈流态化，所述进料单元与流态化反应器的固体颗粒物料进口连接并用于向流态化反应器提供待反应的固体颗粒物料，所述换热单元设置在流态化反应器的反应罐内并用于加热固体颗粒物料。本实用新型具有生产效率高、设备寿命长、反应速度快、占地面积小、易于实现连续化和自动化操作等优点。

Description

一种生产钒氧化物的流态化装置

技术领域

本实用新型涉及钒氧化物（例如，三氧化二钒等）的提取技术，更具体地讲，涉及一种在工业上连续制取钒氧化物的流态化装置。

背景技术

在现有技术中，通常以回转窑作为生产钒氧化物的主要设备，但其寿命较短，其根本原因是制造材料的性能不能满足工艺要求，回转窑在腐蚀性气体条件下高温运转，因受力过大而断裂。同时回转窑的规格较小、产能低、气体利用率低、能耗和成本都较高。此外，由于加工制造和安装的因素，回转窑设备常出现气体泄漏，因此，利用回转窑生产钒氧化物存在一定的局限性。

实用新型内容

针对现有技术存在的上述不足，本实用新型提供了一种生产钒氧化物的流态化装置。

本实用新型提供了一种生产钒氧化物的流态化装置。所述流态化装置包括流态化反应器、气体动力供给单元、进料单元、换热单元，其中，所述流态化反应器包括反应罐、气体进口、气体出口、固体颗粒物料进口、固体颗粒物料出口以及气体分布器，所述气体动力供给单元与流态化反应器的气体进口连接并用于使固体颗粒物料呈流态化，所述进料单元与流态化反应器的固体颗粒物料进口连接并用于向流态化反应器提供待反应的固体颗粒物料，所述换热单元设置在流态化反应器的反应罐内并用于加热固体颗粒物料。

在本实用新型的一个示例性实施例中，所述进料单元可以包括固体颗粒物料料仓和强制进料螺旋，所述强制进料螺旋用于将固体颗粒物料料仓中的固体颗粒物料输送至流态化反应器的固体颗粒物料进口。

在本实用新型的一个示例性实施例中，所述流态化装置还可包括第一料腿，所述第一料腿包括第一气体分布板、第一左支管和第一右支管，第一左支管的下部和第一右支管的下部连通，第一气体分布板设置在第一左支管和第一右支管的连通处，第一左支管和第一右支管的位于第一气体分布板下方的底部均设置有气体入口，第一右支管的高度高于第一左支管的高度，第一右支管的上端与强制进料螺旋连通，第一左支管的上端与流态化反应器的固体颗粒物料进口连通。

在本实用新型的一个示例性实施例中，所述流态化装置还可包括连接第一左支管的上端与流态化反应器的固体颗粒物料进口的第一膨胀节。

在本实用新型的一个示例性实施例中，所述流态化装置还可包括冷却及出料单元，所述冷却及出料单元与流态化反应器的固体物料出口连接并用于冷却和排出流态化反应器中的反应产物。

在本实用新型的一个示例性实施例中，所述冷却及出料单元可包括冷却分级器、进料口、进气口、第一出料管、第二出料管和第三气体分布板，其中，进料口将冷却分级器与流态化反应器的固体物料出口连通，第三气体分布板沿冷却分级器的径向方向设置在冷却分级器的下部，第一出料管设置在冷却分级器的中下部并位于第三气体分布板的上方，第二出料管设置在冷却分级器的顶部，进气口与冷却分级器底部连通并位于第三气体分布板的下方。优选地，所述第二出料管与流态化反应器的气体出口连通。

在本实用新型的一个示例性实施例中，所述流态化装置还可包括第二料腿，所述第二料腿包括第二气体分布板、第二左支管和第二右支管，第二左支管的下部和第二右支管的下部连通，第二气体分布板设置在第二左支管和第二右支管的连通处，第二左支管和第二右支管的位于第二气体分布板下方的底部均设置有气体入口，第二右支管的高度高于第二左支管的高度，第二右支管的上端与流态化反应器的固体颗粒物料出口连通，第二左支管的上端与冷却及出料单元连通。

在本实用新型的一个示例性实施例中，所述流态化装置还可包括第二膨胀节和第三膨胀节，第二膨胀节连接第二料腿的右支管的上端与流态化反应器的固体颗粒物料出口，第三膨胀节连接第二左支管的上端与冷却及出料单元。

与现有技术相比，本实用新型提供的生产钒氧化物流态化装置的有益效果包括生产效率高、设备寿命长、反应速度快、占地面积小、易于实现连续化和自动化操作等。

附图说明

通过下面结合附图进行的描述，本实用新型的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，其中：

图1示出了根据本实用新型的一个示例性实施例的生产钒氧化物的流态化装置的结构示意图；

图2示出了图1的流态化装置的换热单元的横截面示意图。

附图标记说明：

11-反应罐、12-气体进口、13-气体出口、14-固体颗粒物料进口、15-固体颗粒物料出口、16-气体分布器

21-固体颗粒物料料仓、22-强制进料螺旋

31-热风进口、32-热风出口、33-换热管道、34-法兰

41-冷却分级器、42-进料口、43-进气口、44-第一出料管、45-第二出料管、46-第三气体分布板

51-第一料腿、52-第二料腿、53-第一膨胀节、54-第二膨胀节、55-第三膨胀节

具体实施方式

在下文中，将参照附图来详细说明本实用新型的示例性实施例。

图1示出了根据本实用新型的一个示例性实施例的生产钒氧化物的流态化装置的结构示意图。

如图1所示，在本实用新型的一个示例性实施例中，生产钒氧化物的流态化装置包括：流态化反应器、进料单元、换热单元、冷却及出料单元以及气体动力供给单元。

其中，流态化反应器包括反应罐11、气体进口12、气体出口13、固体颗粒物料进口14、固体颗粒物料出口15以及气体分布器16。气体分布器16可以为常规的气体分布板，其沿水平方向设置在反应罐11的下部。气体入口设置在反应罐11的底部并位于气体分布板的下方；固体颗粒物料进口14设置在反应罐11的一个侧部（例如，左侧部），并且固体颗粒物料进口14所处的位置高于气体分布板所处的位置；固体颗粒物料出口15设置在反应罐11的另一个侧部（例如，右侧部），并且固体颗粒物料出口15所处的位置的高度高于固体颗粒物料进口14所处的高度位置；气体出口13设置在反应罐11的上部或顶部，并且气体出口13所处的位置高于固体颗粒物料出口15所处的位置。

在本示例性实施例中，进料单元包括固体颗粒物料料仓21和强制进料螺旋22。强制进料螺旋22设置在固体颗粒物料料仓21的出料口的下方并用于将固体颗粒物料料仓21中的固体颗粒物料（例如，钒酸铵颗粒等含钒颗粒物料）输送至流态化反应器的固体颗粒物料进口14中。然而，本实用新型的进料单元不限于此，其它能够使固体颗粒物料进入流态化反应器的装置也可作为本实用新型的进料单元。

图2示出了图1的流态化装置的换热单元的横截面示意图。如图1和2所示，在本示例性实施例中，换热单元包括依次连通的热风进口31、热风出口32和换热管道33。换热管道33设置在流态化反应器的反应罐11内，并包括多根换热支管。热风进口31用于向换热管道33中提供热风，热风出口32用于换热管道33中完成换热的气体导出。此外，换热单元可以通过法兰34与流态化反应器连接。

例如，热风由煤气或煤燃烧提供，由热风管道入口进入换热管道33，在流态化反应器内弯曲，从热风管道出口离开流态化装置。然而，本实用新型不限于此，也可通过其它换热器件（例如，电热元件等）来替换作为本实用新型的换热单元，只要其能够对反应罐11中的呈流态化的固体颗粒物料进行加热，以使固体颗粒物料达到合适的反应温度即可。

在本示例性实施例中，冷却及出料单元包括冷却分级器41、进料口42、进气口43、第一出料管44、第二出料管45和第三气体分布板46。其中，冷却分级器41可具有双层结构（即，内、外层），固体颗粒在冷却分级器41内部，而夹层间具有循环冷却水，用于对反应结束的固体颗粒进行冷却。进料口42将冷却分级器41与流态化反应器的固体物料出口连通。第三气体分布板46沿冷却分级器41的径向方向设置在冷却分级器41的下部。进气口43与冷却分级器41底部连通并位于第三气体分布板46的下方。第一出料管44设置在冷却分级器41的中下部，以将冷却后的粗颗粒的反产产物排出。第二出料管45设置在冷却分级器41的顶部，以将经冷却后、随气体上升的细颗粒反应产物排出。进气口43与第三气体分布板46一起实现向冷却分级器41中提供稳定气流（例如，高压常温氮气气流），从而能够使经过冷却分级器41冷却后的反应产物以流态化方式从第一出料管44中排出，而且所述稳定的气流还可以为常温气体，这样能够进一步冷却反应产物。在本示例性实施例中，所述第二出料管45还与流态化反应器的气体出口13连通，并且最终还可与布袋除尘器连接，从而便于对从第二出料管45中排出的细颗粒反应产物以及从流态化反应器的气体出口13排出的细颗粒反应产物一起进行回收。

在本示例性实施例中，流态化装置还包括第一料腿51和第二料腿52。

其中，第一料腿51包括第一气体分布板、第一左支管和第一右支管，第一左支管的下部和第一右支管的下部连通，第一气体分布板设置在第一左支管和第一右支管的连通处，第一左支管和第一右支管的位于第一气体分布板下方的底部均设置有气体（例如，氮气）入口，第一右支管的高度高于第一左支管的高度，第一右支管的上端与强制进料螺旋22连通，第一左支管的上端与流态化反应器的固体颗粒物料进口14连通。第二料腿52包括第二气体分布板、第二左支管和第二右支管，第二左支管的下部和第二右支管的下部连通，第二气体分布板设置在第二左支管和第二右支管的连通处，第二左支管和第二右支管的位于第二气体分布板下方的底部均设置有气体（例如，氮气）入口，第二右支管的高度高于第二左支管的高度，第二右支管的上端与流态化反应器的固体颗粒物料出口15连通，第二左支管的上端与冷却及出料单元连通。第一料腿51和第二料腿52主要起到气封的作用，即，避免流化反应炉内、提供流化动力的气体串出，并能够使本实用新型的流态化反应以更加连续、稳定的状态进行。供入第一料腿51和第二料腿52中的气体可以通过另一气体动力供给单元提供。

在本示例性实施例中，流态化装置还包括第一膨胀节53、第二膨胀节54和第三膨胀节55。其中，第一膨胀节53连接第一左支管的上端与流态化反应器的固体颗粒物料进口14；第二膨胀节54连接第二料腿52的右支管的上端与流态化反应器的固体颗粒物料出口15；第三膨胀节55连接第二左支管的上端与冷却及出料单元。设置第一膨胀节53、第二膨胀节54和第三膨胀节55能够使本实用新型的流态化装置适应因高温而产生的膨胀。

气体动力供给单元与流态化反应器的气体进口12连通，并用于向流态化反应器提供稳定的气流。气体动力供给单元供入流态化反应器内的气体为能够在流态化反应器的反应罐11内与固体颗粒物料反应生成钒氧化物的气体（例如，焦炉煤气、普通煤气、压缩空气等）。气体动力供给单元供入的气体有两个主要作用，一是为整个流态化反应器内固体颗粒物料的悬浮提供动力条件，二是参加固体颗粒的反应。

也就是说，气体动力供给单元提供的气流通过气体进口12从流态化反应器下端由下向上给流态化反应器内的固体颗粒物料提供均匀的气流，使固体颗粒物料保持良好的悬浮流动性，从而保证反应的充分进行。反应结束后，反应产物（例如，五氧化二钒或三氧化钒等钒氧化物）流入出料端的第二料腿52，然后第二料腿52底部透过气体分布板的气体吹送，保持一种悬浮状态，最后进入冷却分级器41内，进行冷却和分级。需要说明的是，固体颗粒物料在流态化反应器内的停留时间由流态化反应器内的压力差控制。

总体来说，本实用新型的生产钒氧化物的流态化装置利用气体作为动力源，使气体与固体，固体与固体间充分接触、均匀混合，进而完成反应。同时利用换热管道33保证气固反应体系的温度稳定，并延长设备的使用寿命。此外，本实用新型的生产钒氧化物的流态化装置能够实现从固体颗粒物料进入流态化装置，到固体颗粒离开流态化装置的整个过程中，固体颗粒均处于一种悬浮的状态，具有流体流动的物性，有利于反应的发生和连续化生产。此外，本实用新型的流态化装置还能够使用于加热的气体不与固体颗粒物料直接接触，保证了气固反应体的温度可控性。

下面将结合具体示例来详细说明本实用新型的生产钒氧化物的流态化装置用于生产三氧化二钒的过程。

如图1所示，干燥后的钒酸铵放在固体颗粒物料料仓21中，然后经过强制下料螺旋进入第一料腿51中，然后流化进入流态化反应器内。进入流态化反应器的钒酸铵被从透过流态化反应器底部的气体分布器16的焦炉煤气吹送，保持一种悬浮状态。同时，钒酸铵在流态化反应器内被换热管道33加热至850～900℃，发生脱水、脱氨、被焦炉煤气还原等一系列反应，最终生成三氧化二钒。粗颗粒的三氧化二钒通过与固体颗粒物料出口15连接的第二料腿52进入冷却分级器41冷却，然后粗颗粒以流态化的形式由第一出料管44排出。细颗粒的三氧化二钒由流态化反应器的气体出口13和第二出料管45进入除尘布袋器内，然后被回收。

综上所示，本实用新型的生产钒氧化物的流态化装置具有如下优点：

（1）能够使固体颗粒悬浮流动，从而保证了平稳、高效、充分的流态化反应；

（2）与现有技术的回转窑相比，本实用新型结构简单，现场安装方便，同时由于流态化反应器本身固定，因此，有利于延长设备使用寿命。

（3）与现有技术的回转窑相比，本实用新型具有生产效率高、反应速度快、占地面积小、操作易于实现连续化和自动化等优点。

尽管上面已经结合附图和示例性实施例描述了本实用新型，但是本领域普通技术人员应该清楚，在不脱离权利要求的精神和范围的情况下，可以对上述实施例进行各种修改。

Claims (10)

1.一种生产钒氧化物的流态化装置，所述流态化装置包括流态化反应器和气体动力供给单元，所述流态化反应器包括反应罐、气体进口、气体出口、固体颗粒物料进口、固体颗粒物料出口以及气体分布器，所述气体动力供给单元与流态化反应器的气体进口连接并用于使固体颗粒物料呈流态化，其特征在于，所述流态化装置还包括进料单元、换热单元，其中，所述进料单元与流态化反应器的固体颗粒物料进口连接并用于向流态化反应器提供待反应的固体颗粒物料，所述换热单元设置在流态化反应器的反应罐内并用于加热固体颗粒物料。

2.根据权利要求1所述的生产钒氧化物的流态化装置，其特征在于，所述进料单元包括固体颗粒物料料仓和强制进料螺旋，所述强制进料螺旋用于将固体颗粒物料料仓中的固体颗粒物料输送至流态化反应器的固体颗粒物料进口。

3.根据权利要求2所述的生产钒氧化物的流态化装置，其特征在于，所述流态化装置还包括第一料腿，所述第一料腿包括第一气体分布板、第一左支管和第一右支管，第一左支管的下部和第一右支管的下部连通，第一气体分布板设置在第一左支管和第一右支管的连通处，第一左支管和第一右支管的位于第一气体分布板下方的底部均设置有气体入口，第一右支管的高度高于第一左支管的高度，第一右支管的上端与强制进料螺旋连通，第一左支管的上端与流态化反应器的固体颗粒物料进口连通。

4.根据权利要求3所述的生产钒氧化物的流态化装置，其特征在于，所述流态化装置还包括连接第一左支管的上端与流态化反应器的固体颗粒物料进口的第一膨胀节。

5.根据权利要求1所述的生产钒氧化物的流态化装置，其特征在于，所述流态化装置还包括冷却及出料单元，所述冷却及出料单元与流态化反应器的固体物料出口连接并用于冷却和排出流态化反应器中的反应产物。

6.根据权利要求5所述的生产钒氧化物的流态化装置，其特征在于，所述冷却及出料单元包括冷却分级器、进料口、进气口、第一出料管、第二出料管和第三气体分布板，其中，进料口将冷却分级器与流态化反应器的固体物料出口连通，第三气体分布板沿冷却分级器的径向方向设置在冷却分级器的下部，第一出料管设置在冷却分级器的中下部并位于第三气体分布板的上方，第二出料管设置在冷却分级器的顶部，进气口与冷却分级器底部连通并位于第三气体分布板的下方。

7.根据权利要求6所述的生产钒氧化物的流态化装置，其特征在于，所述第二出料管与流态化反应器的气体出口连通。

8.根据权利要求5所述的生产钒氧化物的流态化装置，其特征在于，所述流态化装置还包括第二料腿，所述第二料腿包括第二气体分布板、第二左支管和第二右支管，第二左支管的下部和第二右支管的下部连通，第二气体分布板设置在第二左支管和第二右支管的连通处，第二左支管和第二右支管的位于第二气体分布板下方的底部均设置有气体入口，第二右支管的高度高于第二左支管的高度，第二右支管的上端与流态化反应器的固体颗粒物料出口连通，第二左支管的上端与冷却及出料单元连通。

9.根据权利要求8所述的生产钒氧化物的流态化装置，其特征在于，所述流态化装置还包括第二膨胀节和第三膨胀节，第二膨胀节连接第二料腿的右支管的上端与流态化反应器的固体颗粒物料出口，第三膨胀节连接第二左支管的上端与冷却及出料单元。

10.根据权利要求1所述的生产钒氧化物的流态化装置，其特征在于，所述固体颗粒物料为钒酸铵，所述气体动力供给单元供入煤气或压缩空气。

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