CN204079505U - 一种微波辐射加热生产硫酸钾的多层反应炉装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种微波辐射加热生产硫酸钾的多层反应炉装置，装置由多层反应室、进料装置、微波发生器、搅拌装置、冷却推料机等组成。氯化钾、硫酸经过进料装置进入多层反应室，通过物料分布器分布于上反应室底的中间区域，搅拌装置对物料进行搅拌，并逐渐将物料由上反应室的中间区域推向边缘下料口进入中反应室，中反应室搅拌装置继续对物料进行搅拌，并逐渐将物料由中反应室的边缘推向中间区域下料口进入下反应室，下反应室搅拌装置继续对物料进行搅拌，并逐渐将物料由下反应室的中间区域推向边缘的出料口进入冷却推料机，期间氯化钾、硫酸在微波直接辐射下发生快速反应生成硫酸钾和氯化氢。本实用新型反应速度快，产量大，设备温度低，腐蚀轻，高效节能，不污染环境，达到了节能降耗绿色环保的目的。

Description

一种微波辐射加热生产硫酸钾的多层反应炉装置

技术领域

本实用新型涉及一种采用微波辐射加热，以氯化钾和硫酸为原料生产硫酸钾和氯化氢的多层反应炉装置与方法，技术领域是无机盐工业和化肥工业。

背景技术

硫酸钾是一种无氯钾肥，主要用在忌氯的经济作物上，例如：蔬菜、水果、烟草、茶叶和蚕桑等农作物。硫酸钾的主要生产方法有：海湖盐卤水制取硫酸钾、钾盐矿石制取硫酸钾、氯化钾与硫酸盐复分解转化法、氯化钾硫酸转化法等，而其中氯化钾-硫酸转化法是生产硫酸钾的重要方法，其代表方法为曼海姆法。

曼海姆法采用氯化钾和硫酸为原料，通过燃烧重油、水煤汽、液化气、天然气等手段提供500-600℃高温反应生产硫酸钾，该方法是制取硫酸钾工艺技术最成熟的生产方法, 工艺过程较为简单，技术可靠，主要设备是曼海姆炉，利用该法生产的硫酸钾占世界硫酸钾总产量的70%以上。《一种生产硫酸钾的反应炉》（中国专利，申请号：01243499X）提供了一种以硫酸和氯化钾为原料生产硫酸钾的反应炉，该反应炉是以曼海姆（Mannheim）法为基础，在高温下让氯化钾与硫酸反应生产硫酸钾，可以用煤气、天然气、重油等作为热源。曼海姆法中氯化钾和硫酸通过进料装置进入曼海姆炉炉床靠中间区域，在搅拌装置的推动下，由里向外传输，同时发生反应。由于所需反应时间长，加上反应炉床面积所限，曼海姆法最大的问题是扩大单炉生产能力困难。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种微波辐射加热，以氯化钾和硫酸为原料生产硫酸钾的装置与方法，本实用新型通过多层炉床设计，扩大反应炉反应区面积；采用微波辐射促进化学反应的新技术，从而使反应时间缩短，反应速度加快；本实用新型能耗少，产量高，绿色环保，达到了节能降耗的目的。

本实用新型的技术方案：

一种微波辐射加热生产硫酸钾的多层反应炉装置，其主要由多层反应室、微波发生器、进料装置、搅拌装置和冷却推料机构成。所述多层反应室由三个或三个以上反应室组成，分上反应室、中反应室和下反应室，上反应室炉床的外边缘处开有两个下料口，用于物料向下面的反应室传输，上反应室壁开有一个氯化氢出气口，中反应室炉床的靠中间部位开有两个下料口，用于物料向下面的反应室传输，下反应室开有两个硫酸钾出料口。所述微波发生器设置在多层反应室的上反应室的上方及各反应室的周边，进料装置的物料分布器位于上反应室内部，搅拌装置的十字型搅拌臂位于多层反应室的每个反应室内部，冷却推料机与下反应室硫酸钾出料口相接。

前面所述的装置，优选的方案是，所述多层反应室由三个或三个以上反应室组成，所述进料装置主要由氯化钾料仓、硫酸进料管和物料分布器构成，所述氯化钾料仓通过氯化钾计量装置和氯化钾进料管与所述物料分布器相连接，所述物料分布器外接硫酸进料管。

前面所述的装置，优选的方案是，所述反应室壁、顶、底均为不锈钢，内衬防护层，外装保温层。

前面所述的装置，优选的方案是，所述搅拌装置主要由十字型搅拌臂、减速机和主电机构成，所述十字型搅拌臂由搅拌轴通过反应室下方的大齿轮、小齿轮、减速机和主电机相连接，所述十字型搅拌臂上安装有搅拌耙齿。

本实用新型还提供了利用前面所述装置生产硫酸钾的方法，氯化钾料仓中的氯化钾经氯化钾计量装置计量，通过氯化钾进料管进入物料分布器，经过计量的硫酸通过硫酸进料管也进入物料分布器，物料分布器将氯化钾和硫酸均匀分布于上反应室底的中间区域，十字型搅拌臂和其上的搅拌耙齿由搅拌轴通过反应室下方的大齿轮、小齿轮、减速机、主电机带动旋转，对反应室底上的物料进行搅拌，并逐渐将物料由上反应室的中间区域推向边缘，从上反应室边缘处的两个下料口进入中反应室，中反应室内的十字型搅拌臂和其上的搅拌耙齿将物料从边缘推向中间区域，从中反应室中间部位的下料口进入下反应室，下反应室内的十字型搅拌臂和其上的搅拌耙齿将物料从中间推向边缘的硫酸钾出料口。期间氯化钾和硫酸在微波发生器发生的微波辐射下发生快速反应生成硫酸钾和氯化氢，硫酸钾被推入硫酸钾出料口进入冷却推料机，经冷却、破碎后进入硫酸钾成品粉碎包装工序，得到成品硫酸钾。氯化氢通过氯化氢出气口，从反应室排出输送至制酸工序进行冷却、吸收，生成31%的工业盐酸，或经冷却净化后进行其它应用。

前面所述的方法，优选的方案是，氯化钾和硫酸的物质量比为1.9-2.1: 0.85-1.10（优选的，氯化钾和硫酸的物质量比为1.97: 1.0）。

前面所述的方法，优选的方案是，所用硫酸选用质量浓度为93%-98%的工业硫酸（优选质量浓度为98%的工业硫酸）。

前面所述的方法，优选的方案是，所用氯化钾其氧化钾的含量大于60%。

前面所述的方法，优选的方案是，所述微波辐射频率为600~5000MHz，（优选的，辐射频率为800~2600MHz）。

前面所述的方法，优选的方案是，反应温度控制在300℃~850℃（优选反应温度500℃~650℃）。

本实用新型的优点是：采用多层反应室设计，反应室的面积大大提高，采用微波能量加速反应的进行，反应速度加快，达到了单炉生产能力大，节能降耗，绿色环保的目的。

附图说明

图1是本实用新型装置的主视图，

图2是本实用新型装置的A-A线剖视图，

图3是本实用新型装置的左视图，

图4是本实用新型装置的俯视图。

其中：1、氯化钾料仓；2、氯化钾计量装置；3、氯化钾进料管；4、硫酸进料管；5、氯化氢气体出口；6、硫酸钾冷却推料机；7、主电机；8、减速机；9、小齿轮；10、大齿轮；11、搅拌轴；12、微波发生器；13、布料器；14、十字型搅拌臂；15、搅拌耙齿；16、上反应室下料口；17、中反应室下料口； 18、硫酸钾出料口；19、反应室观察窗；20、上反应室；21、中反应室；22、下反应室。

具体实施方式

下面结合实施例和附图详细说明本实用新型的技术方案，但保护范围不被此限制。

实施例1一种微波辐射加热生产硫酸钾的多层反应炉装置与方法，装置的进料装置由氯化钾料仓1、氯化钾计量装置2、氯化钾进料管3、硫酸进料管4、物料分布器13等组成；多层反应室由上反应室20、中反应室21、下反应室22组成，反应室壁、顶、底均为特种不锈钢，内衬防护层，外装保温层，上反应室20的底部外边缘处开有两个下料口，壁上开有一个氯化氢出气口5，中反应室21的底部靠中间区域处开有两个下料口，下反应室22外部边缘处开有两个硫酸钾出料口18，每个反应室均开有两个观察窗19；反应过程所需要的热量由安装于上反应室上方和每个反应室周边的微波发生器12提供，微波直接进入反应室对物料进行加热；每个反应室内均安装有十字型搅拌臂14，搅拌臂14上安装有搅拌耙齿15，搅拌臂14由搅拌轴11通过反应室下方的大齿轮10、小齿轮19、减速机8、主电机7带动旋转，对反应室内物料进行搅拌；冷却推料机6与反应室硫酸钾出料口18相接，对生成的高温硫酸钾进行冷却、破碎、输送至成品粉碎包装区；氯化氢出气口5用于反应生成的氯化氢从反应室排出。

利用本实用新型装置进行硫酸钾生产的方法如下：

氯化钾料仓1中的氯化钾经氯化钾计量装置2计量，通过氯化钾进料管3进入物料分布器13，经过计量的硫酸通过硫酸进料管4也进入物料分布器13，物料分布器13将氯化钾和硫酸均匀分布于上反应室底中间区域。搅拌臂14和其上的搅拌耙齿15由搅拌轴11通过反应室下方的大齿轮10、小齿轮9、减速机8、主电机7带动旋转，对反应室底上的物料进行搅拌，物料由上反应室20的中间区域推向边缘，从上反应室边缘处的两个下料口16进入中反应室21，中反应室21内的十字型搅拌臂14和其上的搅拌耙齿15将物料从边缘推向中间区域，从中反应室21中间部位的下料口17进入下反应室22，下反应室22内的十字型搅拌臂14和其上的搅拌耙齿15将物料从中间推向边缘的硫酸钾出料口18。期间氯化钾和硫酸在微波发生器12发生的微波辐射下发生快速反应生成硫酸钾和氯化氢，硫酸钾被推入硫酸钾出料口18进入冷却推料机6，经冷却、破碎后进入硫酸钾成品粉碎包装工序，得到成品硫酸钾。氯化氢通过氯化氢出气口5排出输送至制酸工序进行冷却、吸收，生成31%的工业盐酸，或经冷却净化后进行其它应用。

氯化钾和硫酸用量的物质量比为2.0: 1.0。所用硫酸选用质量浓度为98%的工业硫酸。所用氯化钾的氧化钾含量为62%。所述微波辐射频率为2450MHz。物料温度控制在550℃。

实施例2一种微波辐射加热生产硫酸钾的多层反应炉装置与方法，结构与方法步骤仍可参照实施例1。不同的是，氯化钾和硫酸用量的物质量比为1.95: 1.0，所用硫酸选用质量浓度为93%的工业硫酸。所述微波辐射频率为2450MHz。物料温度控制在500℃。

实施例3一种微波辐射加热生产硫酸钾的多层反应炉装置与方法，结构与方法步骤仍可参照实施例1。不同的是，氯化钾和硫酸用量的重量比为2.0: 1.05，所用硫酸选用质量浓度为98%的工业硫酸，所述微波辐射频率为2450MHz。物料温度控制在550℃。

下表为本实用新型实施例3所得硫酸钾产品质量、产量等与曼海姆法的对比。由此可见，微波直接辐射物料，设备温度低，腐蚀轻，反应速度快，产量大，高效节能，不污染环境，质量高且稳定，达到了节能降耗绿色环保的目的。

应当指出的是，具体实施方式只是本实用新型比较有代表性的例子，本实用新型的技术方案不限于上述实施例。还可以有很多变形。本领域的普通技术人员，从此文件中所公开提到或是联想到的，均应认为是本专利所要保护的范围。

本实用新型也适用于以氯化钠和硫酸为原料生产硫酸钠。

Claims (4)

1.一种微波辐射加热生产硫酸钾的多层反应炉装置，其特征是，主要由多层反应室、微波发生器、进料装置、搅拌装置和冷却推料机构成；所述多层反应室由三个或三个以上反应室组成，分上反应室、中反应室和下反应室，上反应室炉床的外边缘处开有两个下料口，用于物料向下面的反应室传输，上反应室壁开有一个氯化氢出气口，中反应室炉床的靠中间部位开有两个下料口，用于物料向下面的反应室传输，下反应室开有两个硫酸钾出料口；所述微波发生器设置在多层反应室的上反应室的上方及各反应室的周边，进料装置的物料分布器位于上反应室内部，搅拌装置的十字型搅拌臂位于多层反应室的每个反应室内部，冷却推料机与下反应室硫酸钾出料口相接。

2.根据权利要求1所述的多层反应炉装置，其特征是，所述多层反应室由三个或三个以上反应室组成，所述进料装置主要由氯化钾料仓、硫酸进料管和物料分布器构成，所述氯化钾料仓通过氯化钾计量装置和氯化钾进料管与所述物料分布器相连接，所述物料分布器外接硫酸进料管。

3.根据权利要求1所述的多层反应炉装置，其特征是，所述反应室壁、顶、底均为不锈钢，内衬防护层，外装保温层。

4.根据权利要求1所述的多层反应炉装置，其特征是，所述搅拌装置主要由十字型搅拌臂、减速机和主电机构成，所述十字型搅拌臂由搅拌轴通过反应室下方的大齿轮、小齿轮、减速机和主电机相连接，所述十字型搅拌臂上安装有搅拌耙齿。