CN204454653U - 硫酸铝的合成装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种硫酸铝的合成装置，包括第一进水管、第二进水管、低压蒸汽管、铝粉进料管、浓硫酸进料管、冷凝水管及依次相连的热水储罐、反应釜、切渣罐、中间储罐、精密过滤器和硫酸铝储罐；反应釜的内壁设有盘管，盘管的进口和出口均设置在反应釜的外壁上，低压蒸汽管的一端与进口相连，冷凝水管的一端与出口相连，热水储罐的一端与进口相连，另一端与第一进水管相连，第二进水管的一端与所述出口相连。上述合成装置，操作稳定、安全，原料转化率高，大大减少了硫酸及蒸汽跑损量，显著减少了大气污染，降低了装置能耗。

Description

硫酸铝的合成装置

技术领域

本实用新型涉及化工领域，特别是涉及一种硫酸铝的合成装置。

背景技术

传统的硫酸铝制备是以蒸汽直接升温、用氢氧化铝粉和浓硫酸在常压、沸腾状态下反应约4小时制备而成。因为常压下反应，在反应过程中，随着介质温度的升高，反应釜中会有大量的含酸、含水尾气开始蒸发逸出，当温度达到沸腾时，大量夹酸尾气外排数小时，直至反应结束。上述制备过程存在如下缺点：1、含酸、含水尾气排放量大，造成环境酸污染和热污染严重，有时甚至导致酸雨现象；2、酸及蒸汽跑损量大、利用率不高；3、反应不完全、原料转化率低、生产过程中沉降切渣量较大；4、装置的物耗、能耗等消耗指标居高不下；5、批式生产、纯手工控制，产品质量不稳定。

综上所述，传统的硫酸铝制备，生产工艺落后、生产效率低、原材料利用率低、装置物耗能耗高。

实用新型内容

基于此，有必要针对传统的硫酸铝制备方法生产工艺落后、生产效率低、原材料利用率低、装置物耗能耗高等问题，提供一种先进高效、原材料利用率高、装置物耗能耗低的硫酸铝的合成装置。

一种硫酸铝的合成装置，包括第一进水管、第二进水管、低压蒸汽管、铝粉进料管、浓硫酸进料管、冷凝水管及依次相连的热水储罐、反应釜、切渣罐、中间储罐、精密过滤器和硫酸铝储罐；所述第一进水管、铝粉进料管和浓硫酸进料管分别与所述反应釜相连通，所述反应釜的顶部设有安全泄压装置和压力调节阀；所述反应釜的内壁设有盘管，所述盘管的进口和出口均设置在所述反应釜的外壁上，且所述进口高于所述出口，所述低压蒸汽管的一端与所述进口相连，所述冷凝水管的一端与所述出口相连，所述热水储罐的一端与所述进口相连，另一端与所述第一进水管相连，所述第二进水管的一端与所述出口相连。

在其中一个实施例中，所述反应釜内设有搅拌装置。

在其中一个实施例中，所述硫酸铝的合成装置还包括尾气管和尾气净化罐，所述尾气管的一端与所述反应釜相连通，另一端与所述尾气净化罐相连通。

在其中一个实施例中，所述安全泄压装置的一端与所述反应釜相连，另一端与所述尾气管相连，所述压力调节阀的一端与所述反应釜相连，另一端与所述尾气管相连。

在其中一个实施例中，所述尾气管靠近所述尾气净化罐的一端设有破真空装置，用于防止所述尾气净化罐内的液体在泄压终了时通过虹吸回流至所述反应釜中。

在其中一个实施例中，所述尾气净化罐的底部设有吸收液管，所述吸收液管与第一进水管相连，用于将吸收液回收利用。

在其中一个实施例中，所述中间储罐和精密顾虑器之间设有硫酸铝输送泵。

在其中一个实施例中，所述硫酸铝的合成装置还包括铝粉料仓和浓硫酸计量罐，所述铝粉料仓通过所述铝粉进料管与所述反应釜相连，所述浓硫酸计量罐通过所述浓硫酸进料管与所述反应釜相连。

上述硫酸铝的合成装置，在反应初始阶段提供反应所需要的热，使反应在0.1MPa~0.6MPa，90℃~150℃进行，充分利用了反应热，大大减少了蒸汽消耗量，且采用盘管间接升温，升温速度控制平稳，可有效防止加热过急导致液体突沸引发安全事故的问题，反应完成后充分利用盘管，将盘管内介质切换为化学水，换热后含有预热的化学水作为下一批反应用水，既缩短了冷却时间、提高了生产效率，又充分利用了反应余热，

附图说明

图1为一实施方式的硫酸铝的合成装置示意图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的首选实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“设置”在另一个元件，它可以是直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是与另一个元件“相连”，它可以是直接连到另一个元件，或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。

请参阅图1，一实施方式的硫酸铝的合成装置，包括第一进水管10、第二进水管12、低压蒸汽管14、铝粉进料管16、浓硫酸进料管18、冷凝水管20及依次相连的热水储罐28、反应釜30、切渣罐32、中间储罐34、硫酸铝输送泵35、精密过滤器36和硫酸铝储罐38。

其中，第一进水管10、铝粉进料管16和浓硫酸进料管18分别与反应釜30相连通。具体的，第一进水管10、铝粉进料管16和浓硫酸进料管18分别从反应釜30的顶部通入反应釜30中。

优选的，上述合成装置还包括铝粉料仓24和浓硫酸计量罐26。铝粉料仓24通过铝粉进料管16与反应釜30相连。浓硫酸计量罐26通过浓硫酸进料管18与反应釜30相连。

其中，反应釜30的内壁设有盘管300。盘管300的进口和出口均设置在反应釜30的外壁上，且进口高于出口。

低压蒸汽管14的一端与进口相连，冷凝水管20的一端与出口相连，用于反应初始阶段，低压蒸汽通过低压蒸汽管14从进口进入盘管300，换热后获得的冷凝水从出口流入冷凝水管20中。

热水储罐28的一端与进口相连，另一端与第一进水管10相连，第二进水管12的一端与出口相连，用于反应结束后，化学水通过第二进水管12从出口流入盘管300，换热获得的含有预热的化学水从进口流入热水储罐28，再通过第一进水管10流入反应釜，用作下一批反应所用化学水。

在本实施方式中，热水储罐28的一端与低压蒸汽管14相连，另一端与第一进水管10相连，这样使得加热装置（在盘管内通入低压蒸汽加热）和冷却装置（在盘管内通入化学水冷却）使用的是同一套设备，提高了设备的利用率。

此外，采用盘管300间接升温，升温速度控制平稳，可有效防止加热过急导致液体突沸引发安全事故的问题，反应完成后充分利用盘管300，将盘管内介质切换为化学水，换热后含有预热的化学水作为下一批反应用水，既缩短了冷却时间、提高了生产效率，又充分利用了反应余热，

反应釜30的顶部设有安全泄压装置302和压力调节阀304。当反应釜30内的压力超过设定值时，自动开启压力调节阀304进行调节控制，当压力超出设定值而压力调节阀304又无法调节控制时，自动开启安全泄压装置302，确保操作安全。

为了使反应釜30中的物料混合均匀、充分反应，反应釜30内还设有搅拌装置306。

在本实施方式中，上述硫酸铝的合成装置还包括尾气管22和尾气净化罐40。

尾气管22的一端与反应釜30相连通，另一端与尾气净化罐40相连通。

具体的，安全泄压装置302的一端与反应釜30相连，另一端与尾气管22相连。压力调节阀304的一端与反应釜30相连，另一端与尾气管22相连。用于将压力调节与安全泄压的尾气均通过尾气管22送入尾气净化罐40。

优选的，尾气管22和尾气净化罐40均采用液封设计。在液封状态下，安全泄压装置302突然卸放并回位时，尾气管22内会出现真空状态，因此，在尾气管22靠近尾气净化罐40的一端设置破真空装置（图未示），以防止尾气净化罐40内液体在泄压终了时通过虹吸回流至反应釜30中。

通过尾气净化罐40对高温含酸尾气进行净化吸收，吸收液可以回收再利用，防止环境污染。

具体的，尾气净化罐40的底部设置吸收液管，吸收液管与第一进水管10相连，用于将吸收液回收再利用。

利用上述硫酸铝的合成装置合成硫酸铝的方法，包括以下步骤：

S110、将氢氧化铝、化学水和浓硫酸投入反应釜30，在盘管300内通入低压蒸汽，使反应釜30内压力控制在0.1MPa~0.6MPa，温度控制在90℃~150℃，停止通入低压蒸汽，继续反应直至反应结束。

可以理解，氢氧化铝、化学水和浓硫酸分别通过铝粉进料管16、第一进水管10和浓硫酸进料管18通入反应釜30中。

具体的，在盘管300内通入低压蒸汽的步骤具体为：通过低压蒸汽管14从盘管300的进口通入低压蒸汽，换热获得的冷凝水通过盘管300的出口流入冷凝水管20。

因为氢氧化铝和浓硫酸反应为放热反应，经热量衡算可知，其反应放热基本可维持反应自身所需的热，因此全反应过程只需提供初始阶段升温所需要的热，反应压力控制在0.1MPa~0.6MPa，充分利用反应热，可大大减少蒸汽消耗量，减少反应过程中含酸、含水高温尾气排放量，显著减少环境污染。

采用盘管300间接升温，升温速度控制平稳，可有效防止加热过急而导致液体突沸产生安全事故的问题。

S120、反应结束后，在盘管300内通入化学水，使反应釜30内温度迅速冷却至60℃以下，沉降、切除残渣、过滤，得到硫酸铝。

具体的，在盘管300内通入化学水的步骤具体为：通过第二进水管12从盘管300的出口通入化学水，换热获得的含有预热的化学水从盘管300的进口流入热水储罐28，再通过第一进水管10流入反应釜30。

优选的，通过第二进水管12从盘管300的出口通入化学水，换热获得的含有预热的化学水从盘管300的进口通过低压蒸汽管14流入热水储罐28，再通过第一进水管10流入反应釜30。

采用上述强制冷却措施，充分利用盘管300，反应完成后，将盘管300内介质切换为化学水，并将换热后含有预热的化学水作为下一批反应用水，既缩短了冷却时间，又充分利用了反应余热，提高了生产效率。

在本实施方式中，上述沉降、切除残渣、过滤的步骤具体为：沉降、切除未反应完全的残渣，再经精密过滤器36除去粒径大于80μm的固体颗粒。

上述硫酸铝的合成装置及利用其合成硫酸铝的方法，工艺简单、优化，操作稳定、安全，原料转化率高，大大减少了硫酸及蒸汽跑损量，显著减少了大气污染，降低了装置能耗，环境清洁，节能减排。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种硫酸铝的合成装置，包括第一进水管、第二进水管、低压蒸汽管、铝粉进料管、浓硫酸进料管、冷凝水管及依次相连的热水储罐、反应釜、切渣罐、中间储罐、精密过滤器和硫酸铝储罐；所述第一进水管、铝粉进料管和浓硫酸进料管分别与所述反应釜相连通，其特征在于，所述反应釜的顶部设有安全泄压装置和压力调节阀；所述反应釜的内壁设有盘管，所述盘管的进口和出口均设置在所述反应釜的外壁上，且所述进口高于所述出口，所述低压蒸汽管的一端与所述进口相连，所述冷凝水管的一端与所述出口相连，所述热水储罐的一端与所述进口相连，另一端与所述第一进水管相连，所述第二进水管的一端与所述出口相连。

2.根据权利要求1所述的硫酸铝的合成装置，其特征在于，所述反应釜内设有搅拌装置。

3.根据权利要求1所述的硫酸铝的合成装置，其特征在于，所述硫酸铝的合成装置还包括尾气管和尾气净化罐，所述尾气管的一端与所述反应釜相连通，另一端与所述尾气净化罐相连通。

4.根据权利要求3所述的硫酸铝的合成装置，其特征在于，所述安全泄压装置的一端与所述反应釜相连，另一端与所述尾气管相连，所述压力调节阀的一端与所述反应釜相连，另一端与所述尾气管相连。

5.根据权利要求4所述的硫酸铝的合成装置，其特征在于，所述尾气管靠近所述尾气净化罐的一端设有破真空装置，用于防止所述尾气净化罐内的液体在泄压终了时通过虹吸回流至所述反应釜中。

6.根据权利要求3所述的硫酸铝的合成装置，其特征在于，所述尾气净化罐的底部设有吸收液管，所述吸收液管与第一进水管相连，用于将吸收液回收利用。

7.根据权利要求1所述的硫酸铝的合成装置，其特征在于，所述中间储罐和精密过滤器之间设有硫酸铝输送泵。

8.根据权利要求1所述的硫酸铝的合成装置，其特征在于，所述硫酸铝的合成装置还包括铝粉料仓和浓硫酸计量罐，所述铝粉料仓通过所述铝粉进料管与所述反应釜相连，所述浓硫酸计量罐通过所述浓硫酸进料管与所述反应釜相连。