CN206985743U - 一种聚合硫酸铁连续生产系统 - Google Patents
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Abstract
一种聚合硫酸铁连续生产系统，本实用新型属于化学领域，为解决单元式反应工艺存在着反应时间长、生产效率低、产品能耗高、设备长时间高温高压强酸性条件下运行容易损坏等问题，本实用新型提供的技术方案如下：一种聚合硫酸铁连续生产系统，所述的连续生产系统包括有溶解池、气液混合器、气液分离器、成品池和气体收集装置，本实用新型的有益效果在于，催化剂在本系统中循环使用，氧化效率高，反应时间短，产量高（单套设备产能为30吨/小时）；单套设备产能大，操作人员少，生产稳定；无需反应后的气体处理装置，设备占地面积小，维修方便。
Description
技术领域
本实用新型属于化学领域，具体涉及一种聚合硫酸铁连续生产系统。
背景技术
目前聚合硫酸铁生产采用直接氧化或催化氧化的单元式反应工艺，将硫酸亚铁和硫酸按照一定比例配制好的料液泵入反应釜中，开启反应釜的循环装置后加入催化剂NO2，并通入氧气进行反应，直至完全氧化。在有催化剂参与反应的情况下，氧化时间约为60min~150min，没有催化剂参与反应的情况下，氧化时间约为8h~12h，催化剂NO2完成反应后，通过环保处理后进入空气中。
但是单元式反应工艺存在着反应时间长、生产效率低（单套设备产能为10吨/小时）、产品能耗高、设备长时间高温高压强酸性条件下运行容易损坏，单位产能的设备投资高，如果催化剂环保处理不力还可能造成大气污染。
实用新型内容
针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种能耗低、操作人员少、催化剂可循环使用的连续生产工艺。
本实用新型提供的技术方案如下：
一种聚合硫酸铁连续生产系统，所述的连续生产系统包括有溶解池、气液混合器、气液分离器、成品池和气体收集装置，
溶解池，所述的溶解池用于溶解反应原料，所述的溶解池上连接有将溶解后的混合溶液抽取至气液混合器内的混合溶液管道；
气液混合器，所述的气液混合器将亚铁离子转化为铁离子，所述的气液混合器底部连通有催化剂添加装置，所述的气液混合器还连接有用于将反应物移送至气液分离器内的反应物移送管道；
气液分离器，用于进行气液分离，所述的气液分离器顶部连接有用于将混合气体输送至气体收集装置的混合气体管道，所述的气液分离器底部设有将反应液体移送至成品池的液体管道；
成品池，所述的成品池用于放置反应液体；
气体收集装置，用于收集和氧化气体，所述的气体收集装置上连接用于通入氧气的氧气管道，以及将氧化后的气体回送至气液混合器内的气体循环管道。
进一步的，所述的溶解池内还设有搅拌器。
进一步的，所述的连续生产系统还包括有稀硫酸储槽，所述的稀硫酸储槽上连接有稀硫酸管道，所述的稀硫酸储槽和溶解池通过稀硫酸管道连通，所述的稀硫酸管道上设有用于抽取稀硫酸的稀硫酸控制泵。
进一步的，所述的液体管道上还连接有和所述的溶解池相连通的液体回流管，所述的液体回流管上设有控制液体回流的第一液体控制阀。
进一步的，其特征在于，所述的气体收集装置包括有气体混合器、气体缓冲罐和气体存储罐；所述的气体混合器连通所述的氧气管道，所述的气体混合器一侧通过所述的混合气体管道和所述的气液分离器相通，所述的氧气管道靠近所述的混合气体管道，所述的气体混合器另一侧设有用于和所述的气体缓冲罐相通的第一NO2气体管道；所述的气体缓冲罐上设有用于和所述的气体存储罐相通的第二NO2气体管道，所述的第二NO2气体管道上设有用于压缩气体的压缩泵；所述的气体存储罐顶部设有和所述的气液混合器相通的NO2气体循环管道。
进一步的，所述的混合溶液管道上设有用于抽取所述的混合溶液至气液混合器内的混合溶液抽取泵。
进一步的，所述的液体管道上设有用于控制液体流动的第二液体控制阀。
进一步的，所述的气体缓冲罐上设有和外界相通的缓冲罐控制阀。
一种聚合硫酸铁连续生产方法，所述的方法包括如下的步骤：
第一步：将七水硫酸亚铁投入到溶解池内，从稀硫酸储槽抽取质量分数为25%-28%的稀硫酸到溶解池内，同时开启搅拌装置，缓慢通入蒸汽，将温度升高到60~65℃，在溶解池内形成过饱和的硫酸亚铁溶液；
第二步：从溶解池内抽取过饱和的硫酸亚铁溶液至气液混合器中，通过催化剂添加装置通入催化剂NO2进行反应，得到硫酸铁溶液，同时部分NO2转化为NO；
第三步：反应后的硫酸铁溶液和混合气体进入气液分离器，混合气体自混合气体出口进入气体混合器，所述的硫酸铁溶液自液体出口进入成品池；
第四步：向气体混合器通入氧气，将混合气体中的NO转化为NO2，转化后的气体进入气体缓冲罐，再经过压缩泵压缩后进入气体存储罐，气液混合器从气体存储罐获取NO2。
进一步的，所述的方法还包括如下步骤：未反应完全的硫酸亚铁溶液和硫酸铁溶液通过液体回流管进入溶解池内。
本实用新型的有益效果在于，催化剂在本系统中循环使用，氧化效率高，反应时间短，产量高（单套设备产能为30吨/小时）；单套设备产能大，操作人员少，生产稳定；无需反应后的气体处理装置，设备占地面积小，维修方便。
附图说明
图1为本实用新型的工艺图。
具体实施方式
实施例1
请参照图1，一种聚合硫酸铁连续生产系统，所述的连续生产系统包括有溶解池（1）、气液混合器（2）、气液分离器（3）、成品池（4）和气体收集装置，
溶解池（1），用于溶解反应原料，反应原料为质量分数为25%-28%溶解的过饱和七水硫酸亚铁溶液，所述的溶解池（1）上连接有将过饱和七水硫酸亚铁溶液抽取至气液混合器（2）内的混合溶液管道（11）；所述的混合溶液管道（11）上设有用于抽取所述的过饱和七水硫酸亚铁溶液至气液混合器（2）内的混合溶液抽取泵；所述的溶解池（1）内还设有搅拌器，搅拌器开启有利用七水硫酸亚铁的溶解；
所述的气液混合器（2）底部连通有催化剂添加装置，所述的催化剂添加装置用于从气液混合器底部向气液混合器（2）内供催化剂NO2气体，所述的气液混合器（2）还连接有用于将反应物移送至气液分离器（3）内的反应物移送管道（21）；过饱和七水硫酸亚铁溶液中的亚铁离子在催化剂NO2气体的作用下，转化为铁离子，而NO2气体则部分的转为NO。
所述的气液分离器（3）顶部连接有用于将混合气体输送至气体收集装置的混合气体管道（31），所述的气液分离器（3）底部设有将铁离子溶液（硫酸铁和硫酸的混合）移送至成品池（4）的液体管道（32）。
所述的成品池（4）用于放置铁离子溶液（聚合硫酸铁半成品）；
所述的气体收集装置包括有气体混合器（5）、气体缓冲罐（6）和气体存储罐（7）；所述的气体混合器（5）连通所述的氧气管道（51），所述的气体混合器（5）一侧通过所述的混合气体管道（31）和所述的气液分离器（3）相通，所述的氧气管道（51）靠近所述的混合气体管道（31），确保NO2和NO的混合气体从混合气体管道（31）出来后即和氧气接触，将NO气体氧化为NO2，所述的气体混合器（5）另一侧设有用于和所述的气体缓冲罐（6）相通的第一气体管道（52）；所述的气体缓冲罐（6）上设有用于和所述的气体存储罐（7）相通的第二NO2气体管道（61），所述的第二NO2气体管道（61）上设有用于压缩气体的压缩泵（62）；所述的气体存储罐（7）顶部设有和所述的气液混合器（2）相通的NO2气体循环管道（71），氧化的NO2气体经气体循环管道（71）重新回到气液混合器（2）内作为催化剂参与反应。
除此之外，所述的连续生产系统还包括有稀硫酸储槽（8），所述的稀硫酸储槽（8）上连接有稀硫酸管道（81），所述的稀硫酸储槽（8）和溶解池（1）通过稀硫酸管道（81）连通，所述的稀硫酸管道（81）上设有用于抽取稀硫酸的稀硫酸控制泵（82），实现自动添加稀硫酸溶液。
所述的液体管道（32）上还连接有和所述的溶解池（1）相连通的液体回流管（12），所述的液体回流管（12）上设有控制液体回流的第一液体控制阀，如果反应不彻底或者有其他情况需要重新开始反应时，开启该第一液体控制阀，使得反应后的液体进入溶解池（1）重新开始。
所述的液体管道（32）上设有用于控制液体流动的第二液体控制阀，该第二液体控制阀位于气液分离器（3）和液体回流管（12）之间。
所述的气体缓冲罐（6）上设有和外界相通的缓冲罐控制阀，同样的，气体存储罐（7）上也设有存储罐控制阀，开启缓冲罐控制阀和存储罐控制阀，使得气体缓冲罐（6）和气体存储罐（7）和外界的其他装置相通，紧急情况下实现解压或者其他处理。
实施例2
一种聚合硫酸铁连续生产方法，所述的方法包括如下的步骤：
第一步：将七水硫酸亚铁投入到溶解池（1）内，从稀硫酸储槽（8）抽取质量分数为25%-28%的稀硫酸到溶解池（1）内，同时开启搅拌装置，缓慢通入蒸汽，将温度升高到60~65℃，加热溶解，在溶解池（1）内形成均匀分散的过饱和的硫酸亚铁溶液；
第二步：从溶解池（1）内抽取过饱和的硫酸亚铁溶液至气液混合器（2）中，通过催化剂添加装置通入催化剂NO2进行反应，得到硫酸铁溶液，同时部分NO2转化为NO；
第三步：反应后的硫酸铁溶液和混合气体进入气液分离器（3），混合气体通过混合气体管道（31）进入气体混合器（5），所述的硫酸铁溶液自液体出口进入成品池（4），在成品池（4）内，硫酸铁溶液进一步熟化；
第四步：向气体混合器（5）通入氧气，将混合气体中的NO转化为NO2，转化后的NO2气体进入气体缓冲罐（6），再经过压缩泵压缩后进入气体存储罐（7），气液混合器（2）从气体存储罐（7）通过气体循环管道（71）获取NO2。
所述的方法还可以包括如下步骤：未反应完全的硫酸亚铁溶液和硫酸铁溶液通过液体回流管（12）进入溶解池（1）内。
Claims (8)
1.一种聚合硫酸铁连续生产系统，其特征在于，所述的连续生产系统包括有溶解池、气液混合器、气液分离器、成品池和气体收集装置，
溶解池，所述的溶解池用于溶解反应原料，所述的溶解池上连接有将溶解后的混合溶液抽取至气液混合器内的混合溶液管道；
气液混合器，所述的气液混合器将亚铁离子转化为铁离子，所述的气液混合器底部连通有催化剂添加装置，所述的气液混合器还连接有用于将反应物移送至气液分离器内的反应物移送管道；
气液分离器，用于进行气液分离，所述的气液分离器顶部连接有用于将混合气体输送至气体收集装置的混合气体管道，所述的气液分离器底部设有将反应液体移送至成品池的液体管道；
成品池，所述的成品池用于放置反应液体；
气体收集装置，用于收集和氧化气体，所述的气体收集装置上连接用于通入氧气的氧气管道，以及将氧化后的气体回送至气液混合器内的气体循环管道。
2.如权利要求1所述的一种聚合硫酸铁连续生产系统，其特征在于，所述的溶解池内还设有搅拌器。
3.如权利要求1所述的一种聚合硫酸铁连续生产系统，其特征在于，所述的连续生产系统还包括有稀硫酸储槽，所述的稀硫酸储槽上连接有稀硫酸管道，所述的稀硫酸储槽和溶解池通过稀硫酸管道连通，所述的稀硫酸管道上设有用于抽取稀硫酸的稀硫酸控制泵。
4.如权利要求1所述的一种聚合硫酸铁连续生产系统，其特征在于，所述的液体管道上还连接有和所述的溶解池相连通的液体回流管，所述的液体回流管上设有控制液体回流的第一液体控制阀。
5.如权利要求1所述的一种聚合硫酸铁连续生产系统，其特征在于，所述的气体收集装置包括有气体混合器、气体缓冲罐和气体存储罐；所述的气体混合器连通所述的氧气管道，所述的气体混合器一侧通过所述的混合气体管道和所述的气液分离器相通，所述的氧气管道靠近所述的混合气体管道，所述的气体混合器另一侧设有用于和所述的气体缓冲罐相通的第一NO2气体管道；所述的气体缓冲罐上设有用于和所述的气体存储罐相通的第二NO2气体管道，所述的第二NO2气体管道上设有用于压缩气体的压缩泵；所述的气体存储罐顶部设有和所述的气液混合器相通的NO2气体循环管道。
6.如权利要求1所述的一种聚合硫酸铁连续生产系统，其特征在于，所述的混合溶液管道上设有用于抽取所述的混合溶液至气液混合器内的混合溶液抽取泵。
7.如权利要求1所述的一种聚合硫酸铁连续生产系统，其特征在于，所述的液体管道上设有用于控制液体流动的第二液体控制阀。
8.如权利要求5所述的一种聚合硫酸铁连续生产系统，其特征在于，所述的气体缓冲罐上设有和外界相通的缓冲罐控制阀。
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