CN208980328U - 生产氟化铝用氟化氢气体制备净化设备 - Google Patents
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Abstract
一种生产氟化铝用氟化氢气体制备净化设备，包括依次连接的反应炉、预净化设备，反应炉内部供硫酸和萤石反应生成氟化氢气体，反应炉的出气口通过第一出气管道与预净化设备底部的进气口连接，在第一出气管道内部设置下酸管，还在下酸管的侧壁上开设喷酸口，预净化设备用于采用稀硫酸对反应炉生产的氟化氢气体进行净化吸收，本实用新型中，采用下酸管对氟化氢气体进行一次过滤除粉尘，采用预净设备器进行二次过滤除粉尘，使得制得的氟化氢气体纯净无杂质。
Description
技术领域
本实用新型涉及氟化铝生产设备技术领域，尤其涉及一种生产氟化铝用氟化氢气体制备净化设备。
背景技术
干法生产氟化铝时，采用浓硫酸和萤石反应生成氟化氢气体，氟化氢气体内部混合有萤石粉尘，而现有的干法生成氟化铝时，直接将氟化氢气体送入流化床与氢氧化铝反应生成氟化铝，由于氟化氢内部掺杂有很多粉尘，在管道输送至流化床过程中很容对管道造成粉尘污染或者是管道内部粘接粉尘。
发明内容
有必要提出一种生产氟化铝用氟化氢气体制备净化设备。
一种生产氟化铝用氟化氢气体制备净化设备，包括依次连接的反应炉、预净化设备，反应炉内部供硫酸和萤石反应生成氟化氢气体，反应炉的出气口通过第一出气管道与预净化设备底部的进气口连接，第一出气管道包括依次连接的弧形段、竖直段和水平段，在竖直段内部设置下酸管，下酸管的顶部向外伸出，以供浓硫酸进入下酸管，下酸管的底部延伸至竖直段内部，还在下酸管的侧壁上开设喷酸口，预净化设备用于采用稀硫酸对反应炉生产的氟化氢气体进行净化吸收，所述预净化设备包括塔身，塔身为封闭的空心圆柱体，塔身包括从上向下依次设置的若干层塔节，在最上面一层塔节的顶部中心位置设置供稀硫酸进入的液相入口，在最上面一层塔节的侧壁上还开设净化气体出口，在最下面一层塔节的侧壁开设净化气体入口，以供待净化的氟化氢气体进入，还在最下面一层塔节的侧壁上开设废酸出口，还在最上面一层塔节与相邻的下层塔节之间设置稀酸分布器，稀酸分布器包括竖管、横管、分布盘，竖管的上端与最上面一层塔节顶部的液相入口连接，以供稀硫酸送入，竖管的下端与横管连通，横管沿着分布盘直径方向布置在分布盘上方，横管的两端为盲端，在横管的底部开设若干孔，分布盘包括平板，在平板上设置若干同心圆隔板，相邻同心圆隔板之间形成下酸槽，横管底部的孔与下酸槽一一对应，在下酸槽的底部开设若干下酸孔，所述平板的边缘与最上面一层塔节及相邻的下层塔节外部的法兰具有相同的外径，以使平板的边缘卡合在最上面一层塔节与相邻的下层塔节的法兰之间。
优选的，下酸管上的喷酸口为月牙形细缝，以增大酸喷出时的压力形成酸雾。
优选的，喷酸口为中间低、两端高的、向上弯曲的月牙形。
优选的，还在同心圆隔板的侧边行开设连通口，连通口的开口深度小于同心圆隔板的侧壁的高度的1/3。
优选的，相邻塔节上下正对，在塔节的端口外缘设置法兰，相邻塔节之间通过法兰连接，还在相邻法兰的外部设置防喷溅圈，防喷溅圈由两个半圆构成，防喷溅圈的高度大于相邻塔节的法兰的厚度之和。
优选的，所述防喷溅圈为柔性粘接层，以粘接覆盖在相邻塔节的法兰的外部。
优选的，还在最下面一层塔节的底部设置收集底仓，最下面一层塔节的底部为漏斗形，在漏斗形的底部开设通孔，以与收集底仓连通，以将含有杂质、粉尘等沉降物收集，在收集底仓的底部开设排渣口，还在收集底仓的的侧壁上开设废酸出口。
本实用新型中，采用下酸管对氟化氢气体进行一次过滤除粉尘，采用预净设备器进行二次过滤除粉尘，使得制得的氟化氢气体纯净无杂质。
附图说明
图1为氟化铝生产系统的结构示意图。
图2为氟化铝生产系统的主视图。
图3为氟化铝生产系统中的塔体的俯视图。
图4为氟化铝生产系统中的塔体的局部剖视图。
图5为底床的结构示意图。
图6为风帽的结构示意图。
图7为风帽的剖视图。
图8为另一种较佳实施例的风帽的剖视图。
图9为设置粉体过渡装置的结构示意图。
图10为所述下酸管的结构示意图。
图11为氟化氢气体预净化设备的结构示意图。
图12为氟化氢气体预净化设备的主视图。
图13为图12沿着B-B的剖视图。
图14为图13表达防喷溅圈的局部放大图。
图15为所述稀酸分布器的结构示意图。
图中：反应炉10、第一出气管道11、下酸管12、喷酸口121、预净化设备20、最上面一层塔节21、液相入口211、净化气体出口212、竖管213、横管214、分布盘215、平板216、同心圆隔板217、下酸槽218、下酸孔219、最下面一层塔节22、净化气体入口221、防喷溅圈23、收集底仓24、排渣口241、废酸出口242、硫化设备30、底床31、底板311、风帽312、本体3121、帽顶3122、风孔3123、顶床32、底腔33、氟化氢进气口331、下反应腔34、氟化铝出料口341、上反应腔35、设置粉体过渡装置351、流化杯3511、进气管3512、进料管3513、顶腔36、尾气出口361、第一除尘装置41、第二除尘装置42、第一冷却罐51、第二冷却罐52、多点降温装置61、返料螺旋输送器611、第一螺旋输送器612、第二螺旋输送器613、第三进料管614。
具体实施方式
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
参见图1至图10，本实用新型实施例提供了一种氟化铝生产系统，包括依次连接的反应炉10、预净化设备20、硫化设备30，反应炉10内部供硫酸和萤石反应生成氟化氢气体，反应炉10的出气口通过第一出气管道11与预净化设备20底部的进气口连接，预净化设备20顶部的出气口通过第二出气管道与硫化设备连接，第一出气管道11包括依次连接的弧形段、竖直段和水平段，在竖直段内部设置下酸管12，下酸管12的顶部向外伸出，以供浓硫酸进入下酸管12，下酸管12的底部延伸至竖直段内部，还在下酸管12的侧壁上开设喷酸口121，预净化设备20用于采用稀硫酸对反应炉10生产的氟化氢气体进行净化吸收。
所述硫化设备30包括密封的罐体所述罐体为竖直设置的圆柱形罐体，罐体的顶部和底部为锥形，在罐体内部设置底床31和顶床32，底床31设置于罐体内部的下方，顶床32设置于罐体内部的上方，以通过底床31和顶床32将罐体内部分为底腔33、下反应腔34、上反应腔35、顶腔36，在底腔33的侧壁上设置氟化氢进气口331，在顶腔36的顶部设置尾气出口361，在底床31上方的下反应腔34的侧壁上设置氟化铝出料口341，在上反应腔和下反应腔之间设置输送物料的连通机构，以将上反应腔内的物料输送至下反应腔内进行反应，所述底床31和顶床32具有相同结构，所述底床31包括底板311和设置于底板311上的若干风帽312，底板311与罐体内壁固定密封连接，在底板311的表面上开设若干贯通的通孔，若干风帽312与通孔一一对应，风帽312插入至通孔内，且风帽312与通孔之间无缝连接，所述风帽312包括本体3121和帽顶3122，本体3121为空心圆柱体，本体3121的下端开口，帽顶3122设置于本体3121的上端开口处，且帽顶3122与本体3121之间无缝连接，帽顶3122为弧形顶部，在本体3121的侧壁上开设若干风孔3123，风孔3123靠近帽顶3122设置，风孔3123为从内向外向下倾斜的斜孔，风帽312的本体3121与底板311上的通孔固定连接，本体3121的下端开口与底板311下方的底腔33连通，还在上反应腔35内部设置粉体过渡装置351，所述粉体过渡装置包括流化杯3511、进气管3512、进料管3513，流化杯3511的侧壁与顶床32上方的罐体内壁固定连接，流化杯3511为空心圆柱体，流化杯3511的顶部开口，底部封堵，在流化杯3511的底部设置通孔，进气管3512的一端与流化杯3511底部的通孔连接，另一端从罐体侧壁伸出，至与外部供气系统连接，进料管3513的一端伸入至流化杯3511内部，另一端从罐体侧壁伸出，至与外部供应氢氧化铝粉料系统连接。
进一步，下酸管12上的喷酸口121为月牙形细缝，以增大酸喷出时的压力形成酸雾。
进一步，喷酸口121为中间低、两端高的、向上弯曲的月牙形。
进一步，所述风帽312的相邻风孔3123的开孔高度不同。
进一步，所述风帽312的相邻风孔3123的倾斜程度不同。
风孔3123设置为开孔高度相同、倾斜程度相同时，沿着若干风孔3123吹出的氟化氢气体气流方向一致，形成的风面覆盖面为沿着本体3121周围的一圈风面，但风面以内的或以外的位置不能与风面直接接触，则此两处的粉体也不能被直接吹起，而只能被附近的回风吹起。
所以，本方案将风孔3123的开孔高度设置为不同、倾斜程度也不同，从而增大出风风面的覆盖范围，使得风帽312周围的粉体都与风面直接接触，被直接吹起。
进一步，所述风孔3123的开孔直径从内向外递减，以增大气体喷出本体3121时的压强。
进一步，所述流化杯3511的底部为弧形底部，进气管3512设置与弧形底部的中心位置，以使进入的粉料向向弧形底部中心位置移动，以被进气管3512内的气体吹起。弧形底部的设置，不仅促进粉料向中心位置移动，而且避免了底部四角积攒或残留粉体不能被气体吹起。
进一步，所述进料管3513的一端与流化杯3511的侧壁的内壁贴近设置，且进料管3513的进料端的端口距离流化杯3511口部的高度小于流化杯3511高度的1/4。
进一步，流化杯3511的口部为倾斜端口，口部的倾斜方向为向罐体中心位置向下倾斜，以减小粉体被吹起时飞出流化杯3511所受到的阻挡面。
进一步，除尘回收装置包括串联连接的第一除尘装置41和第二除尘装置42，第一除尘装置41的进风管与罐体顶腔顶部的尾气出口连接，第一除尘装置41顶部的出风管与第二除尘装置42连接，以进入二级除尘第一除尘装置41底部的第一粉尘出口用于输出回收的粉尘，第二除尘装置42的进风管与第一除尘装置41顶部的出风管连接，第二除尘装置42顶部的出风管将除尘后的氟化氢气体送出，第二除尘装置42底部的第二粉尘出口用于输出回收的粉尘，第一除尘装置41的第一粉尘出口和第二除尘装置42底部的第二粉尘出口均与下反应腔内部连通，以将收集后的粉料送入至罐体内进行循环反应利用。
进一步，除尘回收装置还包括送出管道，送出管道均与第一除尘装置41的第一粉尘出口和第二除尘装置42底部的第二粉尘出口连接，在送出管道上设置控制阀，以控制收集后的粉料外排或送入罐体内循环利用。
干法生产氟化铝的主反应为Al(OH)3 + 3HF = AlF3 + 3H2O + Q，
在上反应腔内主要发生的反应为：2Al(OH)3 = Al2O3 + 3H2O –Q，该反应为吸热反应，
在下反应腔内主要发生的反应为：Al2O3 + 6HF = 2AlF3 + 3H2O +Q，该反应为放热反应，
以上反应均为可逆反应，所以在上反应腔内，氢氧化铝分解为氧化铝，氧化铝粉末颗粒在进入下反应腔内反应生成氧化铝，而也有部分氧化铝粉末与氟化氢气体被顶部的除尘回收装置吸收，经过过滤回收后，部分被外排，部分作为反应原料送入下反应腔内反应，如此不仅做到了物料的回收利用，提高转化率，而且经过过滤回收的氧化铝温度很低，送入下反应腔内可以降低反应料的温度，控制下反应腔内的反应温度和反应进程。
进一步，多点降温装置61包括返料螺旋输送器611、第一螺旋输送器612、第二螺旋输送器613，返料螺旋输送器611的高端与上反应腔连接，低端与下反应腔连通，以形成将粉料从上反应腔输送至下反应腔的连通机构，还在料螺旋输送器与下反应腔连通的管道上设置第三进料管614，第一螺旋输送器612的低端用于输入外部氟化铝冷料，高端与下反应腔内部连通，第二螺旋输送器613的低端用于输入外部氟化铝冷料，高端与下反应腔内部连通，第一螺旋输送器612、第二螺旋输送器613、返料螺旋输送器611的低端均布于下反应腔的侧壁上，且处于相同水平面内，以使用于降温的氟化铝冷料均匀进入下反应腔内部。
下反应腔内发生反应是放热反应，温度维持在580-620°之间，温度过高会是粉料烧化板结成块，所以控制下反应腔内的温度是很重要的，上反应腔内的反应是吸热反应，反应温度控制在280-450°即可，而上反应腔内的温度由下反应腔内的温度提供即可。
在下反应腔内的温度过高时，通过第一螺旋输送器612、第二螺旋输送器613、第三进料管614向下反应腔内送入冷态的氟化铝进行温度控制，不仅冷态的氟化铝温度较低，而且氟化铝的加入，推动下反应腔内的化学反应逆向进行，减少热量的释放，实现快速降温，此外，第一螺旋输送器612、第二螺旋输送器613、第三进料管614均匀布置于下反应腔内部，实现了均匀平衡降温，避免了局部地区温度过高的问题。
进一步，冷凝回收装置包括串联连接的第一冷却罐51和第二冷却罐52，第一冷却罐51顶部进液口与罐体底部连通，第一冷却罐51的底部出液口与第二冷却罐52顶部进液口连接，第二冷却罐52底部出液口用于外排收集冷凝的氟化氢，在第一冷却罐51和第二冷却罐52之间设置第一控制阀，在第二冷却罐52底部出口设置第二控制阀，第一控制阀和第二控制阀之间交替工作，以实现冷凝氟化氢的密封外排。
参见图11至图15，本实用新型实施例中涉及的预净化设备20，包括塔身，塔身为封闭的空心圆柱体，塔身包括从上向下依次设置的若干层塔节，在最上面一层塔节21的顶部中心位置设置供稀硫酸进入的液相入口211，在最上面一层塔节21的侧壁上还开设净化气体出口212，在最下面一层塔节22的侧壁开设净化气体入口221，以供待净化的氟化氢气体进入，还在最下面一层塔节22的侧壁上开设废酸出口242，还在最上面一层塔节21与相邻的下层塔节之间设置稀酸分布器，稀酸分布器包括竖管213、横管214、分布盘215，竖管213的上端与最上面一层塔节21顶部的液相入口211连接，以供稀硫酸送入，竖管213的下端与横管214连通，横管214沿着分布盘215直径方向布置在分布盘215上方，横管214的两端为盲端，在横管214的底部开设若干孔，分布盘215包括平板216，在平板216上设置若干同心圆隔板217，相邻同心圆隔板217之间形成下酸槽218，横管214底部的孔与下酸槽218一一对应，在下酸槽218的底部开设若干下酸孔219，所述平板216的边缘与最上面一层塔节21及相邻的下层塔节外部的法兰具有相同的外径，以使平板216的边缘卡合在最上面一层塔节21与相邻的下层塔节的法兰之间。
本实用新型的稀酸分布器不同于常规分布器，至少具有以下几点优点：
第一、比较于盘管上开孔或管式分布器，所述分布器的下酸槽218为开放式分布结构，不仅方便于清理分布器内部的杂质，清理干净程度也能直观看到，而且，相邻下酸槽218之间通过同心圆隔板217隔离，但顶部不封闭，这样稀硫酸过量时，相邻下酸槽218之间实现互补，避免封闭式的由于稀酸过量而压力过大的问题。
第二、分布盘215的平板216是嵌于相邻的塔节之间的，如此设置，保证了分布盘215与塔身的安装强度。
进一步，还在同心圆隔板217的侧边行开设连通口，连通口的开口深度小于同心圆隔板217的侧壁的高度的1/3。当横管214上个别或部分孔堵塞时，会导致个别下酸槽218内不能正常流入稀酸，此时，需要其他下酸槽218内的酸液通过连通口作为补充，避免从分布盘215留下的酸液不均匀。
进一步，相邻塔节上下正对，在塔节的端口外缘设置法兰，相邻塔节之间通过法兰连接，还在相邻法兰的外部设置防喷溅圈23，防喷溅圈23由两个半圆构成，防喷溅圈23的高度大于相邻塔节的法兰的厚度之和。
进一步，所述防喷溅圈23为柔性粘接层，以粘接覆盖在相邻塔节的法兰的外部。
由于塔身内部具有一定的压力，而且氟化氢气体及稀硫酸具有腐蚀性，在生产时，很容易从相邻塔节的法兰之间的缝隙中喷出或溅出，为了解决该问题，可以采用刚性防喷溅圈23箍在法兰外部，也可以采用柔性四氟宽胶带覆盖在法兰外部，以对喷溅出的腐蚀性气体或液体进行阻挡，避免伤人；
另外，防喷溅圈23的高度H1大于相邻塔节的法兰的厚度之和H2的目的在于，通过设计刚性防喷溅圈23的边缘高于法兰的上边或低于法兰的底边，以形成阻挡板，即使喷溅出腐蚀性液体，也被阻挡板阻挡而沿着塔身向上喷溅或向下喷溅，例如箭头W的方向，不会向远离塔身的方向喷溅，通常操作人员距离塔身一定距离，例如1米，这样喷溅出的液体不会伤及到人员。
进一步，还在最下面一层塔节22的底部设置收集底仓24，最下面一层塔节22的底部为漏斗形，在漏斗形的底部开设通孔，以与收集底仓24连通，以将含有杂质、粉尘等沉降物收集，在收集底仓24的底部开设排渣口241，还在收集底仓24的的侧壁上开设废酸出口242。
本实用新型实施例装置中的模块或单元可以根据实际需要进行合并、划分和删减。
以上所揭露的仅为本实用新型较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本实用新型权利要求所作的等同变化，仍属于实用新型所涵盖的范围。
Claims (7)
1.一种生产氟化铝用氟化氢气体制备净化设备，其特征在于：包括依次连接的反应炉、预净化设备，反应炉内部供硫酸和萤石反应生成氟化氢气体，反应炉的出气口通过第一出气管道与预净化设备底部的进气口连接，第一出气管道包括依次连接的弧形段、竖直段和水平段，在竖直段内部设置下酸管，下酸管的顶部向外伸出，以供浓硫酸进入下酸管，下酸管的底部延伸至竖直段内部，还在下酸管的侧壁上开设喷酸口，预净化设备用于对反应炉生产的氟化氢气体进行净化吸收，所述预净化设备包括塔身，塔身为封闭的空心圆柱体，塔身包括从上向下依次设置的若干层塔节，在最上面一层塔节的顶部中心位置设置供稀硫酸进入的液相入口，在最上面一层塔节的侧壁上还开设净化气体出口，在最下面一层塔节的侧壁开设净化气体入口，以供待净化的氟化氢气体进入，还在最下面一层塔节的侧壁上开设废酸出口，还在最上面一层塔节与相邻的下层塔节之间设置稀酸分布器，稀酸分布器包括竖管、横管、分布盘，竖管的上端与最上面一层塔节顶部的液相入口连接，以供稀硫酸送入，竖管的下端与横管连通，横管沿着分布盘直径方向布置在分布盘上方，横管的两端为盲端，在横管的底部开设若干孔，分布盘包括平板，在平板上设置若干同心圆隔板，相邻同心圆隔板之间形成下酸槽，横管底部的孔与下酸槽一一对应，在下酸槽的底部开设若干下酸孔，所述平板的边缘与最上面一层塔节及相邻的下层塔节外部的法兰具有相同的外径，以使平板的边缘卡合在最上面一层塔节与相邻的下层塔节的法兰之间。
2.如权利要求1所述的生产氟化铝用氟化氢气体制备净化设备，其特征在于：所述下酸管上的喷酸口为月牙形细缝，以增大酸喷出时的压力形成酸雾。
3.如权利要求1所述的生产氟化铝用氟化氢气体制备净化设备，其特征在于：喷酸口为中间低、两端高的、向上弯曲的月牙形。
4.如权利要求1所述的生产氟化铝用氟化氢气体制备净化设备，其特征在于：还在同心圆隔板的侧边行开设连通口，连通口的开口深度小于同心圆隔板的侧壁的高度的1/3。
5.如权利要求1所述的生产氟化铝用氟化氢气体制备净化设备，其特征在于：相邻塔节上下正对，在塔节的端口外缘设置法兰，相邻塔节之间通过法兰连接，还在相邻法兰的外部设置防喷溅圈，防喷溅圈由两个半圆构成，防喷溅圈的高度大于相邻塔节的法兰的厚度之和。
6.如权利要求5所述的生产氟化铝用氟化氢气体制备净化设备，其特征在于：所述防喷溅圈为柔性粘接层，以粘接覆盖在相邻塔节的法兰的外部。
7.如权利要求1所述的生产氟化铝用氟化氢气体制备净化设备，其特征在于：还在最下面一层塔节的底部设置收集底仓，最下面一层塔节的底部为漏斗形，在漏斗形的底部开设通孔，以与收集底仓连通，以将含有杂质、粉尘等沉降物收集，在收集底仓的底部开设排渣口，还在收集底仓的的侧壁上开设废酸出口。
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| CN110935289B (zh) * | 2019-12-04 | 2022-02-11 | 宁夏盈氟金和科技有限公司 | 一种氟化氢反应炉炉头炉尾密封集气吸收系统 |
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