CN210340356U - 低能耗多级反应回流的氟化铝合成装置 - Google Patents
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Abstract
一种低能耗多级反应回流的氟化铝合成装置，包括氟化氢气化加热单元、一级气流反应器、流化床、二级气流反应器、三级气流反应器、两个拍打阀、重力除尘器、旋风收尘器，氟化氢蒸发器的壳程入口用于通入液态氟化氢，氟化氢气化加热单元包括氟化氢蒸发器、尾气换热器、冷凝水换热器、热风炉，氟化氢蒸发器、尾气换热器、冷凝水换热器依次串设，氟化氢蒸发器的管程出口与冷凝水换热器的管程入口连接，本实用新型的有益效果在于，液态的氟化氢经过氟化氢蒸发器气化后，利用冷凝水换热器使其从40℃左右加热至60～80℃，解决了采用电加热方式能耗高的问题，降低了生产成本，而且充分回收利用氟化氢蒸发器加热介质的余热，节约了能源资源。
Description
技术领域
本实用新型涉及氟化铝生产设备技术领域，特别涉及一种低能耗多级反应回流的氟化铝合成装置。
背景技术
氟化铝主要用作铝电解的助熔剂，可降低电解温度，增强导电性能，调整电解质分子比，有利于氧化铝的电解和降低电解过程中的能源消耗。目前国内外各种氟化铝生产工艺可分为湿法工艺、干法工艺、无水工艺三大类，目前湿法工艺被禁止，干法工艺也逐渐被淘汰，无水氟化铝工艺采用氟化氢气体与氢氧化铝进行气固反应生产氟化铝，在氟化氢气体与氢氧化铝进行反应之前，需要将液态的氟化氢气化并加热至60～80℃，其中，气化后的氟化氢气体温度在40℃左右，现有技术采用电加热的方式将40℃左右的氟化氢气体加热至60～80℃，不足之处是能耗高，导致生产成本增加。
发明内容
有鉴于此，正对上述不足，有必要提出一种低能耗多级反应回流的氟化铝合成装置。
一种低能耗多级反应回流的氟化铝合成装置，包括氟化氢气化加热单元、一级气流反应器、流化床、二级气流反应器、三级气流反应器、两个拍打阀、重力除尘器、旋风收尘器，所述氟化氢气化加热单元包括氟化氢蒸发器、尾气换热器、冷凝水换热器、热风炉，所述氟化氢蒸发器的壳程入口用于通入液态氟化氢，所述氟化氢蒸发器的壳程出口与尾气换热器的壳程入口连接，所述尾气换热器的壳程出口与冷凝水换热器的壳程入口连接，所述流化床包括氟化氢输送管，所述氟化氢输送管的内腔两端粗中间段细，所述氟化氢输送管的一端与流化床底部的气相入口连接，所述氟化氢输送管的另一端与冷凝水换热器的壳程出口连接，所述热风炉的热风出口与氟化氢输送管中间段连通，所述氟化氢蒸发器的管程出口与冷凝水换热器的管程入口连接，所述一级气流反应器顶部的固相入口用于装入湿态氢氧化铝，所述一级气流反应器底部的固相出口与所述流化床的顶部的固相入口连接，所述一级气流反应器的气相出口与二级气流反应器的气相入口连接，所述二级气流反应器的气相出口与所述三级气流反应器的气相入口连接，二级气流反应器和三级气流反应器的固相出口分别与一个斜流管的一端连接，所述拍打阀包括第一阀体、阀芯，两个斜流管的另一端分别与一个拍打阀的第一阀体的一端连接，两个拍打阀的第一阀体的另一端分别与流化床中部的一个固相回流口连接，所述第一阀体的内腔截面为矩形的管体，所述阀芯为两个，并间隔套装在第一阀体内，所述阀芯包括阀片、第二阀体，所述第二阀体的外形截面为矩形的管体，所述第二阀体的外形截面的宽度等于第一阀体内腔截面的宽度，所述第二阀体的外形截面的长度等于第一阀体内腔截面的长度，所述第二阀体具有一个斜端面，所述阀片的形状与第二阀体的斜端面形状相应，所述阀片的上端与第二阀体的斜端面的上端转动连接，所述斜端面与水平面成一定角度，以使阀片通过其自重盖合在第二阀体的斜端面的端口上，三级气流反应器的气相出口与重力除尘器的气相入口连接，重力除尘器的气相出口与旋风收尘器的气相入口连接，所述旋风收尘器的固相出口与重力除尘器的固相回流口连接。
优选的，所述旋风收尘器的气相出口与尾气换热器管程入口连接。
优选的，所述低能耗多级反应回流的氟化铝合成装置还包括冷却炉，所述流化床的底部的固相出口与冷却炉的入口连接，所述重力除尘器的固相出口与冷却炉的入口连接。
优选的，所述低能耗多级反应回流的氟化铝合成装置还包括尾气处理单元，所述尾气处理单元包括依次串设的第一文丘里洗涤器、第二文丘里洗涤器、第三文丘里洗涤器、墨冷却器、电除尘器，所述第一文丘里洗涤器的入口与尾气换热器管程入口连接。
优选的，所述拍打阀还包括配重块，所述配重块可拆卸的安装在阀片上。
本实用新型的有益效果在于，液态的氟化氢经过氟化氢蒸发器气化后，利用冷凝水换热器使其从40℃左右加热至60～80℃，解决了采用电加热方式能耗高的问题，降低了生产成本，而且充分回收利用氟化氢蒸发器加热介质的余热，节约了能源资源。
附图说明
图1为所述低能耗多级反应回流的氟化铝合成装置的结构示意图。
图2为所述拍打阀的左视图。
图3为所述拍打阀沿A-A方向剖视图。
图中：一级气流反应器10、流化床20、氟化氢输送管21、二级气流反应器30、三级气流反应器40、拍打阀50、第一阀体51、阀芯52、阀片521、第二阀体522、斜端面5221、配重块53、重力除尘器60、旋风收尘器70、分离筒体71、出气管72、氟化氢气化加热单元80、氟化氢蒸发器81、尾气换热器82、冷凝水换热器83、热风炉84。
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3，本实用新型实施例提供了一种低能耗多级反应回流的氟化铝合成装置，包括氟化氢气化加热单元80、一级气流反应器10、流化床20、二级气流反应器30、三级气流反应器40、两个拍打阀50、重力除尘器60、旋风收尘器70，氟化氢气化加热单元80包括氟化氢蒸发器81、尾气换热器82、冷凝水换热器83、热风炉84，氟化氢蒸发器81的壳程入口用于通入液态氟化氢，氟化氢蒸发器81的壳程出口与尾气换热器82的壳程入口连接，尾气换热器82的壳程出口与冷凝水换热器83的壳程入口连接，流化床20包括氟化氢输送管21，氟化氢输送管21的内腔两端粗中间段细，氟化氢输送管21的一端与流化床20底部的气相入口连接，氟化氢输送管21的另一端与冷凝水换热器83的壳程出口连接，热风炉84的热风出口与氟化氢输送管21中间段连通，氟化氢蒸发器81的管程出口与冷凝水换热器83的管程入口连接，一级气流反应器10顶部的固相入口用于装入湿态氢氧化铝，一级气流反应器10底部的固相出口与流化床20的顶部的固相入口连接，一级气流反应器10的气相出口与二级气流反应器30的气相入口连接，二级气流反应器30的气相出口与三级气流反应器40的气相入口连接，二级气流反应器30和三级气流反应器40的固相出口分别与一个斜流管的一端连接，拍打阀50包括第一阀体51、阀芯52，两个斜流管的另一端分别与一个拍打阀50的第一阀体51的一端连接，两个拍打阀50的第一阀体51的另一端分别与流化床20中部的一个固相回流口连接，第一阀体51的内腔截面为矩形的管体，阀芯52为两个，并间隔套装在第一阀体51内，阀芯52包括阀片521、第二阀体522，第二阀体522的外形截面为矩形的管体，第二阀体522的外形截面的宽度等于第一阀体51内腔截面的宽度，第二阀体522的外形截面的长度等于第一阀体51内腔截面的长度，第二阀体522具有一个斜端面5221，阀片521的形状与第二阀体522的斜端面5221形状相应，阀片521的上端与第二阀体522的斜端面5221的上端转动连接，斜端面5221与水平面成一定角度，以使阀片521通过其自重盖合在第二阀体522的斜端面5221的端口上，三级气流反应器40的气相出口与重力除尘器60的气相入口连接，重力除尘器60的气相出口与旋风收尘器70的气相入口连接，旋风收尘器70的固相出口与重力除尘器60的固相回流口连接。
湿态的氢氧化铝进入一级气流反应器10后，与流化床20顶部流出的气流相遇得以干燥，干燥后的氢氧化铝再进入流化床20内与流化床20底部进入的氟化氢进行气固反应，生成氟化铝，未反应的氟化氢夹带未反应的氢氧化铝以及部分氟化氢之后再流入一级气流反应器10、二级气流反应器30、三级气流反应器40内，未反应的氟化氢和氢氧化铝继续反应，一级气流反应器10、二级气流反应器30、三级气流反应器40内的固体物料再返回流化床20，这样的多级反应回流设计使反应更加充分。
本实用新型中设置的拍打阀50，其阀片521的上端与第二阀体522的斜端面5221的上端转动连接，流化床20的固相回流口不返料的时候，阀片521由于自重盖合在第二阀体522的斜端面5221上，防止了流化床20内的氟化氢从固相回流口窜出而直接进入二级气流反应器30、三级气流反应器40后排出，造成收率降低；流化床20的固相回流口返料的时候，当其中一个阀芯52打开的时候，另一阀芯52处于关闭状态，能进一步防止氟化氢从固相回流口窜出而直接进入二级气流反应器30、三级气流反应器40后排出，造成收率降低。
本实用新型中，氟化氢输送管21的内腔两端粗中间段细，当氟化氢气体进入氟化氢输送管21中间段时，流速激增，热风炉84内的热风进入氟化氢输送管21中间段时，与氟化氢气体发生剧烈的冲击，得以充分接触。
本实用新型的有益效果在于，液态的氟化氢经过氟化氢蒸发器81气化后，利用冷凝水换热器83使其从40℃左右加热至60～80℃，解决了采用电加热方式能耗高的问题，降低了生产成本，而且充分回收利用氟化氢蒸发器81加热介质的余热，节约了能源资源。
参见图1至图3，进一步，旋风收尘器70的气相出口与尾气换热器82管程入口连接。
本实施例中，从旋风收尘器70排出的尾气的温度在400℃左右，将这部分尾气作为尾气换热器82的加热介质，进一步加热气化后的氟化氢气体，进一步充分回收利用了余热，节约了能源资源。
参见图1至图3，进一步，低能耗多级反应回流的氟化铝合成装置还包括冷却炉，流化床20的底部的固相出口与冷却炉的入口连接，重力除尘器60的固相出口与冷却炉的入口连接。
参见图1至图3，进一步，低能耗多级反应回流的氟化铝合成装置还包括尾气处理单元，尾气处理单元包括依次串设的第一文丘里洗涤器、第二文丘里洗涤器、第三文丘里洗涤器、墨冷却器、电除尘器，第一文丘里洗涤器的入口与尾气换热器82管程入口连接。
参见图1至图3，进一步，拍打阀50还包括配重块53，配重块53可拆卸的安装在阀片521上。
本实施例中设置的配重块53能保证在斜流管内形成一定高度的返料层，通过调整配重块53的重量可以调整返料层的高度，这个返料层能起到料封的作用，可防止氟化氢从固相回流口窜出而直接进入二级气流反应器30、三级气流反应器40后排出，造成收率降低。
在一个具体的实施方式中，旋风收尘器70包括分离筒体71、出气管72，分离筒体71的内腔为一个封闭空间，分离筒体71的上段为柱体，分离筒体71的下段为锥体，分离筒体71的上部设置有两个进气口，两个进气口均与重力除尘器60的气相出口连接，两个进气口沿分离筒体71环壁均布，进气口均竖直设置，以使从进气口进入分离筒体71的气体以分离筒体71的上段的切线反向水平进入分离筒体71，两个进气口的进气方向相同，分离筒体71的顶部安装有出气管72，出气管72的上端露出分离筒体71，出气管72的下端在分离筒体71内，并向分离筒体71的下段延伸。
夹带氟化铝粉料的氟化氢气体由切向进入分离筒体71后，沿分离筒体71筒壁由上而下左螺旋运动，向下旋转的气流为外涡旋，外涡旋到达分离筒体71的锥体底部后又转而向上，沿分离筒体71轴线向上旋转，最后经过分离筒体71的出料管排出，向上旋转的气流为内涡旋。气流在旋转过程中，靠气流旋转产生的离心力，将氟化铝粉料抛向分离筒体71筒壁，在流体推动及重力的作用下而下落分离，但是，由于单侧进气会造成向上旋转的气流偏心，部分氟化铝粉料会被带入内涡旋，导致旋风收尘器70分离效果差，导致氟化铝收率降低。
本实施例中，采用双侧进气口进气，两个进气口沿分离筒体71截面圆中心对称，避免了向上旋转的气流偏心问题，防止了部分氟化铝粉料会被带入内涡旋，提高了旋风收尘器70的分离效果。
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 (5)
1.一种低能耗多级反应回流的氟化铝合成装置，其特征在于：包括氟化氢气化加热单元、一级气流反应器、流化床、二级气流反应器、三级气流反应器、两个拍打阀、重力除尘器、旋风收尘器，所述氟化氢气化加热单元包括氟化氢蒸发器、尾气换热器、冷凝水换热器、热风炉，所述氟化氢蒸发器的壳程入口用于通入液态氟化氢，所述氟化氢蒸发器的壳程出口与尾气换热器的壳程入口连接，所述尾气换热器的壳程出口与冷凝水换热器的壳程入口连接，所述流化床包括氟化氢输送管，所述氟化氢输送管的内腔两端粗中间段细，所述氟化氢输送管的一端与流化床底部的气相入口连接，所述氟化氢输送管的另一端与冷凝水换热器的壳程出口连接，所述热风炉的热风出口与氟化氢输送管中间段连通，所述氟化氢蒸发器的管程出口与冷凝水换热器的管程入口连接，所述一级气流反应器顶部的固相入口用于装入湿态氢氧化铝，所述一级气流反应器底部的固相出口与所述流化床的顶部的固相入口连接，所述一级气流反应器的气相出口与二级气流反应器的气相入口连接，所述二级气流反应器的气相出口与所述三级气流反应器的气相入口连接，二级气流反应器和三级气流反应器的固相出口分别与一个斜流管的一端连接，所述拍打阀包括第一阀体、阀芯，两个斜流管的另一端分别与一个拍打阀的第一阀体的一端连接，两个拍打阀的第一阀体的另一端分别与流化床中部的一个固相回流口连接，所述第一阀体的内腔截面为矩形的管体，所述阀芯为两个，并间隔套装在第一阀体内，所述阀芯包括阀片、第二阀体，所述第二阀体的外形截面为矩形的管体，所述第二阀体的外形截面的宽度等于第一阀体内腔截面的宽度，所述第二阀体的外形截面的长度等于第一阀体内腔截面的长度，所述第二阀体具有一个斜端面，所述阀片的形状与第二阀体的斜端面形状相应，所述阀片的上端与第二阀体的斜端面的上端转动连接，所述斜端面与水平面成一定角度，以使阀片通过其自重盖合在第二阀体的斜端面的端口上，三级气流反应器的气相出口与重力除尘器的气相入口连接，重力除尘器的气相出口与旋风收尘器的气相入口连接，所述旋风收尘器的固相出口与重力除尘器的固相回流口连接。
2.如权利要求1所述的低能耗多级反应回流的氟化铝合成装置，其特征在于：所述旋风收尘器的气相出口与尾气换热器管程入口连接。
3.如权利要求1所述的低能耗多级反应回流的氟化铝合成装置，其特征在于：所述低能耗多级反应回流的氟化铝合成装置还包括冷却炉，所述流化床的底部的固相出口与冷却炉的入口连接，所述重力除尘器的固相出口与冷却炉的入口连接。
4.如权利要求1所述的低能耗多级反应回流的氟化铝合成装置，其特征在于：所述低能耗多级反应回流的氟化铝合成装置还包括尾气处理单元，所述尾气处理单元包括依次串设的第一文丘里洗涤器、第二文丘里洗涤器、第三文丘里洗涤器、墨冷却器、电除尘器，所述第一文丘里洗涤器的入口与尾气换热器管程入口连接。
5.如权利要求1所述的低能耗多级反应回流的氟化铝合成装置，其特征在于：所述拍打阀还包括配重块，所述配重块可拆卸的安装在阀片上。
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