CN211946275U - 用于水滑石类产品连续晶型钝化和改性的工艺装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种用于水滑石类产品连续晶型钝化和改性的工艺装置，包括预热器、连续钝化塔和改性釜，所述预热器顶端通过管道连接浆料罐，预热器底端通过管道连接连续钝化塔侧壁的进料口；所述连续钝化塔与减压闪发器连接，所述减压蒸发器与改性釜连接；所述预热器、减压闪发器及改性釜通过余热回收管与余热收集系统连接；所述预热器、连续钝化塔和改性釜连接蒸汽总管。本实用新型采用连续生产工艺，产品产率高，质量好，工艺简单、安全；所得产品粒度分布窄、晶型更规整，质量更稳定；蒸汽直接换热和筛板加热相结合，热效率高；且二次蒸汽再利用，节省能源。
Description
技术领域
本实用新型属于水滑石生产技术领域，涉及一种用于水滑石类产品连续晶型钝化和改性的工艺装置。
背景技术
水滑石作为一种功能型新材料，被广泛应用于塑料热稳定剂、棚膜保温剂、阻燃剂、催化剂、医药、环保性材料等许多方面，但水滑石规模化生产中有许多问题亟待解决，如水滑石颗粒分布、晶体形态等指标对产品质量影响较大。反应后的水滑石晶体细小，粘度大，颗粒易吸附在一起，颗粒大小不均匀，晶体型态不完美，影响洗涤和改性，流动性差，纯度不高，直接使用达不到理想效果，因此生产企业多采用晶型钝化工艺，在一定温度、压力下保留一定时间，使晶体重结晶，粘连在一起的颗粒容易断开，细小的颗粒溶解，大颗粒晶型更规整，整体粒度分布更窄，晶型更规范，流动性得到改善，产品质量得到提高。水滑石传统生产工艺采用间歇晶型钝化法，耗时长，能耗高，产率低，结晶不均匀，间歇操作，每釜状况易变动，产品质量波动较大。
水滑石是无机化合物，在应用中常作为有机物的添加剂，水滑石与有机物很难直接融合为一体，因此需要改性，通常需要添加一些改性剂，以使水滑石和有机物更好融合。由于晶型钝化及改性的温度要求不同，水滑石改性温度一般比晶型钝化温度低，晶型钝化需要先升温，晶型钝化完成后需要用冷水降温，不仅浪费能源和时间而且在冷却过程中由于冷却时间较长又容易造成结晶团聚使浆料浓度不均，含量不等，使加入的改性剂比例不均，造成改性不均衡，影响产品质量。
通常晶型钝化温度压力较高，间歇式晶型钝化釜一般需要加磁力密封，高温高压故障较多，易造成泄露危险，影响环境和安全。由于间歇式晶型钝化操作处于高温高压密封状态，为安全操作一般情况下浆料在较低温度压力下投入，又需在较低温度压力下排出，整个操作时间约7～12h，时间长产率低。
实用新型内容
本实用新型通过提供一种用于水滑石类产品连续晶型钝化和改性的工艺装置，解决了现有技术中间歇式晶型钝化方法存在的故障较多，易泄露造成危险，及生产时间长产率低、改性不均衡的问题。本实用新型通过采用连续生产的方法，减少了浆料升温、提压和降温、减压的时间，提高了效率，增加了产量。由于采用连续生产方法，浆料浓度更均匀，工艺参数更平稳，操作较易控制，产品质量更加稳定，水滑石晶体粒度分布更窄，晶体型态更规整，产品质量更优异。
为了实现上述目的，本实用新型采用下述技术方案：
一种用于水滑石类产品连续晶型钝化和改性的工艺装置，包括预热器、连续钝化塔和改性釜，所述预热器顶端通过管道连接浆料罐，预热器底端通过管道连接连续钝化塔侧壁的进料口；所述连续钝化塔与减压闪发器连接，所述减压蒸发器与改性釜连接；所述预热器和减压闪发器通过余热回收管与预热收集系统连接；所述预热器、连续钝化塔和改性釜连接蒸汽总管。
优选的，所述连续钝化塔内自上而下设有若干筛板，所述筛板为均匀分布有筛孔的折流板；所述连续钝化塔侧壁设有中段蒸汽进口和下段蒸汽进口，所述连续钝化塔的浆料进口位于连续钝化塔上部；所述连续钝化塔顶端设有蒸汽出口，底端设有浆料出口；蒸汽出口与蒸汽总管连接。
优选的，所述筛板设有多层，多层筛板自上而下均匀排列。每块筛板之间的间隔为500mm。
折流板采用弓形结构，切口面积为5～20％，筛孔孔径为￠10～20，开孔率为20～30％。
优选的，所述连续钝化塔侧面还设有溢流管，溢流管设置在筛板层与层之间，防止淹塔。
优选的，所述改性釜底端连接离心机。离心机分离出水份后得到水滑石湿料。进一步优选的，改性釜连接改性物料罐，改性物料罐底端连接离心机。
优选的，所述浆料罐和预热器之间的管道上、预热器和连续钝化塔之间的管道上、改性釜和离心机之间的管道上，均设有泵。
上述装置用于水滑石类产品连续晶型钝化和改性的方法，包括以下步骤：
(1)水滑石反应后的浆料，经洗涤过滤后，用泵打入预热器，预热到一定温度；
(2)预热后的浆料由泵加压后，由连续钝化塔的浆料进口进入连续钝化塔；浆料由上向下流动进入加热段；连续晶型钝化塔采用塔式筛板结构；从上部进入的浆料被上升的蒸汽直接对流换热，经折流板和筛孔向下流动，进入恒温段；浆料经加热、加压，并保留一定时间后由塔底的浆料出口排出，完成晶型钝化；
(3)晶型钝化后的浆料自压流入减压闪发器，经减压闪发后产生的二次蒸汽去余热回收系统，减压闪发器闪发降温到85～105℃后的浆料进改性釜去改性；改性剂通过改性釜的改性剂进料口加入到水滑石浆料中，随浆料一起搅拌，与水滑石浆料混合均匀的分布于釜内，保持一定温度和时间，浆料被改性；
(4)改性完成后的浆料经离心机分离后，湿浆料去干燥系统干燥，水被回收利用。
优选的，预热器内浆料用连续钝化塔塔顶来的二次蒸汽加热，二次蒸汽热量不足时，用一次蒸汽调节；预热器内低速搅拌，搅拌转速为60～90转/分。
优选的，步骤(1)中所述预热温度为60～90℃。
优选的，步骤(2)中蒸汽从塔的中、下部分两路进入塔内，用于加热浆料、调节塔温；塔内温度为135～180℃；压力0.3～1.0MPa，浆料保留4～6小时。
优选的，步骤(2)中进入连续钝化塔的加热蒸汽被换热后经塔顶汽液分离段分离液体后进入蒸汽出口，作为二次蒸汽用于预热水滑石冷浆料。
优选的，步骤(3)所述釜内保持90～110℃，保持1～3小时。
本实用新型实施例提供的一个或多个实施例，至少具有以下技术效果：
(1)连续生产工艺，产率高，质量好，工艺简单、安全。
(2)产品粒度分布窄、晶型更规整，质量更稳定；
(3)蒸汽直接换热和筛板加热相结合，换热效率高；
(4)二次蒸汽再利用，节省能源。
本实用新型连续晶型钝化塔采用保温保压设计，内层主体自上而下依次排列有多层筛板；筛板采用间隔均匀排列的方式分布于塔内，筛板为均匀分布有筛孔的折流板；塔体内上端有气液分离层，塔体下部有液体存留层；塔体外层分布有浆料进口、浆料出口、中下段蒸汽进口及塔顶蒸汽出口。
本实用新型利用上述装置，采用连续进料、连续出料的方法，浆料从连续晶型钝化塔上部送入后，均匀地分布于筛板上，浆料在筛板上面和筛板之间，从塔上部到塔下部，连续流动，结晶均匀；采用连续生产的方法，减少了浆料升温、提压和降温、减压的时间，提高了效率，增加了产量。由于采用连续生产方法，浆料浓度更均匀，工艺参数更平稳，操作较易控制，产品质量更加稳定，水滑石晶体粒度分布更窄，晶体型态更规整，产品质量更优异。本实用新型工艺装置采用晶型钝化后的浆料直接进减压闪发器瞬间蒸发冷却，时间短，速度快，因蒸汽的快速挥发，颗粒更松散，由于不再采用冷水降温，减少了晶型钝化后高温高压浆料降温减压的过程，不仅节省能源，还使浆料不因采用冷水长时间降温而积聚，更好的改善了结晶分散度。采用冷浆料预热和热浆料闪发工艺，减少了间歇晶型钝化法采用先升温提压后降温减压的过程，使水滑石生产工艺中耗时最长的晶型钝化时间大为减少，让浆料升温提压、降温减压和晶型钝化同时进行，节省了升温提压及降温减压的时间(约3～4h)，由于冷浆料经过预热，进入晶型钝化塔后被热蒸汽直接加热，换热效率高，温度提升速率快；浆料在晶型钝化釜内筛板上经折流板流动，增加了浆料停留时间，再通过筛板开孔自上而下流动，热蒸汽自下而上加热筛板，经由筛孔与热浆料对流接触向上流动；浆料自身流动同时又被蒸汽搅动，颗粒分散度较高，减少了团聚，粒度分布较窄；浆料温度高、压力大，换热过程热效率高，晶型钝化速度快，时间短，产率高，由间歇式钝化时间7～12h，减为4～6h；产率比间歇式钝化提高 1～2倍。采用连续化生产，工艺参数更平稳，产品质量更稳定。
附图说明
图1为本实用新型的连续式晶型钝化改进工艺装置流程图；
图2为本实用新型的连续式晶型钝化塔的结构示意图；
图3为间歇式晶型钝化生产镁铝水滑石SEM图；
图4为连续式晶型钝化生产镁铝水滑石SEM图。
附图标记：
1-浆料罐；2-预热器；3-连续钝化塔；4-减压闪发器；5-改性釜；6-改性物料罐；7-离心机；31-蒸汽出口；32-浆料进口；33-溢流管；34-中段蒸汽进口；35-下段蒸汽进口； 36-浆料出口；37-筛板；S1-蒸汽总管；S2-余热回收管。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步详细的说明：
实施例1
如图1和图2所示，为本实用新型的连续式晶型钝化改进工艺装置流程图，浆料罐1的进料口连接水滑石浆料进料管线，浆料罐1出口通过管线连接水滑石浆料输送泵的入口；水滑石浆料输送泵的出口通过管线连接水滑石浆料预热器2的冷浆料入口，水滑石浆料预热器2的热浆料出口通过管线连接热浆料输送泵6的入口，热浆料输送泵6的出口通过管线连接连续钝化釜3的预热浆料进口32；预热器2的蒸汽入口通过管线与连续钝化塔3的上部蒸汽出口31及蒸汽总管S1连接在一起；预热器2的蒸汽出口通过余热回收管S2去余热回收系统；连续钝化塔3的浆料出口36通过带有控制阀的管线连接减压闪发器4的入口；连续钝化塔3的中段蒸汽进口34、下段蒸汽进口35口通过各管线阀门与蒸汽总管S1相连；减压闪发器4的出口蒸汽去余热回收系统。改性釜5上设置有改性剂加入口；改性釜5的改性浆料出口通过管线连接改性浆料泵的入口，改性浆料泵的出口通过管线与改性物料罐6的入口相连；改性釜5的蒸汽管线入口通过阀门与蒸汽总管相连，蒸汽出口通过余热回收管S2去余热回收系统；改性物料罐6的出口通过管线与离心机7的给料口相连，离心机7的液相出口连接洗水管，离心机7的固相出口连接固相水滑石湿料输送装置。
钝化塔3的塔顶、塔底及中部设有温度及压力测量装置用于测量塔内各段温度及压力；改性釜5的上部及预热器2的上部均设有温度测量装置，用于测量改性釜5和预热器2的内部温度。进预热器2的预热管线上设有流量计，用于控制物料流量。
具体的，所述连续钝化塔3内自上而下设有若干筛板37，所述筛板37为均匀分布有筛孔的折流板；折流板采用弓形结构，切口面积为5～20％，筛孔孔径为￠10～20，开孔率为20～30％。
所述连续钝化塔3侧壁设有中段蒸汽进口34和下段蒸汽进口35，所述连续钝化塔3的浆料进口32位于连续钝化塔3上部；所述连续钝化塔3顶端设有蒸汽出口31，底端设有浆料出口36；蒸汽出口31与蒸汽总管S1连接。所述筛板37设有多层，多层筛板37自上而下均匀排列。所述连续钝化塔侧面还设有溢流管33，溢流管33设置在筛板层与层之间，设置溢流管33是为防止淹塔。
用实施例所述装置对镁铝二元水滑石的钝化、改性：
镁铝水滑石反应后的浆料，经洗涤过滤后，打入水滑石浆料罐1，用泵3打入预热器2，在预热器2内浆料被连续晶型钝化塔3来的二次蒸汽加热，低速搅拌(60～90转/ 分)，预热到60～90℃的温度，二次蒸汽热量不足时，用一次蒸汽调节；预热温度为60～90℃的水滑石溶液，由泵加压至0.3～0.5MPa后，送入连续晶型钝化塔3的上部浆料进口32，由上向下流动进入加热段。连续晶型钝化塔3采用塔式筛板的结构，筛板37为均匀分布有筛孔的折流板，从上到下均匀排列。从上部进入的浆料被上升的蒸汽直接对流换热，通过筛孔向下流动，进入加热段；筛板层与层设置溢流管33，防止淹塔；蒸汽从塔的中、下部分两路进入塔内，用于加热浆料、调节塔温；保持塔内温度在135～180℃；压力0.3～1.0MPa；浆料经加热、加压，保留4～6h后经塔底恒温段后排出，自留进入减压闪发器4；进入连续晶型钝化塔3的加热蒸汽被换热后经塔顶汽液分离段分离液体后进入塔顶蒸汽出口31，作为二次蒸汽用于预热水滑石冷浆料。
晶型钝化后的浆料经减压闪发器4减压闪发后的二次蒸汽去余热回收系统，减压闪发器4闪发降温至(80～105℃)后的浆料进改性釜5去改性；改性剂通过改性釜5上的改性剂进料口加入到钝化后的水滑石浆料中，随浆料一起搅拌，与水滑石浆料混合均匀的分布于釜内，通过夹套蒸汽保持在90～110℃的温度，保持1～3h；改性釜5的出口蒸汽去余热回收系统。改性完成的浆料打入改性浆料罐6，经离心机7分离后，湿浆料去干燥系统，水份被回收利用。连续式钝化工艺与间歇式工艺所得镁铝水滑石的产物对比结果见表1。
表1镁铝水滑石晶型钝化工艺连续式与间歇式对比
用实施例2所述装置对镁铝铈三元水滑石的改性：
镁铝铈水滑石反应后的浆料，经洗涤过滤后，打入水滑石浆料罐1，用泵打入预热器2，在预热器2内浆料被连续晶型钝化塔3来的二次蒸汽加热，低速搅拌(60～90转/ 分)，预热到60～90℃的温度，二次蒸汽热量不足时，用一次蒸汽调节；预热温度为60～90℃的水滑石溶液，由泵加压至0.3～0.6MPa后，送入连续晶型钝化塔3的上部浆料进口32，由上向下流动进入加热段。连续晶型钝化塔3采用塔式筛板结构，筛板37为分布均匀有筛孔的折流板，筛板37从上到下均匀排列。从上部进入的浆料被上升的蒸汽对流直接换热，再通过筛孔向下流动，进入加热段；筛板层与层设置溢流管33，防止淹塔；蒸汽从塔的中、下部分两路(中段蒸汽进口34、下段蒸汽进口35)进入塔内，用于加热浆料调节塔温；保持塔内温度在135～180℃；压力0.3～1.0MPa；浆料经加热加压，保留 2～4h后经塔底恒温段排出，自留进入减压闪发器4；进入连续晶型钝化塔3的加热蒸汽再经塔顶汽液分离段分离液体后进入塔顶排气管(塔顶蒸汽出口31)，作为二次蒸汽用于预热水滑石冷浆料。
晶型钝化后浆料经减压闪发器4减压闪发后的二次蒸汽去余热回收系统，减压闪发器4闪发降温(85～105℃)后的浆料进改性釜5去改性；改性剂通过改性釜5上的改性剂进料口加入到钝化后的水滑石浆料中，随浆料一起搅拌，与水滑石浆料混合均匀的分布于釜内，通过夹套蒸汽保持温度在95～100℃的温度，保持1～3h，浆料被改性，改性釜5的出口蒸汽去余热回收系统。改性完成的浆料打入改性浆料罐6，经离心机7分离后，湿浆料去干燥系统，水份被回收利用。连续式钝化工艺与间歇式工艺所得镁铝铈水滑石的产物对比结果见表2。
表2镁铝水滑石晶型钝化工艺连续式与间歇式对比
Claims (5)
1.一种用于水滑石类产品连续晶型钝化和改性的工艺装置，其特征在于，包括预热器(2)、连续钝化塔(3)和改性釜(5)，所述预热器(2)顶端通过管道连接浆料罐(1)，预热器(2)底端通过管道连接连续钝化塔(3)侧壁的进料口；所述连续钝化塔(3)与减压闪发器(4)连接，所述减压闪发器(4)与改性釜(5)连接；所述预热器(2)、减压闪发器(4)及改性釜(5)通过余热回收管(S2)与余热收集系统连接；所述预热器、连续钝化塔和改性釜连接蒸汽总管(S1)。
2.根据权利要求1所述的工艺装置，其特征在于，所述连续钝化塔(3)内自上而下设有若干筛板(37)，所述筛板(37)为均匀分布有筛孔的折流板；所述连续钝化塔(3)侧壁设有中段蒸汽进口(34)和下段蒸汽进口(35)，所述连续钝化塔(3)的浆料进口(32)位于连续钝化塔(3)上部所述连续钝化塔(3)顶端设有蒸汽出口(31)，底端设有浆料出口(36)；蒸汽出口(31)与蒸汽总管(S1)连接。
3.根据权利要求2所述的工艺装置，其特征在于，所述筛板(37)设有多层，多层筛板(37)自上而下均匀排列。
4.根据权利要求3所述的工艺装置，其特征在于，所述连续钝化塔(3)侧面还设有溢流管(33)，溢流管(33)设置在筛板层与层之间。
5.根据权利要求2或3所述的工艺装置，其特征在于，所述折流板采用弓形结构，切口面积为5～20％，筛孔孔径为￠10～20，开孔率为20～30％。
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