CN218422729U - 一种铝灰水解反应装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种铝灰水解反应装置，包括本体，所述本体内的底部设有搅拌装置，所述搅拌装置的上方设有隔板，所述隔板将所述本体的内部空间分为底层空间和上层空间，所述底层空间用于放置待水解的铝灰原料，所述上层空间用于放置化学品，所述本体的外壁上设有超声波换能器，所述超声波换能器的设置位置位于所述本体的底部和顶部之间，所述超声波换能器用于向所述本体内部传递超声波。本实用新型结构简单，工业化操作安全可靠，应用其进行铝灰水解反应，反应速度明显加快。

Description

一种铝灰水解反应装置

技术领域

本实用新型涉及铝灰水解反应装置领域，尤其涉及一种铝灰水解反应装置。

背景技术

碱溶法是常用的处理铝灰方法，铝灰中含有的金属铝、氧化铝、碳化铝和氮化铝等物质均能与氢氧化钠溶液反应生成铝酸钠溶液，同时产生氢气、甲烷和氨气等气体，过量气体产生对反应釜的压力要求较高，且其反应在高温高压反应釜内进行，这导致气体难以进行回收，另外这种耐高温高压反应釜造价较高导致处理铝灰成本增加。而且，收尘灰、一次铝灰或二次铝灰的水解工艺，常常由于固液反应传质效率不高，导致反应设备需要增加搅拌速度或进行高温高压设计，这样一来设备成本难免有所增加。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于，提供一种铝灰水解反应装置，其结构简单，工业化操作安全可靠，应用其进行铝灰水解反应，反应速度能够明显加快。

为解决上述问题，本实用新型提供了一种铝灰水解反应装置，包括本体，所述本体内的底部设有搅拌装置，所述搅拌装置的上方设有隔板，所述隔板将所述本体的内部空间分为底层空间和上层空间，所述底层空间用于放置待水解的铝灰原料，所述上层空间用于放置化学品，所述本体的外壁上设有超声波换能器，所述超声波换能器的设置位置位于所述本体的底部和顶部之间，所述超声波换能器用于向所述本体内部传递超声波。

在一种实施方式中，所述隔板的设置位置高于所述本体内液体的液面位置，且所述隔板上设有孔洞。

在一种实施方式中，所述超声波换能器的设置位置低于所述本体内液体的液面位置。

在一种实施方式中，所述超声波换能器的超声频率为15～60kHz；所述超声波换能器的超声功率为15～60w/cm²。

在一种实施方式中，所述本体上设有排液口，所述排液口靠近所述本体的底部，所述排液口能够将铝灰水解反应后残留的液体排出。

在一种实施方式中，所述本体的顶部设有排气口，所述排气口能够将铝灰水解反应过程中产生的气体排出。

在一种实施方式中，所述本体的顶部设有液体投料口，所述本体的底部设有固体投料口，所述固体投料口和液体投料口用于向所述本体内部投放反应原料。

在一种实施方式中，所述搅拌装置包括转轴和叶片，所述转轴带动所述叶片进行旋转运动。

本实用新型，具有如下有益效果：

本实用新型采用超声波强化铝灰水解，提高固液反应传质效率减少固液相之间浓度梯度和温度梯度，剥离固体表面附着物，使得反应界面不断更新，从而提高水解效率。同时本实用新型提供的所述铝灰水解反应装置为常压设备，相较于耐高温高压的反应釜，造价成本较低，且结构简单，工业化操作安全可靠。

附图说明

图1是本实用新型一种铝灰水解反应装置的结构示意图。

图2是本实用新型一种铝灰水解反应装置在A-A′处的横截面图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步地详细描述。

为了解决上述技术问题，提供了一种铝灰水解反应装置，如图1～2所示，包括本体1，所述本体1内的底部设有搅拌装置，所述搅拌装置的上方设有隔板2，所述隔板2将所述本体1的内部空间分为底层空间和上层空间，所述底层空间用于放置待水解的铝灰原料，所述上层空间用于放置化学品，所述本体1的外壁上设有超声波换能器3，所述超声波换能器3的设置位置位于所述本体1的底部和顶部之间，所述超声波换能器3用于向所述本体1内部传递超声波。

本实用新型采用超声波强化铝灰水解，提高固液反应传质效率减少固液相之间浓度梯度和温度梯度，剥离固体表面附着物，使得反应界面不断更新，从而提高水解效率。同时本实用新型提供的所述铝灰水解反应装置为常压设备，相较于耐高温高压的反应釜，造价成本较低，且结构简单，工业化操作安全可靠。

具体地，所述超声波换能器3产生的超声波之所以能强化铝灰水解，主要由于产生了空化作用。铝灰水解反应中，有大量的气泡及微小气泡核存在于液相中，当超声波在浸出液中传播时，其中小于共振尺寸的微小气泡产生共振，又因超声波存在负压区域，其中的气泡的内部压强小于平衡态时的静压强，气泡核便快速涨大。正压区的气泡和已长大的气泡核又突然被绝热压缩直到爆炸破灭，在破灭过程中产生局部高温高压、液体放电及微射流作用。另外，超声波能够有助于固相表面附着物剥离。超声波能破坏铝灰颗粒表面的氧化膜层，还可消除或削弱其阻碍，强化传质，从而加快多相系中物质交换速度。再者，超声波对液相中水分子发生离解作用，超声波可将溶液中的水分解为活性基团。强氧化性羟基自由基可直接参与固相氧化膜氧化分解反应，使其大大降低反应的活化能，增加水解反应速度。在一种实施方式中，所述超声波换能器3的设置位置低于所述本体1内液体的液面位置，这样能够实现超声波的充分利用，并通过上述作用原理加快铝灰的水解反应速度。优选地，所述超声波换能器3的安装角度为与竖直方向呈3～6°的夹角方向安装。所述超声波换能器3倾斜一定角度，能够增加底部堆积灰辐照范围。另外，需要根据待处理铝灰的粒径分布情况，确定超声波换能器3频率和功率。在指定频率下，超声波功率越大，空化作用越强，水解效果越显著，水解反应速度越快，节约处理铝灰成本等优点越明显。在一种实施方式中，所述超声波换能器3的超声频率为15～60kHz；所述超声波换能器3的超声功率为15～60w/cm²。

进一步地，为了保证铝灰水解反应的过程安全可靠，需要添加一定量的化学品，化学品包括但不限于固体酸吸附剂或除氧剂，所述化学品放置于所述隔板2上。在一种实施方式中，所述隔板2的设置位置高于所述本体1内液体的液面位置，且所述隔板2上设有孔洞。

最后，为了保证铝灰水解反应的顺利进行。在一种实施方式中，所述本体1上设有排液口4，所述排液口4靠近所述本体1的底部，所述排液口4能够将铝灰水解反应后残留的液体排出。在一种实施方式中，所述本体1的顶部设有排气口5，所述排气口5能够将铝灰水解反应过程中产生的气体排出。在一种实施方式中，所述本体1的顶部设有液体投料口，所述本体1的底部设有固体投料口，所述固体投料口和液体投料口用于向所述本体内部投放反应原料。在一种实施方式中，所述搅拌装置包括转轴和叶片，所述转轴带动所述叶片进行旋转运动。

在上述实施方式中，所述铝灰水解反应装置的操作步骤如下：

(1)将铝灰由投料口装入所述底层空间内，将固体酸吸附剂和除氧剂装入所述上层空间内；

(2)将指定浓度的碱液由投料口加入到所述本体1的内部空间内，且碱液的液面高度超过所述超声波换能器3的最高位置；

(3)开启搅拌装置进行充分搅拌，搅拌均匀后停止搅拌并开启所述超声波换能器3，所述超声波换能器3开始向所述本体1内部传递超声波，调节所述超声波换能器3的功率，并且所述超声波换能器3与所述搅拌装置交替工作直至反应结束；

(4)在预设条件下开启排气口5并进行气体收集，随后开启排液口4排出反应液体达到简单固液分离效果，完成铝灰水解反应。

以上所揭露的仅为本实用新型一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型权利要求所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的范围。

Claims (8)

1.一种铝灰水解反应装置，其特征在于，包括本体，所述本体内的底部设有搅拌装置，所述搅拌装置的上方设有隔板，所述隔板将所述本体的内部空间分为底层空间和上层空间，所述底层空间用于放置待水解的铝灰原料，所述上层空间用于放置化学品，所述本体的外壁上设有超声波换能器，所述超声波换能器的设置位置位于所述本体的底部和顶部之间，所述超声波换能器用于向所述本体内部传递超声波。

2.根据权利要求1所述的铝灰水解反应装置，其特征在于，所述隔板的设置位置高于所述本体内液体的液面位置，且所述隔板上设有孔洞。

3.根据权利要求1所述的铝灰水解反应装置，其特征在于，所述超声波换能器的设置位置低于所述本体内液体的液面位置。

4.根据权利要求1所述的铝灰水解反应装置，其特征在于，所述超声波换能器的超声频率为15～60kHz；所述超声波换能器的超声功率为15～60w/cm²。

5.根据权利要求1所述的铝灰水解反应装置，其特征在于，所述本体上设有排液口，所述排液口靠近所述本体的底部，所述排液口能够将铝灰水解反应后残留的液体排出。

6.根据权利要求1所述的铝灰水解反应装置，其特征在于，所述本体的顶部设有排气口，所述排气口能够将铝灰水解反应过程中产生的气体排出。

7.根据权利要求1所述的铝灰水解反应装置，其特征在于，所述本体的顶部设有液体投料口，所述本体的底部设有固体投料口，所述固体投料口和液体投料口用于向所述本体内部投放反应原料。

8.根据权利要求1所述的铝灰水解反应装置，其特征在于，所述搅拌装置包括转轴和叶片，所述转轴带动所述叶片进行旋转运动。

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