CN220969017U - 一种用于制备聚合硫酸铁的生产装置 - Google Patents
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Abstract
一种用于制备聚合硫酸铁的生产装置，它涉及聚合硫酸铁生产技术领域，包括高压反应釜、溶解罐、催化剂物料罐和液氧罐，溶解罐、催化剂物料罐和液氧罐均与高压反应釜连通，生产装置还包括：耐压外层，包覆于所述溶解罐外，与溶解罐配合形成密闭腔室；加热组件，连通于高压反应釜和所述密闭腔室，将高压反应釜中的混合物料输送至所述密闭腔室内，使混合物料对溶解罐进行加热，同时将密闭腔室中的混合物料输送回高压反应釜中，以实现对混合物料的循环利用。采用上述技术方案，将高压反应釜内进行聚合反应的混合物料通过溶解罐与耐压外层配合形成的密封腔室，从而实现对溶解罐的加热，无需额外对溶解罐进行加热，降低了运行能耗和生产成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及聚合硫酸铁生产技术领域，具体涉一种用于制备聚合硫酸铁的生产装置。
背景技术
聚合硫酸铁(PFS)是20世纪80年代出现的一种无机高分子絮凝剂，具有反应时间快、絮凝体密度沉降快等特点。聚合硫酸铁具有很强的电中和作用，可以作为除磷、脱水、破乳、脱色等功能，在城市污水、化工、石油、印染等行业广泛应用。
目前国内外聚合硫酸铁的生产方式已经有很多种，液体聚合硫酸铁的制备方法主要有两种：催化氧化法和直接氧化法。直接氧化法就是将氧化剂H2O2、HNO3、KCIO3等与硫酸亚铁溶液直接进行氧化反应。催化氧化法是把硫酸亚铁固体溶解成溶液与硫酸混合，在催化剂的作用下，使硫酸亚铁在酸性条件下催化氧化。
国内外工厂普遍都是采用此种方法进行生产，在规定的压力和温度范围内，七水硫酸亚铁和硫酸溶液在溶解罐中混合溶解后进入反应器进行充分接触反应。催化剂缩短了直接氧化反应所需的时间。在一定的压力容器中通过压入纯氧不断地进行氧化，推进反应进程。该工艺相对简单、成本不高，但是气体和液体接触反应的反应周期较长，需要额外加热溶解罐，以加速硫酸亚铁在硫酸中的溶解，增加了运行能耗，从而增大了制备聚合硫酸铁的生产成本。
实用新型内容
本实用新型的目的在于针对现有技术中制备聚合硫酸铁时由于气体和液体接触反应的反应周期较长，需要额外加热溶解罐，增加了生产能耗，从而增大了制备聚合硫酸铁的生产成本的现象，本实用新型提供一种用于制备聚合硫酸铁的生产装置。
本实用新型采用的技术方案是：一种用于制备聚合硫酸铁的生产装置，包括高压反应釜、溶解罐、催化剂物料罐和液氧罐，所述溶解罐、催化剂物料罐和液氧罐均与高压反应釜连通，所述生产装置还包括：耐压外层，包覆于所述溶解罐外，且与所述溶解罐配合形成密闭腔室；加热组件，用于连通所述高压反应釜和所述密闭腔室，将所述高压反应釜中正在进行聚合反应的混合物料输送至所述密闭腔室内，使混合物料对溶解罐进行加热，同时将所述密闭腔室中的混合物料输送回高压反应釜中，以实现对混合物料的循环利用。
优选的，所述加热组件包括送料管、第一循环泵以及回料管，所述送料管的两端分别连通于高压反应釜和密闭腔室，所述第一循环泵用于将高压反应釜中的混合物料输送至密闭腔室内，回料管用于将密闭腔室中的混合物料送回高压反应釜中。
优选的，所述溶解罐内设置有搅拌装置，所述搅拌装置用于对制备聚合硫酸铁的混合物料进行搅拌，以加快溶解。
优选的，述溶解罐上还设置有第一压力表和第一温度表，所述第一压力表用于检测密闭腔室内的压力，所述第一温度表用于检测所述溶解罐内的温度。
优选的，所述高压反应釜与所述溶解罐之间连通有进料管，所述进料管道上设置有用于将溶解罐中溶解的物料通过进料管输送至高压反应釜内的第二循环泵。
优选的，所述高压反应釜与催化剂物料罐通过催化剂输送管连通，所述催化剂管上设置有用于将催化剂物料罐内的催化剂通过催化剂输送管输送至高压反应釜内的第三循环泵。
优选的，所述高压反应釜上还设置有第二压力表和第二温度表，所述第二压力表和第二温度表分别用于检测高压反应釜内的压力和温度。
优选的，所述高压反应釜的反应温度为70-120摄氏度。
优选的，所述高压反应釜中的压力为0.1MPa-0.4MPa。
优选的，所述溶解罐内的溶解反应温度为40-60摄氏度。
采用上述技术方案后，本实用新型有益效果为：
1、本申请在制备聚合硫酸铁时，首先将制备硫酸铁的多种物料在溶解罐中进行溶解，并将溶解后的混合物料送入高压反应釜内，同时将催化剂物料罐和液氧罐内的催化剂和氧气输入高压反应釜内，从而使溶解后的混合物料在催化剂和氧气的作用下在高压反应釜内进行聚合反应，通过加热组件将高压反应釜内的正在进行聚合反应的混合物料输送至密闭腔室内，从而实现对溶解罐的加热，并将密闭腔室中的混合物料输送回高压反应釜中，实现对混合物料的循环使用，进而利用高压反应釜内在聚合反应过程中释放的大量热量对溶解罐进行加热，加速溶解罐中混合物料的溶解，无需额外对溶解罐进行加热，降低了运行能耗，减少了制备聚合硫酸铁的生产成本；
2、本申请通过第一循环泵、送料管、回流管之间的配合，即通过第一循环泵将高压反应釜内的正在发生聚合反应的混合物料输送至溶解罐外的密闭腔室中，从而利用混合物料进行聚合反应放出的热量实现对溶解罐的加热，并在持续将混合物料注入密闭腔室内时，密闭腔室内的混合物料被压入回流管内后重新进入高压反应釜内，实现了对混合物料的循环利用，且不影响高压反应釜内的聚合硫酸铁的制备，对混合物料进行聚合反应放出的热量利用率较高。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实施例的整体结构示意图；
附图标记说明：1、高压反应釜；11、进料管；111、第二循环泵；112、第一进料阀；113、第二进料阀；12、第二压力表；13、第二温度表；14、安全阀；15、观察窗口；16、出料管；161、出料阀；2、溶解罐；21、耐压外层；22、密闭腔室；23、第一压力表；24、第一温度表；3、催化剂物料罐；31、催化剂输送管；311、第三循环泵；312、第一催化剂控制阀；313、第二催化剂控制阀；4、液氧罐；41、氧气输送管；411、氧气控制阀；51、送料管；52、第一循环泵；53、回料管；54、第一送料阀；55、第二送料阀；56、第一回料阀。
具体实施方式
以下结合附图1对本实用新型作进一步详细说明。
本具体实施例仅仅是对本实用新型的解释，其并不是对本实用新型的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造贡献的修改，但只要在本实用新型的权利要求范围内都受到专利法的保护。
本实施例涉及一种用于制备聚合硫酸铁的生产装置，参照图1，包括高压反应釜1、溶解罐2、催化剂物料罐3和液氧罐4，溶解罐2、催化剂物料罐3和液氧罐4均与高压反应釜1连通。高压反应釜1为制备聚合硫酸铁的主反应腔室，溶解罐2用于供制备聚合硫酸铁的混合物料在其中进行溶解，制备聚合硫酸铁的物料为硫酸亚铁、硫酸溶液和水，硫酸亚铁为93％-97％浓度的七水合硫酸亚铁，硫酸溶液的浓度为20％-50％，使硫酸亚铁、硫酸溶液在溶解罐2内溶解形成七水硫酸亚铁溶液和硫酸溶液，并将七水硫酸亚铁溶液和硫酸溶液的混合液体送入高压反应釜1内进行接触反应，催化剂物料罐3内储存有催化剂，催化剂为亚硝酸钠，催化剂用于加快高压反应釜1内混合物料的反应速率，液氧罐4用于向高压反应釜1内提供纯氧，从而推进混合物料的聚合反应进程。
溶解罐2外包覆有耐压外层21，耐压外层21与溶解罐2配合形成有密闭腔室22，溶解罐2与高压反应釜1之间设置有用于对溶解罐2进行加热的加热组件，加热组件用于连通高压反应釜1和密闭腔室22，将高压反应釜1中正在进行聚合反应的混合物料输送至密闭腔室22内，使混合物料对溶解罐2进行加热，同时将密闭腔室22中的混合物料输送回高压反应釜1中，以实现对混合物料的循环利用。
具体的，加热组件包括送料管51、第一循环泵52以及回料管53，其中，送料管51的两端分别连通于高压反应釜1的底部和密闭腔室22底侧，第一循环泵52连通于送料管51上，且第一循环泵52用于将高压反应釜1正在进行聚合反应的混合物料泵入密闭腔室22中，此时混合物料的温度较高，使混合物料能够对密闭腔室22进行加热，从而实现对溶解罐2的加热，回料管53的一端连通于密闭腔室22远离进料管11的一侧的顶部，回料管53的另一端连通于高压反应釜1的顶部，且回料管53用于将密闭腔室22内的混合物料输送回高压反应釜1内。
进一步地，加热组件还包括设置于送料管51上的第一送料阀54和第二送料阀55和设置于回料管53上的第一回料阀56，其中第一送料阀54和第二送料阀55分别位于送料管51的两端，第一送料阀54用于控制高压反应釜1内的混合物料的送出至进料管11内，第二送料阀55用于控制进料罐内的混合物料进入密闭腔室22，第一回料阀56用于控制回料管53内的混合物料回流至高压反应釜1内。
溶解罐2内还设置有搅拌装置(图中未标示)，搅拌装置用于对制备聚合硫酸铁的混合物料(硫酸亚铁和硫酸溶液)进行搅拌，从而加快溶解罐2内的混合物料的溶解。
溶解罐2与高压反应釜1之间连通有进料管11，进料管11的一端连通于溶解罐2的底侧，进料管11的另一端连通于高压反应釜1的顶侧，进料管11上连通有第二循环泵111，第二循环泵111用于将溶解罐2内溶解完成的混合物料通过进料管11泵入高压反应釜1内。进料管11上设置有第一进料阀112和第二进料阀113，第一进料阀112位于进料管11靠近溶解罐2的一端，第二进料阀113位于进料管11靠近高压反应釜1的一端，以便实现控制溶解罐2中的混合物料溶液进入高压反应釜1内。
此外，溶解罐2上还设置有第一压力表23和第一温度表24，第一压力表23用于检测密闭腔室22内的压力，第一温度表24用于检测溶解罐2内的温度。需要注意的是，本实施例中，溶解罐2内的溶解反应温度为40-60摄氏度。
高压反应釜1与催化剂物料罐3之间连通有催化剂输送管31，催化剂输送管31的一端连通于高压反应釜1的顶部，催化剂输送管31的另一端连通于催化剂物料罐3的顶部，催化剂输送管31与高压反应釜1的液相口针型阀连通，催化剂物料罐3上设置有第三循环泵311，使通过第三循环泵311即可将催化剂物料罐3内的催化剂输送至高压反应釜1内。催化剂输送管31道上还设置有第一催化剂控制阀312和第二催化剂控制阀313，第一催化剂控制阀312和第二催化剂控制阀313分别位于催化剂输送管31道的靠近高压反应釜1和催化剂物料罐3的两端，且第一催化剂控制阀312和第二催化剂控制阀313用于控制输送催化剂物料罐3中的催化剂进入高压反应釜1内。
进一步地，高压反应釜1上还设置有第二压力表12、第二温度表13以及安全阀14，第二压力表12和第二温度表13分别用于检测高压反应釜1内的压力和温度，第二压力表12和第二温度表13分别位于高压反应釜1的一侧，安全阀14设置于高压反应釜1背离第二压力表12和第二温度表13的一侧。需要注意的是，高压反应釜1内的压力应控制在0.1-0.4MPa，高压反应釜1内的反应温度应控制在70-120摄氏度。
此外，高压反应釜1上还设置有观察窗口15，使工作人员通过观察窗口15可以观察到高压反应釜1的内部的混合物料的反应情况。高压反应釜1的底侧设置连通有出料管16，出料管16上设置有出料阀161，用于控制物料的出料。
进一步地，氧气罐内的氧气浓度为93％-98％，其内部压力为0.1-0.4MPa。高压反应釜1与液氧罐4之间连通有氧气输送管41，氧气输送管41的一端连通于液氧罐4的顶部，氧气输送管41的另一端连通于高压反应釜1的顶部，且氧气输送管41与高压反应釜1的气相口针型阀连通。氧气输送管41上设置有氧气控制阀411，氧气控制阀411设于氧气输送管41靠近液氧罐4的一端，使通过开启或关闭氧气空气阀即可实现向高压反应釜1中输送氧气。
本实施制备聚合硫酸铁的具体工艺流程为：
1、将纯度为95％工业用的七水合硫酸亚铁15kg、有效浓度为20％～50％的硫酸1.08kg及水2.8kg，于溶解罐2中混合均匀；
2、将纯度为95％工业用的七水合硫酸亚铁15kg、有效浓度为20％～50％的硫酸1.08kg及水2.8kg，于溶解罐2中混合均匀；
3、开启高压反应釜1，将混合物料通过开启第一进料阀112、第二循环泵111、第二进料阀113打入反应釜中，控制高压反应釜1温度在90℃；
4、开启液氧罐4，并打开氧气控制阀411，通过氧气输送管41将氧气通入高压反应釜1中的气相口针型阀；
5、开启第一送料阀54、第一循环泵52、第二送料阀55，高压反应釜1中所有的物料将通过溶解罐2中密闭的耐压外层21与溶解罐2形成的密闭腔室22中，再通过阀门第一回料阀56循环打入高压反应釜1中来完成搅拌过程，同时高压反应釜1中产生的热量能够对密闭腔室22进行加热，从而加快反应容器中第二批物料的混合均匀。搅拌反应4～7小时，打开高压反应釜1底侧的出料阀161，进行物料的出料。即可得到理论浓度为16％的聚合硫酸铁；
6、利用重铬酸钾法测定合成的聚合硫酸铁中的全铁含量，实验结果为15.89％，接近理论值。
本实用新型的工作原理大致如下述：本申请在制备聚合硫酸铁时，首先在溶解罐2中加入一定比例的硫酸亚铁、硫酸溶液和水进行混合溶解，并将得到的混合物料溶液通过第二循环泵111和进料管11输送至高压反应釜1内，此时将催化剂物料罐3内的催化剂输送至高压反应釜1内，并通过液氧罐4向高压反应釜1内输送氧气，从而使高压反应釜1内的混合物料发生聚合反应，并放出热量。通过第一循环泵52和送料管51将高压反应釜1中正在进行聚合反应的混合物料泵入溶解罐2与耐压外层21配合形成的密闭腔室22中，从而实现对溶解罐2的加热，即加快了溶解罐2内第二物料的混合均匀，并通过回料管53将密闭腔室22内的混合物料送回高压反应釜1内，从而实现了对混合物料的循环，且不影响高压反应釜1内的聚合硫酸铁的制备，对混合物料进行聚合反应放出的热量的利用率较高。
以上，仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案所做的其它修改或者等同替换，只要不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种用于制备聚合硫酸铁的生产装置，包括高压反应釜(1)、溶解罐(2)、催化剂物料罐(3)和液氧罐(4)，所述溶解罐(2)、催化剂物料罐(3)和液氧罐(4)均与高压反应釜(1)连通，其特征在于，所述生产装置还包括：
耐压外层(21)，包覆于所述溶解罐(2)外，且与所述溶解罐(2)配合形成密闭腔室(22)；
加热组件，用于连通所述高压反应釜(1)和所述密闭腔室(22)，将所述高压反应釜(1)中正在进行聚合反应的混合物料输送至所述密闭腔室(22)内，使混合物料对溶解罐(2)进行加热，同时将所述密闭腔室(22)中的混合物料输送回高压反应釜(1)中。
2.根据权利要求1所述的一种用于制备聚合硫酸铁的生产装置，其特征在于，所述加热组件包括送料管(51)、第一循环泵(52)以及回料管(53)，所述送料管(51)的两端分别连通于高压反应釜(1)和密闭腔室(22)，所述第一循环泵(52)用于将高压反应釜(1)中的混合物料输送至密闭腔室(22)内，回料管(53)用于将密闭腔室(22)中的混合物料送回高压反应釜(1)中。
3.根据权利要求1所述的一种用于制备聚合硫酸铁的生产装置，其特征在于，所述溶解罐(2)内设置有搅拌装置，所述搅拌装置用于对制备聚合硫酸铁的混合物料进行搅拌，以加快溶解。
4.根据权利要求1所述的一种用于制备聚合硫酸铁的生产装置，其特征在于，所述溶解罐(2)上还设置有第一压力表(23)和第一温度表(24)，所述第一压力表(23)用于检测密闭腔室(22)内的压力，所述第一温度表(24)用于检测溶解罐(2)内的温度。
5.根据权利要求1所述的一种用于制备聚合硫酸铁的生产装置，其特征在于，所述高压反应釜(1)与所述溶解罐(2)之间连通有进料管(11)，所述进料管(11)道上设置有用于将溶解罐(2)中溶解的物料通过进料管(11)输送至高压反应釜(1)内的第二循环泵(111)。
6.根据权利要求1所述的一种用于制备聚合硫酸铁的生产装置，其特征在于，所述高压反应釜(1)与催化剂物料罐(3)通过催化剂输送管(31)连通，所述催化剂输送管(31)上设置有用于将催化剂物料罐(3)内的催化剂通过催化剂输送管(31)输送至高压反应釜(1)内的第三循环泵(311)。
7.根据权利要求1所述的一种用于制备聚合硫酸铁的生产装置，其特征在于，所述高压反应釜(1)上还设置有第二压力表(12)和第二温度表(13)，所述第二压力表(12)和第二温度表(13)分别用于检测高压反应釜(1)内的压力和温度。
8.根据权利要求1所述的一种用于制备聚合硫酸铁的生产装置，其特征在于，所述高压反应釜(1)的反应温度为70-120摄氏度。
9.根据权利要求1所述的一种用于制备聚合硫酸铁的生产装置，其特征在于，所述高压反应釜(1)中的压力为0.1MPa-0.4MPa。
10.根据权利要求1所述的一种用于制备聚合硫酸铁的生产装置，其特征在于，所述溶解罐(2)内的溶解反应温度为40-60摄氏度。
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