RU2663776C1 - Система и способ получения порошка высокочистого тетраоксида ванадия - Google Patents
Система и способ получения порошка высокочистого тетраоксида ванадия Download PDFInfo
- Publication number
- RU2663776C1 RU2663776C1 RU2017130366A RU2017130366A RU2663776C1 RU 2663776 C1 RU2663776 C1 RU 2663776C1 RU 2017130366 A RU2017130366 A RU 2017130366A RU 2017130366 A RU2017130366 A RU 2017130366A RU 2663776 C1 RU2663776 C1 RU 2663776C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- chlorination
- layer
- pipeline
- fluidized bed
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G31/00—Compounds of vanadium
- C01G31/02—Oxides
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
- B01J8/0015—Feeding of the particles in the reactor; Evacuation of the particles out of the reactor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
- B01J8/18—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
- B01J8/1836—Heating and cooling the reactor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
- B01J8/18—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
- B01J8/24—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique
- B01J8/26—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique with two or more fluidised beds, e.g. reactor and regeneration installations
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B7/00—Halogens; Halogen acids
- C01B7/01—Chlorine; Hydrogen chloride
- C01B7/03—Preparation from chlorides
- C01B7/035—Preparation of hydrogen chloride from chlorides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B9/00—General methods of preparing halides
- C01B9/02—Chlorides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G31/00—Compounds of vanadium
- C01G31/04—Halides
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
- B01J2208/00008—Controlling the process
- B01J2208/00017—Controlling the temperature
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
- B01J2208/00743—Feeding or discharging of solids
- B01J2208/00752—Feeding
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
- C01P2006/80—Compositional purity
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/10—Process efficiency
- Y02P20/129—Energy recovery, e.g. by cogeneration, H2recovery or pressure recovery turbines
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
Группа изобретений относится к неорганическому синтезу. Для получения высокочистого тетраоксида ванадия пентоксид ванадия промышленного сорта превращают в окситрихлорид ванадия низкотемпературным хлорированием в псевдоожиженном слое. Хлорирующий газ предварительно нагревают посредством теплообмена между псевдоожижающим газом и дымовым газом хлорирования. Добавляют воздух для обеспечения сгорания части порошка углерода. Окситрихлорид ванадия очищают ректификацией, подвергают газофазному гидролизу в псевдоожиженном слое, получая продукт высокочистого пентоксида ванадия и в качестве побочного продукта раствор хлористоводородной кислоты. Далее получают продукт порошка высокочистого тетраоксида ванадия путем восстановления водородом в псевдоожиженном слое. Обеспечивается отсутствие сброса загрязненных сточных вод, снижение энергопотребления и потребления хлора при производстве, стабильное качество продукта. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.
Description
Область техники
Настоящее изобретение относится к областям химической технологии и материалов, и конкретнее к системе и способу получения порошка высокочистого тетраоксида ванадия.
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Оксид ванадия представляет собой один из важных промышленных продуктов ванадия и широко применяется в производстве легирующих добавок, таких как феррованадий и нитрид ванадия, и в областях, относящихся к катализаторам, красителям, добавкам для цементированного карбида и тому подобное. Учитывая непрерывное развитие новых энергетических технологий, в аккумуляторной промышленности существует возрастающая потребность в высокочистом оксиде ванадия (с чистотой выше 3N5), включая полностью ванадиевый проточный редокс-аккумулятор (VRB) с хорошими крупномасштабными характеристиками накопления энергии, литий-ионный аккумулятор на основе ванадата, используемый в электрических автомобилях и тому подобное. Однако, в общем, существующей промышленной технологией можно получить лишь пентоксид ванадия с чистотой 2N5 (то есть продукт согласно спецификации, приведенной в HGT 3485-2003), который с трудом может отвечать требованиям, предъявляемым к пентоксиду ванадия для аккумуляторной промышленности. В случае полностью ванадиевого проточного редокс-аккумулятора (VRB) высокочистый пентоксид ванадия обычно используют для получения восстановлением сульфата ванадила (VOSO4), служащего электролитом; однако применение высокочистого тетраоксида ванадия для получения электролита имеет очевидные преимущества. Следовательно, задача получения высокочистого пентоксида ванадия, в частности высокочистого тетраоксида ванадия, с низкими издержками и высокой эффективностью представляет собой одну из неотложных проблем, нуждающихся в решении в области новых энергетических технологий.
В настоящее время порошок высокочистого пентоксида ванадия обычно получают следующим способом: раствор после выщелачивания ванадия или ванадиевый раствор, который получают растворением богатого ванадием материала (такого как полиортованадат аммония, метаванадат аммония, пентоксид ванадия промышленного сорта и так далее), используют в качестве сырья и очищают таким способом, как очистка химическим осаждением и/или экстракция растворителем/ионный обмен на ионообменной смоле или тому подобное, получая очищенный ванадиевый раствор; очищенный ванадиевый раствор подвергают осаждению в виде аммонийной соли, получая осадок очищенного полиортованадата аммония или метаванадата аммония; затем осадок подвергают разложению путем прокаливания, получая порошок высокочистого пентоксида ванадия, как описано в китайских патентных заявках CN 1843938 A, CN 102730757 A, CN 103145187 A, CN 103515642 A, CN 103194603 A, CN 103787414 A, CN 102181635 A и CN 103663557 A, европейском патенте ЕР 0713257 В1 и так далее. В данных способах технологический параметр для удаления примеси тесно связан с содержанием примеси в сырье, поэтому приспособляемость к сырью плоха. Более того, поглотители или экстрагенты кальциевых солей и магниевых солей, кислые и щелочные реагенты и аммонийные соли для осаждения ванадия, используемые в процессе очистки, также ответственны за внесение примесей. Чтобы улучшить качество продукта, обычно требуется применение дорогостоящих реагентов высокой чистоты, что, тем самым, ведет к следующим проблемам: стоимость слишком высока, нельзя реализовать на практике крупномасштабное производство и трудно добиться стабильной чистоты продукта выше 3N5.
Относительно проблем, связанных с тем, что поглотители или экстрагенты ответственны за внесение примесей и с тем, что стоимость использованных реагентов слишком высока, профильные ведомства также предлагают использование способа повторного осаждения для того, чтобы добиться очистки ванадиевого раствора и удаления из него примесей; а именно, используя характеристику осаждения аммонийной соли в случае ванадийсодержащего раствора, селективно осаждают ванадий, изолируя часть примесных ионов в растворе после осаждения; полученный осадок аммонийной соли растворяют, а затем проводят множественные повторные операции, что получить осадок более чистого полиортованадата аммония или метаванадата аммония; и осадок подвергают разложению путем прокаливания, получая порошок высокочистого пентоксида ванадия, как описано в китайских патентных заявках CN 103606694 A, CN 102923775 A и так далее. Данный способ эффективно уменьшает количество используемых реагентов и возможность того, что реагенты внесут примеси. Однако способ растворения/осаждения по-прежнему требует применения большого количества высокочистых кислых и щелочных реагентов и аммонийных солей, следовательно, стоимость очистки по-прежнему высока; а трудоемкие операции многократного осаждения не только снижают производственную эффективность, но также приводят к значительному уменьшению коэффициента непосредственного извлечения ванадия. Кроме того, в вышеупомянутых способах очистки раствора экстракция/обратная экстракция, осаждение, промывка и другие рабочие стадии будут производить большое количество сточной воды, содержащей главным образом малое количество ионов ванадия и ионов аммония и большое количество натриевых солей, результатом чего является трудоемкая обработка и неразрешимая проблема загрязнения окружающей среды, а также это серьезно ограничивает крупномасштабное промышленное применение данных способов.
Благодаря значительной разнице в температурах кипения и давлениях насыщенного пара хлоридов металлов различные хлориды металлов являются легко разделяемыми дистилляцией/ректификацией. Хлорирование сырья - очистка ректификацией - последующая обработка представляет собой общепринятый способ получения высокочистых материалов, таких как высокочистый кремний (поликремний), высокочистый диоксид кремния и тому подобное. Из-за весьма высокой разницы между температурами кипения хлорида ванадия, окситрихлорида ванадия и хлоридов обычных примесей, таких как железо, кальций, магний, алюминий, натрий, калий и тому подобное, высокочистый окситрихлорид ванадия легко получается ректификацией, а высокочистый пентоксид ванадия может быть получен подвергая высокочистый окситрихлорид ванадия гидролизу и осаждению в виде аммонийной соли с дополнительным ее прокаливанием. Следовательно, применение способа хлорирования для получения высокочистого пентоксида ванадия, в принципе, обеспечивает большее преимущество. Фактически, применение способа хлорирования для получения высокочистого пентоксида ванадия не только осуществимо в принципе, но также было реализовано в лаборатории исследователями из Университета штата Айова (Iowa State University) в Соединенных Штатах уже в 1960-ых годах (Journal of the Less-Common Metals, 1960, 2: 29-35). Они использовали в качестве сырья полиортованадат аммония и получали сырой окситрихлорид ванадия хлорированием с добавлением углерода, затем получали высокочистый окситрихлорид ванадия путем очистки дистилляцией и проводили осаждение аммонийной соли, получая высокочистый метаванадат аммония, и, наконец, прокаливали высокочистый метаванадат аммония при 500-600°C, получая порошок высокочистого пентоксида ванадия. Однако большое количество сточной воды, содержащей аммиак и азот будет получаться в процессах осаждения и промывки (по меньшей мере 1,8 тонны являющейся отходом соли хлорида аммония получается на тонну продукта пентоксида ванадия), что затрудняет обработку; а процессы осаждения, сушки и прокаливания аммонийных солей не только требуют высокого потребления энергии, но также легко вызывают загрязнение окружающей среды. Кроме того, в указанном исследовании реализовано лишь периодическое получение высокочистого пентоксида ванадия способом хлорирования с помощью лабораторного оборудования, и оно не может предоставить соответствующую информацию о том, как применять способ хлорирования для непрерывного получения высокочистого пентоксида ванадия в промышленном масштабе. Возможно именно по этим причинам сообщение о непрерывном получении высокочистого пентоксида ванадия способом хлорирования трудно обнаружить спустя десятилетия после данного исследования.
Недавно в китайской патентной заявке CN 103130279 A предложен способ получения высокочистого пентоксида ванадия, применяя способ хлорирования с использованием в качестве сырья ванадиево-железной магнитной железной руды, ванадиевого шлака, ванадийсодержащего катализатора и других материалов, содержащих ванадий. Смесь хлоридов ванадия получают хлорированием с добавлением углерода - удалением пыли - конденсированием, а тетрахлорид ванадия отделяют ректификацией, получая чистый окситрихлорид ванадия, затем окситрихлорид ванадия подают в ультрачистый водный раствор или ультрачистый водный раствор аммиака и осаждают, а осадок фильтруют, сушат и прокаливают, получая пентоксид ванадия. Данный патент имеет следующие недостатки: (1) подобно вышеописанному исследованию из Университета штата Айова данный патент фактически описывает лишь основную идею хлорирования, не указывая на конкретные эксплуатационные решения. Например, способ хлорирования включает в себя как хлорирование в кипящем слое, так и хлорирование расплавленной соли, которые представляют собой совершенно разные способы хлорирования. В качестве другого примера, что касается реактора хлорирования, то предлагается использование таких реакторов, как "вращающаяся печь, печь с псевдоожиженным слоем, печь с кипящим слоем, шахтная печь, многоподовая печь" и тому подобное, что фактически охватывает почти все общепринятые основные реакторы в металлургической промышленности; однако требования разных реакторов к сырью сильно различаются. Например, шахтная печь может быть пригодной лишь для "грубых" частиц с размером частиц более 8 мм, и необходимо осуществлять обработку гранулированием и прокаливанием, когда обрабатывают "тонкие" частицы, тогда как хлорирование в кипящем слое обычно подходит для обработки тонких частиц. Следовательно, ванадиевое сырье в виде частиц нельзя непосредственно использовать в случае вращающейся печи, печи с псевдоожиженным слоем, печи с кипящим слоем, шахтной печи, многоподовой печи и других реакторов. Более того, "печь с псевдоожиженным слоем" и "печь с кипящим слоем" по существу являются одинаковыми, отличаясь только наименованиями; следовательно, поскольку данные реакторы широко различаются в плане режима работы и рабочих условий, фактически способ нельзя использовать, если описано только основная идея. (2) Окситрихлорид ванадия подают в ультрачистый водный раствор для гидролиза. Однако поскольку пентоксид ванадия легко растворяется в растворе соляной кислоты, степень извлечения осадка ванадия слишком низка. Боле того, в растворе хлористоводородной кислоты с концентрацией HCl более 6,0 моль/л, когда пентоксид ванадия растворен, он будет восстанавливаться до VOCl2 и высвобождается газообразный хлор, который будет дополнительно снижать степень извлечения осадка ванадия. Процессы осаждения и промывки будут неизбежно давать большие количества раствора хлористоводородной кислоты, содержащего ванадий, и затрудняется эффективное достижение исчерпывающей обработки.
Кроме того, что касается крупномасштабных промышленных приложений, то все еще существуют следующие две проблемы в имеющихся технологиях хлорирования ванадиевого сырья: (1) прокаливание для хлорирования ванадиевого сырья представляет собой сильно экзотермический процесс и в дополнение к предварительному нагреву твердых и газообразных реакционных материалов тепло, генерированное реакцией хлорирования все еще необходимо удалять посредством рассеяния тепла печных стенок для того, чтобы стабилизировать температуру хлорирования; следовательно, как твердый материал, так и газ обычно поступают в реактор при температуре вблизи комнатной температуры и могут участвовать в реакции только после предварительного нагрева теплом, произведенным в реакции хлорирования, результатом чего является слишком низкая эффективность реакции в части реактора хлорирования; (2) поскольку тепло, произведенное реакцией хлорирования необходимо удалять посредством рассеяния большого количества тепла для того, чтобы поддержать рабочую температуру, как рабочие условия, так и изменения климатического состояния окружающей среды способны вызывать флуктуации в температуре хлорирования, результатом чего является снижение селективности хлорирования и эффективности, и необходимо использовать приемлемый способ сбалансированного подвода тепла и регулирования температуры. Следовательно, необходимо обеспечить приемлемый подвод тепла и контроль температуры. Только при таком подходе возможно эффективное улучшение эффективности хлорирования и получение стабильной температуры хлорирования с тем, чтобы гарантировать селективность хлорирования для эффективного ингибирования хлорирования примесей.
Можно видеть, что в уровне техники основное внимание все еще главным образом сфокусировано на получении высокочистого пентоксида ванадия и достижение крупномасштабного применения затруднительно из-за наличия значительных недостатков. Следовательно, достижение регулирования процесса хлорирования, улучшение степени прямого извлечения ванадия, уменьшение количества сбрасываемых отходов, получение тетраоксида ванадия восстановлением с высокой эффективностью и снижение потребления энергии при производстве путем разработки новых способа и технологии представляют собой ключевые факторы повышения экономичности технологии получения высокочистого тетраоксида ванадия способом хлорирования и содействия развитию в области, относящейся к новым энергетическим технологиям.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Принимая во внимание вышеописанную проблему, настоящее изобретение предлагает систему и способ получения порошка высокочистого тетраоксида ванадия, которые гарантируют хорошую селективность в низкотемпературном хлорировании, исключают производство большого количества загрязненных сточных вод и снижают потребление энергии при получении высокочистого тетраоксида ванадия и снижают операционные расходы. Для достижения данных целей настоящее изобретение основано на следующих технических решениях.
Настоящее изобретение предоставляет систему для производства порошка высокочистого тетраоксида ванадия, включающую в себя питающее устройство 1, псевдоожиженный слой 2 низкотемпературного хлорирования, устройство 3 для ректификации и очистки, псевдоожиженный слой 4 газофазного гидролиза, питающее устройство 5 для высокочистого пентоксида ванадия, псевдоожиженный слой 6 восстановления, промывающий абсорбер 7 отходящих газов, вытяжной вентилятор 8 и дымовую трубу 9;
где питающее устройство 1 включает в себя загрузочную воронку 1-1 для пентоксида ванадия промышленного сорта, шнековый питатель 1-2 для пентоксида ванадия промышленного сорта, загрузочную воронку 1-3 для порошка углерода и шнековый питатель 1-4 для порошка углерода;
псевдоожиженный слой 2 низкотемпературного хлорирования включает в себя питатель 2-1 при слое хлорирования, массу 2-2 псевдоожиженного слоя хлорирования, циклонный сепаратор 2-3 при слое хлорирования, теплообменник 2-4 дымового газа, конденсатор 2-5 дымового газа, кислотоупорный бак 2-6 при слое хлорирования и спиральное шлакоотводящее устройство 2-7 при слое хлорирования;
устройство 3 для ректификации и очистки включает в себя дистиллятор 3-1, ректификационную колонну 3-2, конденсатор 3-3 дистиллята, сборный бак 3-4 для флегмы, бак 3-5 для хранения кремнийсодержащего окситрихлорида ванадия, кислотоупорный бак 3-6 ректификационной секции, конденсатор 3-7 высокочистого окситрихлорида ванадия и бак 3-8 для хранения высокочистого окситрихлорида ванадия;
псевдоожиженный слой 4 газофазного гидролиза включает в себя воздухоочиститель 4-1 при слое гидролиза, газонагреватель 4-2 при слое гидролиза, форсунку 4-3 для окситрихлорида ванадия, массу 4-4 псевдоожиженного слоя газофазного гидролиза, абсорбер 4-5 отходящего газа хлористоводородной кислоты и отводящее устройство 4-6 высокочистого пентоксида ванадия;
питающее устройство 5 для высокочистого пентоксида ванадия включает в себя загрузочную воронку 5-1 для высокочистого пентоксида ванадия и шнековый питатель 5-2 для высокочистого пентоксида ванадия;
псевдоожиженный слой 6 восстановления включает в себя очиститель 6-1 газообразного азота при слое восстановления, газонагреватель 6-2 при слое восстановления, питатель 6-3 при слое восстановления, массу 6-4 псевдоожиженного слоя восстановления, циклонный сепаратор 6-5 при слое восстановления и загрузочную воронку 6-6 для высокочистого тетраоксида ванадия;
где питающий вывод на дне загрузочной воронки 1-1 для пентоксида ванадия промышленного сорта соединен с питающим вводом шнекового питателя 1-2 для пентоксида ванадия промышленного сорта; питающий вывод на дне загрузочной воронки 1-3 для порошка углерода соединен с питающим вводом шнекового питателя 1-4 для порошка углерода; и как питающий вывод шнекового питателя 1-2 для пентоксида ванадия промышленного сорта, так и питающий вывод шнекового питателя 1-4 для порошка углерода соединены с питающим вводом питателя 2-1 при слое хлорирования посредством трубопровода;
питающее выпускное отверстие питателя 2-1 при слое хлорирования соединено с питающим вводом в верхней части массы 2-2 псевдоожиженного слоя хлорирования посредством трубопровода; газоввод на дне питателя 2-1 при слое хлорирования соединен с главной трубой источника газообразного азота посредством трубопровода; циклонный сепаратор 2-3 при слое хлорирования предусмотрен в центре верхней части секции расширения массы 2-2 псевдоожиженного слоя хлорирования; газовывод в верхней части циклонного сепаратора 2-3 при слое хлорирования соединен с вводом горячего дымового газа теплообменника 2-4 дымового газа посредством трубопровода; вывод холодного дымового газа теплообменника 2-4 дымового газа соединен с газовводом конденсатора 2-5 дымового газа посредством трубопровода; газовывод конденсатора 2-5 дымового газа соединен с газовводом кислотоупорного бака 2-6 при слое хлорирования посредством трубопровода; газовывод кислотоупорного бака 2-6 при слое хлорирования соединен с газовводом промывающего абсорбера 7 отходящих газов посредством трубопровода; выпускное отверстие для шлака в нижней части массы 2-2 псевдоожиженного слоя хлорирования соединено с питающим вводом спирального шлакоотводящего устройства 2-7 при слое хлорирования посредством трубопровода; газоввод на дне массы 2-2 псевдоожиженного слоя хлорирования соединен с выводом горячего газа теплообменника 2-4 дымового газа посредством трубопровода; и ввод холодного газа теплообменника 2-4 дымового газа соединен посредством трубопроводов, соответственно, с главной трубой источника газообразного хлора, главной трубой источника газообразного азота и главной трубой источника сжатого воздуха;
вывод жидкости на дне конденсатора 2-5 дымового газа соединен с питающим вводом ректификационной колонны 3-2 посредством трубопровода; вывод пара дистиллятора 3-1 соединен с вводом пара ректификационной колонны 3-2 посредством трубопровода; обратный ввод дистиллятора 3-1 соединен с выводом флегмы на дне ректификационной колонны 3-2 посредством трубопровода; газовывод в верхней части ректификационной колонны 3-2 соединен с газовводом конденсатора 3-3 дистиллята посредством трубопровода; вывод жидкости конденсатора 3-3 дистиллята соединен с вводом жидкости сборного бака 3-4 для флегмы посредством трубопровода; вывод флегмы сборного бака 3-4 для флегмы соединен с вводом флегмы в верхней части ректификационной колонны 3-2 посредством трубопровода; питающее выпускное отверстие сборного бака 3-4 для флегмы соединено с вводом бака 3-5 для хранения кремнийсодержащего окситрихлорида ванадия посредством трубопровода; вывод отходящего газа бака 3-5 для хранения кремнийсодержащего окситрихлорида ванадия соединен с газовводом кислотоупорного бака 3-6 ректификационной секции посредством трубопровода; газовывод кислотоупорного бака 3-6 ректификационной секции соединен с газовводом промывающего абсорбера 7 отходящих газов посредством трубопровода; вывод ректификата ректификационной колонны 3-2 соединен с газовводом конденсатора 3-7 высокочистого окситрихлорида ванадия посредством трубопровода; вывод жидкости конденсатора 3-7 высокочистого окситрихлорида ванадия соединен с вводом жидкости бака 3-8 для хранения высокочистого окситрихлорида ванадия посредством трубопровода; и донный вывод предусмотрен на дне дистиллятора 3-1;
газоввод воздухоочистителя 4-1 при слое гидролиза соединен с главной трубой сжатого воздуха посредством трубопровода; газовывод воздухоочистителя 4-1 при слое гидролиза соединен, соответственно, с газовводом газонагревателя 4-2 при слое гидролиза, газовводом форсунки 4-3 для окситрихлорида ванадия и газовводом на дне отводящего устройства 4-6 высокочистого пентоксида ванадия посредством трубопроводов; ввод для поддерживающего горение потока воздуха форсунки горения и ввод для топлива газонагревателя 4-2 при слое гидролиза соединены, соответственно, с главной трубой сжатого воздуха и главной трубой подачи топлива посредством трубопроводов; газоввод газонагревателя 4-2 при слое гидролиза соединен с главной трубой ультрачистой воды посредством трубопровода; газовывод газонагревателя 4-2 при слое гидролиза соединен с газовводом на дне массы 4-4 псевдоожиженного слоя газофазного гидролиза посредством трубопровода; вывод жидкости бака 3-8 для хранения высокочистого окситрихлорида ванадия соединен с вводом окситрихлорида ванадия форсунки 4-3 для окситрихлорида ванадия посредством трубопровода; газовывод в верхней части секции расширения массы 4-4 псевдоожиженного слоя газофазного гидролиза соединен с газовводом абсорбера 4-5 отходящего газа хлористоводородной кислоты посредством трубопровода; вывод для раствора хлористоводородной кислоты предусмотрен на дне абсорбера 4-5 отходящего газа хлористоводородной кислоты; газовывод абсорбера 4-5 отходящего газа хлористоводородной кислоты соединен с газовводом промывающего абсорбера 7 отходящих газов посредством трубопровода; питающий вывод в верхней части массы 4-4 псевдоожиженного слоя газофазного гидролиза соединен с питающим вводом отводящего устройства 4-6 высокочистого пентоксида ванадия посредством трубопровода; и питающее выпускное отверстие отводящего устройства 4-6 высокочистого пентоксида ванадия соединено с питающим вводом загрузочной воронки 5-1 высокочистого пентоксида ванадия посредством трубопровода;
питающий вывод на дне загрузочной воронки 5-1 для высокочистого пентоксида ванадия соединен с питающим вводом шнекового питателя 5-2 для высокочистого пентоксида ванадия; и питающее выпускное отверстие шнекового питателя 5-2 для высокочистого пентоксида ванадия соединено с питающим вводом питателя 6-3 при слое восстановления посредством трубопровода;
газоввод очистителя 6-1 газообразного азота при слое восстановления соединен с главной трубой источника газообразного азота посредством трубопровода; газовывод очистителя 6-1 газообразного азота при слое восстановления соединен, соответственно, с газовводом газонагревателя 6-2 при слое восстановления и газовводом на дне питателя 6-3 при слое восстановления посредством трубопроводов; ввод для поддерживающего горение потока воздуха форсунки горения и ввод для топлива газонагревателя 6-2 при слое восстановления соединены, соответственно, с главной трубой сжатого воздуха и главной трубой подачи топлива посредством трубопроводов; газоввод газонагревателя 6-2 при слое восстановления соединен с главной трубой высокочистого водорода посредством трубопровода; газовывод газонагревателя 6-2 при слое восстановления соединен с газовводом на дне массы 6-4 псевдоожиженного слоя восстановления посредством трубопровода; питающее выпускное отверстие питателя 6-3 при слое восстановления соединено с питающим вводом в нижней части массы 6-4 псевдоожиженного слоя восстановления посредством трубопровода; циклонный сепаратор 6-5 при слое восстановления предусмотрен в центре верхней части секции расширения псевдоожиженного слоя 6-4 восстановления; газовывод циклонного сепаратора 6-5 при слое восстановления соединен с установкой обработки отходящего газа посредством трубопровода; и питающее выпускное отверстие в верхней части массы 6-4 псевдоожиженного слоя восстановления соединено с питающим вводом загрузочной воронки 6-6 для высокочистого тетраоксида ванадия посредством трубопровода;
газовывод промывающего абсорбера 7 отходящих газов соединен с газовводом вытяжного вентилятора 8 посредством трубопровода; и газовывод вытяжного вентилятора 8 соединен с газовводом на дне дымовой трубы 9 посредством трубопровода.
Настоящее изобретение дополнительно предоставляет способ получения порошка высокочистого тетраоксида ванадия, основанный на вышеописанной системе, включающий в себя следующие стадии:
обеспечение возможности одновременного поступления порошка пентоксида ванадия промышленного сорта в загрузочной воронке 1-1 для пентоксида ванадия промышленного сорта и порошка углерода в загрузочной воронке 1-3 для порошка углерода в питатель 2-1 при слое хлорирования посредством соответственно шнекового питателя 1-2 для пентоксида ванадия промышленного сорта и шнекового питателя 1-4 для порошка углерода и смешивания в нем, а затем поступления в массу 2-2 псевдоожиженного слоя хлорирования; обеспечение возможности предварительного нагрева газообразного хлора из главной трубы источника газообразного хлора, газообразного азота из главной трубы источника газообразного азота и воздуха из главной трубы сжатого воздуха посредством теплового обмена с дымовым газом хлорирования посредством теплообменника 2-4 дымового газа, а затем поступления в массу 2-2 псевдоожиженного слоя хлорирования, чтобы обеспечить возможность поддержания пентоксида ванадия, порошка углерода и других порошкообразных материалов в псевдоожиженном состоянии и их химического реагирования, где воздух обеспечивает сгорание части порошка углерода, что предоставляет тепло для поддержания температуры псевдоожиженного слоя, а газообразный хлор и порошок углерода функционируют совместно, приводя к хлорированию пентоксида ванадия и малого количества примесей с образованием хлорированных остатков и дымового газа хлорирования, богатого окситрихлоридом ванадия; поочередное отведение хлорированных остатков через отверстие для выгрузки шлака в нижней части массы 2-2 псевдоожиженного слоя хлорирования и спиральное шлакоотводящее устройство 2-7 при слое хлорирования; и обеспечение возможности воздействия на дымовой газ хлорирования обработки по удалению пыли посредством циклонного сепаратора 2-3 при слое хлорирования и возврата в массу псевдоожиженного слоя хлорирования, а затем предварительного охлаждения посредством теплообменника 2-4 дымового газа и поступления в конденсатор 2-5 дымового газа, так что в нем окситрихлорид ванадия конденсируется с образованием жидкости сырого окситрихлорида ванадия, а остающийся отходящий газ поступает в промывающий абсорбер 7 отходящих газов через кислотоупорный бак 2-6 при слое хлорирования;
обеспечение возможности поступления жидкости сырого окситрихлорида ванадия, сформированной конденсатором 2-5 дымового газа, в ректификационную колонну 3-2 и дистиллятор 3-1 для воздействия на нее операции ректификации для того, чтобы получить богатый ванадием отход, богатый высококипящей примесью, пар кремнийсодержащего окситрихлорида ванадия, богатый низкокипящими примесями, и пар высокочистого окситрихлорида ванадия, где богатый ванадием отход используют для последующего извлечения ванадия; конденсацию пара кремнийсодержащего окситрихлорида ванадия в жидкость посредством конденсатора 3-3 дистиллята, где часть жидкости возвращается в ректификационную колонну 3-2 через сборный бак 3-4 для флегмы, а остающаяся жидкость поступает в бак 3-5 для хранения кремнийсодержащего окситрихлорида ванадия; транспортировку отходящего газа, произведенного в баке 3-5 для хранения кремнийсодержащего окситрихлорида ванадия в промывающий абсорбер 7 отходящих газов через кислотоупорный бак 3-6 ректификационной секции, где кремнийсодержащий окситрихлорид ванадия можно использовать в области химической технологии, такой как область катализа; и конденсацию пара высокочистого окситрихлорида ванадия в жидкость посредством конденсатора 3-7 высокочистого окситрихлорида ванадия и обеспечение возможности поступления жидкости в бак 3-8 для хранения высокочистого окситрихлорида ванадия;
обеспечение возможности переноса высокочистого окситрихлорида ванадия в баке 3-8 для хранения высокочистого окситрихлорида ванадия очищенным воздухом из воздухоочистителя 4-1 при слое гидролиза в массу 4-4 псевдоожиженного слоя газофазного гидролиза посредством форсунки 4-3 для окситрихлорида ванадия; предварительный нагрев ультрачистой воды и очищенного воздуха нагревателем 4-2 при слое гидролиза, а затем их транспортировку в массу 4-4 псевдоожиженного слоя газофазного гидролиза для того, чтобы поддержать порошкообразный материал в псевдоожиженном состоянии и подвергнуть окситрихлорид ванадия гидролизу с образованием порошка высокочистого пентоксида ванадия и дымового газа гидролиза, богатого хлоридом водорода, где порошок высокочистого пентоксида ванадия переносят в загрузочную воронку 5-1 для высокочистого пентоксида ванадия после отведения отводящим устройством 4-6 при слое гидролиза и дымовой газ гидролиза подвергают операции удаления пыли посредством секции расширения массы 4-4 псевдоожиженного слоя газофазного гидролиза, а затем он поступает в абсорбер 4-5 отходящего газа хлористоводородной кислоты для абсорбционной обработки с формированием побочного продукта в виде раствора хлористоводородной кислоты, а отходящий газ абсорбции поступает на обработку в промывающий абсорбер 7 отходящих газов для обработки; и транспортировку отходящего газа, отведенного из промывающего абсорбера 7 отходящих газов после абсорбционной обработки щелочным раствором, в дымовую трубу 9 для последующего сброса через вытяжной вентилятор 8;
обеспечение возможности поочередного поступления высокочистого пентоксида ванадия в загрузочной воронке 5-1 для высокочистого пентоксида ванадия в массу 6-4 псевдоожиженного слоя восстановления через шнековый питатель 5-2 для высокочистого пентоксида ванадия и питатель 6-3 при слое восстановления; очистку газообразного азота из главной трубы источника газообразного азота очистителем 6-1 газообразного азота при слое восстановления, а затем обеспечение возможности смешения газообразного азота с высокочистым газообразным водородом и предварительного нагрева газонагревателем 6-2 при слое восстановления, в который тепло подводится через сжигание топлива, а затем транспортировки в массу 6-4 псевдоожиженного слоя восстановления для того, чтобы поддержать материал порошка высокочистого пентоксида ванадия в псевдоожиженном состоянии и подвергнуть данный материал в форме порошка восстановлению, чтобы получить порошок высокочистого тетраоксида ванадия и восстановленный дымовой газ, где высокочистый тетраоксид ванадия поступает в загрузочную воронку для высокочистого тетраоксида ванадия через питающее выпускное отверстие в верхней части массы 6-4 псевдоожиженного слоя восстановления, и восстановленный дымовой газ подвергают обработке по удалению пыли посредством циклонного сепаратора 6-5 при слое восстановления, а затем транспортируют в установку обработки отходящего газа для обработки.
Первая особенность настоящего изобретения заключается в том, что: в массе 2-2 псевдоожиженного слоя хлорирования количество добавленного порошка углерода в способе хлорирования составляет 10%-20% массы порошка пентоксида ванадия промышленного сорта; и при хлорировании рабочая температура составляет 300-500°C и среднее время пребывания порошка составляет 30-80 мин.
Вторая особенность настоящего изобретения заключается в том, что: в ректификационной колонне 3-2 число тарелок в ректификационной секции составляет 5-10, а число тарелок в отпаривающей секции составляет 10-20 при ректификационной операции; и при ректификационной операции флегмовое число (то есть отношение количества флегмы в верхней части колонны к количеству отводимого материала) поддерживают равным 15-40.
Третья особенность настоящего изобретения заключается в том, что: в массе 4-4 псевдоожиженного слоя газофазного гидролиза высокочистый пентоксид ванадия непосредственно получается в результате воздействия на высокочистый окситрихлорид ванадия газофазного гидролиза, и при газофазном гидролизе рабочая температура составляет 160-600°C и массовое отношение водяного пара к окситрихлориду ванадия составляет 1,2-2,0.
Четвертая особенность настоящего изобретения заключается в том, что: рабочая температура при восстановлении составляет 350-650°C, чистота высокочистого газообразного водорода составляет 4N-6N, объемная доля газообразного водорода в смешанном газе из подаваемых газообразного азота и высокочистого газообразного водорода составляет 20%-80%, и среднее время пребывания порошка составляет 15-75 мин.
Чистота порошка высокочистого тетраоксида ванадия, полученного настоящим изобретением, превышает 4N. По сравнению с предшествующим уровнем техники настоящее изобретение обеспечивает следующие отличительные преимущества:
(1) Посредством теплообмена между хлорирующим газом и дымовым газом хлорирования достигается предварительный нагрев хлорирующего газа, тогда как дымовой газ охлаждается, что приводит к более однородному распределению температуры в реакторе хлорирования, тем самым действенно улучшая эффективность низкотемпературного хлорирования ванадиевого сырья.
(2) Добавлением подходящего количества воздуха для обеспечения сгорания части порошка углерода реализуются сбалансированные подведение тепла и регулировка температуры в ходе хлорирования, тем самым стабилизируя рабочую температуру хлорирования, повышая эффективность реакции хлорирования, гарантируя хорошую селективность хлорирования и устраняя побочные реакции, такие как генерация тетрахлорида ванадия.
(3) Транспортировкой окситрихлорида ванадия, который очищен ректификацией, в псевдоожиженный слой газофазного гидролиза посредством форсунки для проведения гидролиза окситрихлорида ванадия получают порошок пентоксида ванадия и хлористоводородную кислоту в качестве побочного продукта. По сравнению с традиционным гидролитическим осаждением можно эффективно избежать производства большого количества ванадийсодержащих сточных вод.
(4) Воздух, который переносит водяной пар, предварительно нагревают газовым нагревателем, а затем он поступает в псевдоожиженный слой газофазного гидролиза для того, чтобы осуществить подведение тепла и водяного пара.
(5) Посредством восстановления водородом в псевдоожиженном слое действенно улучшается эффективность восстановления пентоксида ванадия и непосредственно получают порошок высокочистого тетраоксида ванадия, необходимый для полностью ванадиевого проточного редокс-аккумулятора.
Настоящее изобретение обеспечивает преимущества благоприятной приспосабливаемости к сырью, хорошей селективности при низкотемпературном хлорировании, отсутствия сброса загрязненных сточных вод, низкого энергопотребления при производстве и низких операционных затрат, стабильного качества продукта и так далее, и подходит для крупномасштабного промышленного получения порошка высокочистого тетраоксида ванадия с чистотой более 4N с хорошими экономической эффективностью и общественными полезными эффектами.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Прилагаемый чертеж использован для обеспечения дополнительной иллюстрации настоящего изобретения и составляет часть описания. Он использован для пояснения настоящего изобретения совместно с примерами настоящего изобретения, но не для ограничения настоящего изобретения.
На Фиг. 1 представлена схематичная диаграмма, иллюстрирующая конфигурацию системы для получения порошка высокочистого тетраоксида ванадия по настоящему изобретению.
ССЫЛОЧНЫЕ ПОЗИЦИИ
1 Питающее устройство
1-1 Загрузочная воронка для пентоксида ванадия промышленного сорта
1-2 Шнековый питатель для пентоксида ванадия промышленного сорта
1-3 Загрузочная воронка для порошка углерода
1-4 Шнековый питатель для порошка углерода
2 Псевдоожиженный слой низкотемпературного хлорирования
2-1 Питатель при слое хлорирования
2-2 Масса псевдоожиженного слоя хлорирования
2-3 Циклонный сепаратор при слое хлорирования
2-4 Теплообменник дымового газа
2-5 Конденсатор дымового газа
2-6 Кислотоупорный бак при слое хлорирования
2-7 Спиральное шлакоотводящее устройство при слое хлорирования
3 Устройство для ректификации и очистки
3-1 Дистиллятор
3-2 Ректификационная колонна
3-3 Конденсатор дистиллята
3-4 Сборный бак для флегмы
3-5 Бак для хранения кремнийсодержащего окситрихлорида ванадия
3-6 Кислотоупорный бак ректификационной секции
3-7 Конденсатор высокочистого окситрихлорида ванадия
3-8 Бак для хранения высокочистого окситрихлорида ванадия
4 Псевдоожиженный слой газофазного гидролиза
4-1 Воздухоочиститель при слое гидролиза
4-2 Газонагреватель при слое гидролиза
4-3 Форсунка для окситрихлорида ванадия
4-4 Масса псевдоожиженного слоя газофазного гидролиза
4-5 Абсорбер отходящего газа хлористоводородной кислоты
4-6 Отводящее устройство 4-6 высокочистого пентоксида ванадия
5 Питающее устройство для высокочистого пентоксида ванадия
5-1 Загрузочная воронка для высокочистого пентоксида ванадия
5-2 Шнековый питатель для высокочистого пентоксида ванадия
6 Псевдоожиженный слой восстановления
6-1 Очиститель газообразного азота при слое восстановления
6-2 Газонагреватель при слое восстановления
6-3 Питатель при слое восстановления
6-4 Масса псевдоожиженного слоя восстановления
6-5 Циклонный сепаратор при слое восстановления
6-6 Загрузочная воронка для высокочистого тетраоксида ванадия
7 Промывающий абсорбер отходящих газов
8 Вытяжной вентилятор
9 Дымовая труба
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Для того чтобы прояснить цель, техническое решение и преимущества настоящего изобретения, в примерах настоящего изобретения техническое решение будет описано ниже ясно и полностью со ссылкой на прилагаемый чертеж примеров настоящего изобретения. Очевидно, описанные примеры представляют собой лишь часть примеров настоящего изобретения, а не все примеры. Стоит отметить, что примеры использованы лишь для иллюстрации технического решения настоящего изобретения, а не ограничения настоящего изобретения. На Фиг. 1 представлена схематичная диаграмма, иллюстрирующая систему производства порошка высокочистого тетраоксида ванадия по настоящему изобретению.
Если обратиться к Фиг. 1, то система для производства порошка высокочистого тетраоксида ванадия, использованная в данном примере, включает в себя питающее устройство 1, псевдоожиженный слой 2 низкотемпературного хлорирования, устройство 3 для ректификации и очистки, псевдоожиженный слой 4 газофазного гидролиза, питающее устройство 5 для высокочистого пентоксида ванадия, псевдоожиженный слой 6 восстановления, промывающий абсорбер 7 отходящих газов, вытяжной вентилятор 8 и дымовую трубу 9;
где питающее устройство 1 включает в себя загрузочную воронку 1-1 для пентоксида ванадия промышленного сорта, шнековый питатель 1-2 для пентоксида ванадия промышленного сорта, загрузочную воронку 1-3 для порошка углерода и шнековый питатель 1-4 для порошка углерода;
псевдоожиженный слой 2 низкотемпературного хлорирования включает в себя питатель 2-1 при слое хлорирования, массу 2-2 псевдоожиженного слоя хлорирования, циклонный сепаратор 2-3 при слое хлорирования, теплообменник 2-4 дымового газа, конденсатор 2-5 дымового газа, кислотоупорный бак 2-6 при слое хлорирования и спиральное шлакоотводящее устройство 2-7 при слое хлорирования;
устройство 3 для ректификации и очистки включает в себя дистиллятор 3-1, ректификационную колонну 3-2, конденсатор 3-3 дистиллята, сборный бак 3-4 для флегмы, бак 3-5 для хранения кремнийсодержащего окситрихлорида ванадия, кислотоупорный бак 3-6 ректификационной секции, конденсатор 3-7 высокочистого окситрихлорида ванадия и бак 3-8 для хранения высокочистого окситрихлорида ванадия;
псевдоожиженный слой 4 газофазного гидролиза включает в себя воздухоочиститель 4-1 при слое гидролиза, газонагреватель 4-2 при слое гидролиза, форсунку 4-3 для окситрихлорида ванадия, массу 4-4 псевдоожиженного слоя газофазного гидролиза, абсорбер 4-5 отходящего газа хлористоводородной кислоты и отводящее устройство 4-6 высокочистого пентоксида ванадия;
питающее устройство 5 для высокочистого пентоксида ванадия включает в себя загрузочную воронку 5-1 для высокочистого пентоксида ванадия и шнековый питатель 5-2 для высокочистого пентоксида ванадия;
псевдоожиженный слой 6 восстановления включает в себя очиститель 6-1 газообразного азота при слое восстановления, газонагреватель 6-2 при слое восстановления, питатель 6-3 при слое восстановления, массу 6-4 псевдоожиженного слоя восстановления, циклонный сепаратор 6-5 при слое восстановления и загрузочную воронку 6-6 для высокочистого тетраоксида ванадия;
где питающий вывод на дне загрузочной воронки 1-1 для пентоксида ванадия промышленного сорта соединен с питающим вводом шнекового питателя 1-2 для пентоксида ванадия промышленного сорта; питающий вывод на дне загрузочной воронки 1-3 для порошка углерода соединен с питающим вводом шнекового питателя 1-4 для порошка углерода; и как питающий вывод шнекового питателя 1-2 для пентоксида ванадия промышленного сорта, так и питающий вывод шнекового питателя 1-4 для порошка углерода соединены с питающим вводом питателя 2-1 при слое хлорирования посредством трубопровода;
питающее выпускное отверстие питателя 2-1 при слое хлорирования соединено с питающим вводом в верхней части массы 2-2 псевдоожиженного слоя хлорирования посредством трубопровода; газоввод на дне питателя 2-1 при слое хлорирования соединен с главной трубой источника газообразного азота посредством трубопровода; циклонный сепаратор 2-3 при слое хлорирования предусмотрен в центре верхней части секции расширения массы 2-2 псевдоожиженного слоя хлорирования; газовывод в верхней части циклонного сепаратора 2-3 при слое хлорирования соединен с вводом горячего дымового газа теплообменника 2-4 дымового газа посредством трубопровода; вывод холодного дымового газа теплообменника 2-4 дымового газа соединен с газовводом конденсатора 2-5 дымового газа посредством трубопровода; газовывод конденсатора 2-5 дымового газа соединен с газовводом кислотоупорного бака 2-6 при слое хлорирования посредством трубопровода; газовывод кислотоупорного бака 2-6 при слое хлорирования соединен с газовводом промывающего абсорбера 7 отходящих газов посредством трубопровода; выпускное отверстие для шлака в нижней части массы 2-2 псевдоожиженного слоя хлорирования соединено с питающим вводом спирального шлакоотводящего устройства 2-7 при слое хлорирования посредством трубопровода; газоввод на дне массы 2-2 псевдоожиженного слоя хлорирования соединен с выводом горячего газа теплообменника 2-4 дымового газа посредством трубопровода; и ввод холодного газа теплообменника 2-4 дымового газа соединен посредством трубопроводов, соответственно, с главной трубой источника газообразного хлора, главной трубой источника газообразного азота и главной трубой источника сжатого воздуха;
вывод жидкости на дне конденсатора 2-5 дымового газа соединен с питающим вводом ректификационной колонны 3-2 посредством трубопровода; вывод пара дистиллятора 3-1 соединен с вводом пара ректификационной колонны 3-2 посредством трубопровода; обратный ввод дистиллятора 3-1 соединен с выводом флегмы на дне ректификационной колонны 3-2 посредством трубопровода; газовывод в верхней части ректификационной колонны 3-2 соединен с газовводом конденсатора 3-3 дистиллята посредством трубопровода; вывод жидкости конденсатора 3-3 дистиллята соединен с вводом жидкости сборного бака 3-4 для флегмы посредством трубопровода; вывод флегмы сборного бака 3-4 для флегмы соединен с вводом флегмы в верхней части ректификационной колонны 3-2 посредством трубопровода; питающее выпускное отверстие сборного бака 3-4 для флегмы соединено с вводом бака 3-5 для хранения кремнийсодержащего окситрихлорида ванадия посредством трубопровода; вывод отходящего газа бака 3-5 для хранения кремнийсодержащего окситрихлорида ванадия соединен с газовводом кислотоупорного бака 3-6 ректификационной секции посредством трубопровода; газовывод кислотоупорного бака 3-6 ректификационной секции соединен с газовводом промывающего абсорбера 7 отходящих газов посредством трубопровода; вывод ректификата ректификационной колонны 3-2 соединен с газовводом конденсатора 3-7 высокочистого окситрихлорида ванадия посредством трубопровода; вывод жидкости конденсатора 3-7 высокочистого окситрихлорида ванадия соединен с вводом жидкости бака 3-8 для хранения высокочистого окситрихлорида ванадия посредством трубопровода; и донный вывод предусмотрен на дне дистиллятора 3-1;
газоввод воздухоочистителя 4-1 при слое гидролиза соединен с главной трубой сжатого воздуха посредством трубопровода; газовывод воздухоочистителя 4-1 при слое гидролиза соединен, соответственно, с газовводом газонагревателя 4-2 при слое гидролиза, газовводом форсунки 4-3 для окситрихлорида ванадия и газовводом на дне отводящего устройства 4-6 высокочистого пентоксида ванадия посредством трубопроводов; ввод для поддерживающего горение потока воздуха форсунки горения и ввод для топлива газонагревателя 4-2 при слое гидролиза соединены, соответственно, с главной трубой сжатого воздуха и главной трубой подачи топлива посредством трубопроводов; газоввод газонагревателя 4-2 при слое гидролиза соединен с главной трубой ультрачистой воды посредством трубопровода; газовывод газонагревателя 4-2 при слое гидролиза соединен с газовводом на дне массы 4-4 псевдоожиженного слоя газофазного гидролиза посредством трубопровода; вывод жидкости бака 3-8 для хранения высокочистого окситрихлорида ванадия соединен с вводом окситрихлорида ванадия форсунки 4-3 для окситрихлорида ванадия посредством трубопровода; газовывод в верхней части секции расширения массы 4-4 псевдоожиженного слоя газофазного гидролиза соединен с газовводом абсорбера 4-5 отходящего газа хлористоводородной кислоты посредством трубопровода; вывод для раствора хлористоводородной кислоты предусмотрен на дне абсорбера 4-5 отходящего газа хлористоводородной кислоты; газовывод абсорбера 4-5 отходящего газа хлористоводородной кислоты соединен с газовводом промывающего абсорбера 7 отходящих газов посредством трубопровода; питающий вывод в верхней части массы 4-4 псевдоожиженного слоя газофазного гидролиза соединен с питающим вводом отводящего устройства 4-6 высокочистого пентоксида ванадия посредством трубопровода; и питающее выпускное отверстие отводящего устройства 4-6 высокочистого пентоксида ванадия соединено с питающим вводом загрузочной воронки 5-1 высокочистого пентоксида ванадия посредством трубопровода;
питающий вывод на дне загрузочной воронки 5-1 для высокочистого пентоксида ванадия соединен с питающим вводом шнекового питателя 5-2 для высокочистого пентоксида ванадия; и питающее выпускное отверстие шнекового питателя 5-2 для высокочистого пентоксида ванадия соединено с питающим вводом питателя 6-3 при слое восстановления посредством трубопровода;
газоввод очистителя 6-1 газообразного азота при слое восстановления соединен с главной трубой источника газообразного азота посредством трубопровода; газовывод очистителя 6-1 газообразного азота при слое восстановления соединен, соответственно, с газовводом газонагревателя 6-2 при слое восстановления и газовводом на дне питателя 6-3 при слое восстановления посредством трубопроводов; ввод для поддерживающего горение потока воздуха форсунки горения и ввод для топлива газонагревателя 6-2 при слое восстановления соединены, соответственно, с главной трубой сжатого воздуха и главной трубой подачи топлива посредством трубопроводов; газоввод газонагревателя 6-2 при слое восстановления соединен с главной трубой высокочистого водорода посредством трубопровода; газовывод газонагревателя 6-2 при слое восстановления соединен с газовводом на дне массы 6-4 псевдоожиженного слоя восстановления посредством трубопровода; питающее выпускное отверстие питателя 6-3 при слое восстановления соединено с питающим вводом в нижней части массы 6-4 псевдоожиженного слоя восстановления посредством трубопровода; циклонный сепаратор 6-5 при слое восстановления предусмотрен в центре верхней части секции расширения псевдоожиженного слоя 6-4 восстановления; газовывод циклонного сепаратора 6-5 при слое восстановления соединен с установкой обработки отходящего газа посредством трубопровода; и питающее выпускное отверстие в верхней части массы 6-4 псевдоожиженного слоя восстановления соединено с питающим вводом загрузочной воронки 6-6 для высокочистого тетраоксида ванадия посредством трубопровода;
газовывод промывающего абсорбера 7 отходящих газов соединен с газовводом вытяжного вентилятора 8 посредством трубопровода; и газовывод вытяжного вентилятора 8 соединен с газовводом на дне дымовой трубы 9 посредством трубопровода.
Вышеописанную систему используют в данном примере для получения порошка высокочистого тетраоксида ванадия. Конкретный способ включает в себя следующие стадии. Порошок пентоксида ванадия промышленного сорта в загрузочной воронке 1-1 для пентоксида ванадия промышленного сорта и порошок углерода в загрузочной воронке 1-3 для порошка углерода одновременно поступают в питатель 2-1 при слое хлорирования посредством соответственно шнекового питателя 1-2 для пентоксида ванадия промышленного сорта и шнекового питателя 1-4 для порошка углерода и смешиваются в нем, а затем поступают в массу 2-2 псевдоожиженного слоя хлорирования; предварительно нагревают газообразный хлор из главной трубы источника газообразного хлора, газообразный азот из главной трубы источника газообразного азота и воздуха из главной трубы сжатого воздуха посредством теплового обмена с дымовым газом хлорирования посредством теплообменника 2-4 дымового газа, а затем они поступают в массу 2-2 псевдоожиженного слоя хлорирования для обеспечения возможности поддержания пентоксида ванадия, порошка углерода и других порошкообразных материалов в псевдоожиженном состоянии и их химического реагирования, где воздух обеспечивает сгорание части порошка углерода, что предоставляет тепло для поддержания температуры псевдоожиженного слоя, а газообразный хлор и порошок углерода функционируют совместно, приводя к хлорированию пентоксида ванадия и малого количества примесей с образованием хлорированных остатков и дымового газа хлорирования, богатого окситрихлоридом ванадия; хлорированные остатки поочередно отводят через отверстие для отведения шлака в нижней части массы 2-2 псевдоожиженного слоя хлорирования и спиральное шлакоотводящее устройство 2-7 при слое хлорирования; и дымовой газ хлорирования подвергают обработке по удалению пыли посредством циклонного сепаратора 2-3 при слое хлорирования, и он возвращается в массу 2-2 псевдоожиженного слоя хлорирования, а затем его предварительно охлаждают посредством теплообменника 2-4 дымового газа и он поступает в конденсатор 2-5 дымового газа, так что в нем окситрихлорид ванадия конденсируется с образованием жидкости сырого окситрихлорида ванадия, а остающийся отходящий газ поступает в промывающий абсорбер 7 отходящих газов через кислотоупорный бак 2-6 при слое хлорирования;
жидкость сырого окситрихлорида ванадия, сформированная конденсатором 2-5 дымового газа, поступает в ректификационную колонну 3-2 и дистиллятор 3-1 для воздействия на нее операции ректификации для того, чтобы получить богатый ванадием отход, богатый высококипящими примесями, пар кремнийсодержащего окситрихлорида ванадия, богатый низкокипящими примесями, и пар высокочистого окситрихлорида ванадия, где богатый ванадием отход используют для последующего извлечения ванадия; пар кремнийсодержащего окситрихлорида ванадия конденсируют в жидкость посредством конденсатора 3-3 дистиллята, где часть жидкости возвращается в ректификационную колонну 3-2 через сборный бак 3-4 для флегмы, а остающаяся жидкость поступает в бак 3-5 для хранения кремнийсодержащего окситрихлорида ванадия; отходящий газ, произведенный в баке 3-5 для хранения кремнийсодержащего окситрихлорида ванадия, транспортируют в промывающий абсорбер 7 отходящих газов через кислотоупорный бак 3-6 ректификационной секции, где кремнийсодержащий окситрихлорид ванадия можно использовать в области химической технологии, такой как область катализа; и пар высокочистого окситрихлорида ванадия конденсируют в жидкость посредством конденсатора 3-7 высокочистого окситрихлорида ванадия, а затем она поступает в бак 3-8 для хранения высокочистого окситрихлорида ванадия;
высокочистый окситрихлорид ванадия в баке 3-8 для хранения высокочистого окситрихлорида ванадия переносится очищенным воздухом из воздухоочистителя 4- при слое гидролиза в массу 4-4 псевдоожиженного слоя газофазного гидролиза посредством форсунки 4-3 для окситрихлорида ванадия; ультрачистую воду и очищенный воздух предварительно нагревают газонагревателем 4-2 при слое гидролиза, а затем их транспортируют в массу 4-4 пседоожиженного слоя газофазного гидролиза для того, чтобы поддержать порошкообразный материал в псевдоожиженном состоянии и подвергнуть окситрихлорид ванадия гидролизу с образованием порошка высокочистого пентоксида ванадия и дымового газа гидролиза, богатого хлоридом водорода, где высокочистый пентоксид ванадия переносят в загрузочную воронку 5-1 для высокочистого пентоксида ванадия после отведения отводящим устройством 4-6 при слое гидролиза и дымовой газ гидролиза подвергают операции удаления пыли посредством секции расширения массы 4-4 псевдоожиженного слоя газофазного гидролиза, а затем он поступает в абсорбер 4-5 отходящего газа хлористоводородной кислоты для абсорбционной обработки с формированием побочного продукта в виде раствора хлористоводородной кислоты, а отходящий газ абсорбции поступает на обработку в промывающий абсорбер 7 отходящих газов для обработки; и отходящий газ, отведенный из промывающего абсорбера 7 отходящих газов после абсорбционной обработки щелочным раствором, транспортируют в дымовую трубу 9 для последующего сброса через вытяжной вентилятор 8;
высокочистый пентоксид ванадия в загрузочной воронке 5-1 для высокочистого пентоксида ванадия поступает в массу 6-4 псевдоожиженного слоя восстановления через шнековый питатель 5-2 для высокочистого пентоксида ванадия и питатель 6-3 при слое восстановления; газообразный азот из главной трубы источника газообразного азота очищается очистителем 6-1 газообразного азота при слое восстановления, а затем смешивается с высокочистым газообразным водородом и предварительно нагревается газонагревателем 6-2 при слое восстановления, в который тепло подводится через сжигание топлива, а затем транспортируется в массу 6-4 псевдоожиженного слоя восстановления для того, чтобы поддержать материал порошка высокочистого пентоксида ванадия в псевдоожиженном состоянии и подвергнуть данный материал в форме порошка восстановлению, чтобы получить порошок высокочистого тетраоксида ванадия и восстановленный дымовой газ, где высокочистый тетраоксид ванадия поступает в загрузочную воронку для высокочистого тетраоксида ванадия через питающее выпускное отверстие в верхней части массы 6-4 псевдоожиженного слоя восстановления, и восстановленный дымовой газ подвергают обработке по удалению пыли посредством циклонного сепаратора 6-5 при слое восстановления, а затем транспортируют в установку обработки отходящего газа для обработки.
В данном примере порошок пентоксида ванадия промышленного сорта использовали в качестве сырья и его химический состав показан в Таблице 1. Производительность составляет 80 кг/ч и продукт высокочистого тетраоксида ванадия получали низкотемпературным хлорированием, ректификацией окситрихлорида ванадия, газофазным гидролизом и восстановлением водородом.
Рабочие условия являются следующими: в массе 2-2 псевдоожиженного слоя хлорирования количество добавленного порошка углерода в способе низкотемпературного хлорирования составляет 10% массы порошка пентоксида ванадия промышленного сорта, а при хлорировании рабочая температура составляет 500°C и среднее время пребывания порошка составляет 30 мин.; в ректификационной колонне 3-2 число тарелок в ректификационной секции составляет 5 и число тарелок в отпаривающей секции составляет 10 при операции ректификации, а флегмовое число операции ректификации составляет 40; в массе 4-4 псевдоожиженного слоя газофазного гидролиза массовое отношение поданного водяного пара и окситрихлорида ванадия при газофазном гидролизе составляет 1,2, а рабочая температура при газофазном гидролизе составляет 600°C; в массе 6-4 псевдоожиженного слоя восстановления рабочая температура при восстановлении составляет 350°C, чистота использованного высокочистого газообразного водорода составляет 4N, объемная доля газообразного водорода в смешанном газе из подаваемых газообразного азота и высокочистого газообразного водорода составляет 20% и среднее время пребывания порошка составляет 75 мин. В таких рабочих условиях степень непосредственного извлечения ванадия достигала 83%, а чистота продукта высокочистого тетраоксида ванадия достигала 99,996 масс. % (4N6) и общее содержание ванадия составляло 58,7 масс. %.
Рабочие условия являются следующими: в массе 2-2 псевдоожиженного слоя хлорирования количество добавленного порошка углерода в способе низкотемпературного хлорирования составляет 20% массы порошка пентоксида ванадия промышленного сорта, а при хлорировании рабочая температура составляет 300°C и среднее время пребывания порошка составляет 80 мин.; в ректификационной колонне 3-2 число тарелок в ректификационной секции составляет 10 и число тарелок в отпаривающей секции составляет 20 при операции ректификации, а флегмовое число операции ректификации составляет 15; в массе 4-4 псевдоожиженного слоя газофазного гидролиза массовое отношение поданного водяного пара и окситрихлорида ванадия при газофазном гидролизе составляет 2,0, а рабочая температура при газофазном гидролизе составляет 160°C; в массе 6-4 псевдоожиженного слоя восстановления рабочая температура при восстановлении составляет 650°C, чистота использованного высокочистого газообразного водорода составляет 6N, объемная доля газообразного водорода в смешанном газе из подаваемых газообразного азота и высокочистого газообразного водорода составляет 80% и среднее время пребывания порошка составляет 15 мин. В таких рабочих условиях степень непосредственного извлечения ванадия достигала 85%, а чистота продукта высокочистого тетраоксида ванадия достигала 99,9995 масс. % (5N5) и общее содержание ванадия составляло 57,2 масс. %.
Подробности, которые подробно не проиллюстрированы в настоящем изобретении, относятся к хорошо известным в данной области технологиям.
Конечно, настоящее изобретение также может предусматривать разнообразные примеры. Согласно раскрытию настоящего изобретения специалисты в данной области могут внести разнообразные соответствующие изменения и модификации в пределах сущности и существа настоящего изобретения; однако все такие соответствующие изменения и модификации охватываются объемом охраны формулы настоящего изобретения.
Claims (25)
1. Система для производства порошка высокочистого тетраоксида ванадия, включающая в себя питающее устройство (1), псевдоожиженный слой (2) низкотемпературного хлорирования, устройство (3) для ректификации и очистки, псевдоожиженный слой (4) газофазного гидролиза, питающее устройство (5) для высокочистого пентоксида ванадия, псевдоожиженный слой (6) восстановления, промывающий абсорбер (7) отходящих газов, вытяжной вентилятор (8) и дымовую трубу (9);
где питающее устройство (1) включает в себя загрузочную воронку (1-1) для пентоксида ванадия промышленного сорта, шнековый питатель (1-2) для пентоксида ванадия промышленного сорта, загрузочную воронку (1-3) для порошка углерода и шнековый питатель (1-4) для порошка углерода;
псевдоожиженный слой (2) низкотемпературного хлорирования включает в себя питатель (2-1) при слое хлорирования, массу (2-2) псевдоожиженного слоя хлорирования, циклонный сепаратор (2-3) при слое хлорирования, теплообменник (2-4) дымового газа, конденсатор (2-5) дымового газа, кислотоупорный бак (2-6) при слое хлорирования и спиральное шлакоотводящее устройство (2-7) при слое хлорирования;
устройство (3) для ректификации и очистки включает в себя дистиллятор (3-1), ректификационную колонну (3-2), конденсатор (3-3) дистиллята, сборный бак (3-4) для флегмы, бак (3-5) для хранения кремний содержащего окситрихлорида ванадия, кислотоупорный бак (3-6) ректификационной секции, конденсатор (3-7) высокочистого окситрихлорида ванадия и бак (3-8) для хранения высокочистого окситрихлорида ванадия;
псевдоожиженный слой (4) газофазного гидролиза включает в себя воздухоочиститель (4-1) при слое гидролиза, газонагреватель (4-2) при слое гидролиза, форсунку (4-3) для окситрихлорида ванадия, массу (4-4) псевдоожиженного слоя газофазного гидролиза, абсорбер (4-5) отходящего газа хлористоводородной кислоты и отводящее устройство (4-6) высокочистого пентоксида ванадия;
питающее устройство (5) для высокочистого пентоксида ванадия включает в себя загрузочную воронку (5-1) для высокочистого пентоксида ванадия и шнековый питатель (5-2) для высокочистого пентоксида ванадия;
псевдоожиженный слой (6) восстановления включает в себя очиститель (6-1) газообразного азота при слое восстановления, газонагреватель (6-2) при слое восстановления, питатель (6-3) при слое восстановления, массу (6-4) псевдоожиженного слоя восстановления, циклонный сепаратор (6-5) при слое восстановления и загрузочную воронку (6-6) для высокочистого тетраоксида ванадия;
где питающий вывод на дне загрузочной воронки (1-1) для пентоксида ванадия промышленного сорта соединен с питающим вводом шнекового питателя (1-2) для пентоксида ванадия промышленного сорта; питающий вывод на дне загрузочной воронки (1-3) для порошка углерода соединен с питающим вводом шнекового питателя (1-4) для порошка углерода; и как питающий вывод шнекового питателя (1-2) для пентоксида ванадия промышленного сорта, так и питающий вывод шнекового питателя (1-4) для порошка углерода соединены с питающим вводом питателя (2-1) при слое хлорирования посредством трубопровода;
питающее выпускное отверстие питателя (2-1) при слое хлорирования соединено с питающим вводом в верхней части массы (2-2) псевдоожиженного слоя хлорирования посредством трубопровода; газоввод на дне питателя (2-1) при слое хлорирования соединен с главной трубой источника газообразного азота посредством трубопровода; циклонный сепаратор (2-3) при слое хлорирования предусмотрен в центре верхней части секции расширения массы (2-2) псевдоожиженного слоя хлорирования; газовывод в верхней части циклонного сепаратора (2-3) при слое хлорирования соединен с вводом горячего дымового газа теплообменника (2-4) дымового газа посредством трубопровода; вывод холодного дымового газа теплообменника (2-4) дымового газа соединен с газовводом конденсатора (2-5) дымового газа посредством трубопровода; газовывод конденсатора (2-5) дымового газа соединен с газовводом кислотоупорного бака (2-6) при слое хлорирования посредством трубопровода; газовывод кислотоупорного бака (2-6) при слое хлорирования соединен с газовводом промывающего абсорбера (7) отходящих газов посредством трубопровода; выпускное отверстие для шлака в нижней части массы (2-2) псевдоожиженного слоя хлорирования соединено с питающим вводом спирального шлакоотводящего устройства (2-7) при слое хлорирования посредством трубопровода; газоввод на дне массы (2-2) псевдоожиженного слоя хлорирования соединен с выводом горячего газа теплообменника (2-4) дымового газа посредством трубопровода; и ввод холодного газа теплообменника (2-4) дымового газа соединен посредством трубопроводов соответственно с главной трубой источника газообразного хлора, главной трубой источника газообразного азота и главной трубой источника сжатого воздуха;
вывод жидкости на дне конденсатора (2-5) дымового газа соединен с питающим вводом ректификационной колонны (3-2) посредством трубопровода; вывод пара дистиллятора (3-1) соединен с вводом пара ректификационной колонны (3-2) посредством трубопровода; обратный ввод дистиллятора (3-1) соединен с выводом флегмы на дне ректификационной колонны (3-2) посредством трубопровода; газовывод в верхней части ректификационной колонны (3-2) соединен с газовводом конденсатора (3-3) дистиллята посредством трубопровода; вывод жидкости конденсатора (3-3) дистиллята соединен с вводом жидкости сборного бака (3-4) для флегмы посредством трубопровода; вывод флегмы сборного бака (3-4) для флегмы соединен с вводом флегмы в верхней части ректификационной колонны (3-2) посредством трубопровода; питающее выпускное отверстие сборного бака (3-4) для флегмы соединено с вводом бака (3-5) для хранения кремнийсодержащего окситрихлорида ванадия посредством трубопровода; вывод отходящего газа бака (3-5) для хранения кремнийсодержащего окситрихлорида ванадия соединен с газовводом кислотоупорного бака (3-6) ректификационной секции посредством трубопровода; газовывод кислотоупорного бака (3-6) ректификационной секции соединен с газовводом промывающего абсорбера (7) отходящих газов посредством трубопровода; вывод ректификата ректификационной колонны (3-2) соединен с газовводом конденсатора (3-7) высокочистого окситрихлорида ванадия посредством трубопровода; вывод жидкости конденсатора (3-7) высокочистого окситрихлорида ванадия соединен с вводом жидкости бака (3-8) для хранения высокочистого окситрихлорида ванадия посредством трубопровода; и донный вывод предусмотрен на дне дистиллятора (3-1);
газоввод воздухоочистителя (4-1) при слое гидролиза соединен с главной трубой сжатого воздуха посредством трубопровода; газовывод воздухоочистителя (4-1) при слое гидролиза соединен соответственно с газовводом газонагревателя (4-2) при слое гидролиза, газовводом форсунки (4-3) для окситрихлорида ванадия и газовводом на дне отводящего устройства (4-6) высокочистого пентоксида ванадия посредством трубопроводов; ввод для поддерживающего горение потока воздуха форсунки горения и ввод для топлива газонагревателя (4-2) при слое гидролиза соединены соответственно с главной трубой сжатого воздуха и главной трубой подачи топлива посредством трубопроводов; газоввод газонагревателя (4-2) при слое гидролиза соединен с главной трубой ультрачистой воды посредством трубопровода; газовывод газонагревателя (4-2) при слое гидролиза соединен с газовводом на дне массы (4-4) псевдоожиженного слоя газофазного гидролиза посредством трубопровода; вывод жидкости бака (3-8) для хранения высокочистого окситрихлорида ванадия соединен с вводом окситрихлорида ванадия форсунки (4-3) для окситрихлорида ванадия посредством трубопровода; газовывод в верхней части секции расширения массы (4-4) псевдоожиженного слоя газофазного гидролиза соединен с газовводом абсорбера (4-5) отходящего газа хлористоводородной кислоты посредством трубопровода; вывод для раствора хлористоводородной кислоты предусмотрен на дне абсорбера (4-5) отходящего газа хлористоводородной кислоты; газовывод абсорбера (4-5) отходящего газа хлористоводородной кислоты соединен с газовводом промывающего абсорбера (7) отходящих газов посредством трубопровода; питающий вывод в верхней части массы (4-4) псевдоожиженного слоя газофазного гидролиза соединен с питающим вводом отводящего устройства (4-6) высокочистого пентоксида ванадия посредством трубопровода; и питающее выпускное отверстие отводящего устройства (4-6) высокочистого пентоксида ванадия соединено с питающим вводом загрузочной воронки (5-1) высокочистого пентоксида ванадия посредством трубопровода;
питающий вывод на дне загрузочной воронки (5-1) для высокочистого пентоксида ванадия соединен с питающим вводом шнекового питателя (5-2) для высокочистого пентоксида ванадия; и питающее выпускное отверстие шнекового питателя (5-2) для высокочистого пентоксида ванадия соединено с питающим вводом питателя (6-3) при слое восстановления посредством трубопровода;
газоввод очистителя (6-1) газообразного азота при слое восстановления соединен с главной трубой источника газообразного азота посредством трубопровода; газовывод очистителя (6-1) газообразного азота при слое восстановления соединен соответственно с газовводом газонагревателя (6-2) при слое восстановления и газовводом на дне питателя (6-3) при слое восстановления посредством трубопроводов; ввод для поддерживающего горение потока воздуха форсунки горения и ввод для топлива газонагревателя (6-2) при слое восстановления соединены соответственно с главной трубой сжатого воздуха и главной трубой подачи топлива посредством трубопроводов; газоввод газонагревателя (6-2) при слое восстановления соединен с главной трубой высокочистого водорода посредством трубопровода; газовывод газонагревателя (6-2) при слое восстановления соединен с газовводом на дне массы (6-4) псевдоожиженного слоя восстановления посредством трубопровода; питающее выпускное отверстие питателя (6-3) при слое восстановления соединено с питающим вводом в нижней части массы (6-4) псевдоожиженного слоя восстановления посредством трубопровода; циклонный сепаратор (6-5) при слое восстановления предусмотрен в центре верхней части секции расширения псевдоожиженного слоя (6-4) восстановления; газовывод циклонного сепаратора (6-5) при слое восстановления соединен с установкой обработки отходящего газа посредством трубопровода; и питающее выпускное отверстие в верхней части массы (6-4) псевдоожиженного слоя восстановления соединено с питающим вводом загрузочной воронки (6-6) для высокочистого тетраоксида ванадия посредством трубопровода;
газовывод промывающего абсорбера (7) отходящих газов соединен с газовводом вытяжного вентилятора (8) посредством трубопровода; и газовывод вытяжного вентилятора (8) соединен с газовводом на дне дымовой трубы (9) посредством трубопровода.
2. Способ получения порошка высокочистого тетраоксида ванадия, основанный на системе по п. 1, включающий в себя следующие стадии:
обеспечение возможности одновременного поступления порошка пентоксида ванадия промышленного сорта в загрузочной воронке (1-1) для пентоксида ванадия промышленного сорта и порошка углерода в загрузочной воронке (1-3) для порошка углерода в питатель (2-1) при слое хлорирования посредством соответственно шнекового питателя (1-2) для пентоксида ванадия промышленного сорта и шнекового питателя (1-4) для порошка углерода и смешивания в нем, а затем поступления в массу (2-2) псевдоожиженного слоя хлорирования; обеспечение возможности предварительного нагрева газообразного хлора из главной трубы источника газообразного хлора, газообразного азота из главной трубы источника газообразного азота и воздуха из главной трубы сжатого воздуха посредством теплового обмена с дымовым газом хлорирования посредством теплообменника (2-4) дымового газа, а затем поступления в массу (2-2) псевдоожиженного слоя хлорирования, чтобы обеспечить возможность поддержания пентоксида ванадия и порошка углерода в псевдоожиженном состоянии и их химического реагирования, где воздух обеспечивает сгорание части порошка углерода, что предоставляет тепло для поддержания температуры псевдоожиженного слоя, а газообразный хлор и порошок углерода функционируют совместно, приводя к хлорированию пентоксида ванадия и малого количества примесей с образованием хлорированных остатков и дымового газа хлорирования, богатого окситрихлоридом ванадия; поочередное отведение хлорированных остатков через отверстие для выгрузки шлака в нижней части массы (2-2) псевдоожиженного слоя хлорирования и спиральное шлакоотводящее устройство (2-7) при слое хлорирования; и обеспечение возможности воздействия на дымовой газ хлорирования обработки по удалению пыли посредством циклонного сепаратора (2-3) при слое хлорирования и возврата в массу (2-2) псевдоожиженного слоя хлорирования, а затем предварительного охлаждения посредством теплообменника (2-4) дымового газа и поступления в конденсатор (2-5) дымового газа, так что в нем окситрихлорид ванадия конденсируется с образованием жидкости сырого окситрихлорида ванадия, а остающийся отходящий газ поступает в промывающий абсорбер (7) отходящих газов через кислотоупорный бак (2-6) при слое хлорирования;
обеспечение возможности поступления жидкости сырого окситрихлорида ванадия, сформированной конденсатором (2-5) дымового газа, в ректификационную колонну (3-2) и дистиллятор (3-1) для воздействия на нее операции ректификации для того, чтобы получить богатый ванадием отход, богатый высококипящими примесями, пар кремнийсодержащего окситрихлорида ванадия, богатый низкокипящими примесями, и пар высокочистого окситрихлорида ванадия; конденсацию пара кремнийсодержащего окситрихлорида ванадия в жидкость посредством конденсатора (3-3) дистиллята, где часть жидкости возвращается в ректификационную колонну (3-2) через сборный бак (3-4) для флегмы, а остающаяся жидкость поступает в бак (3-5) для хранения кремнийсодержащего окситрихлорида ванадия; транспортировку отходящего газа, произведенного в баке (3-5) для хранения кремнийсодержащего окситрихлорида ванадия, в промывающий абсорбер (7) отходящих газов через кислотоупорный бак (3-6) ректификационной секции; и конденсацию пара высокочистого окситрихлорида ванадия в жидкость посредством конденсатора (3-7) высокочистого окситрихлорида ванадия и обеспечение возможности поступления жидкости в бак (3-8) для хранения высокочистого окситрихлорида ванадия;
обеспечение возможности переноса высокочистого окситрихлорида ванадия в баке (3-8) для хранения высокочистого окситрихлорида ванадия очищенным воздухом из воздухоочистителя (4-1) при слое гидролиза в массу (4-4) псевдоожиженного слоя газофазного гидролиза посредством форсунки (4-3) для окситрихлорида ванадия; предварительный нагрев ультрачистой воды и очищенного воздуха нагревателем (4-2) при слое гидролиза, а затем их транспортировку в массу (4-4) псевдоожиженного слоя газофазного гидролиза для того, чтобы поддержать порошкообразный материал в псевдоожиженном состоянии и подвергнуть окситрихлорид ванадия гидролизу с образованием порошка высокочистого пентоксида ванадия и дымового газа гидролиза, богатого хлоридом водорода, где порошок высокочистого пентоксида ванадия переносят в загрузочную воронку (5-1) для высокочистого пентоксида ванадия после отведения отводящим устройством (4-6) при слое гидролиза и дымовой газ гидролиза подвергают операции удаления пыли посредством секции расширения массы (4-4) псевдоожиженного слоя газофазного гидролиза, а затем он поступает в абсорбер (4-5) отходящего газа хлористоводородной кислоты для абсорбционной обработки с формированием побочного продукта в виде раствора хлористоводородной кислоты, а отходящий газ абсорбции поступает на обработку в промывающий абсорбер (7) отходящих газов для обработки; и транспортировку отходящего газа, отведенного из промывающего абсорбера (7) отходящих газов после абсорбционной обработки щелочным раствором, в дымовую трубу (9) для последующего сброса через вытяжной вентилятор (8);
обеспечение возможности поочередного поступления высокочистого пентоксида ванадия в загрузочной воронке (5-1) для высокочистого пентоксида ванадия в массу (6-4) псевдоожиженного слоя восстановления через шнековый питатель (5-2) для высокочистого пентоксида ванадия и питатель (6-3) при слое восстановления; очистку газообразного азота из главной трубы источника газообразного азота очистителем (6-1) газообразного азота при слое восстановления, а затем обеспечение возможности смешения газообразного азота с высокочистым газообразным водородом и предварительного нагрева газонагревателем (6-2) при слое восстановления, в который тепло подводится через сжигание топлива, а затем транспортировки в массу (6-4) псевдоожиженного слоя восстановления для того, чтобы поддержать материал порошка высокочистого пентоксида ванадия в псевдоожиженном состоянии и подвергнуть данный материал в форме порошка восстановлению, чтобы получить порошок высокочистого тетраоксида ванадия и восстановленный дымовой газ, где высокочистый тетраоксид ванадия поступает в загрузочную воронку для высокочистого тетраоксида ванадия через питающее выпускное отверстие в верхней части массы (6-4) псевдоожиженного слоя восстановления, и восстановленный дымовой газ подвергают обработке по удалению пыли посредством циклонного сепаратора (6-5) при слое восстановления, а затем транспортируют в установку обработки отходящего газа для обработки.
3. Способ получения порошка высокочистого тетраоксида ванадия по п. 2, где в массе (2-2) псевдоожиженного слоя хлорирования количество добавленного порошка углерода в способе хлорирования составляет 10-20% массы порошка пентоксида ванадия промышленного сорта.
4. Способ получения порошка высокочистого тетраоксида ванадия по п. 2, где в массе (2-2) псевдоожиженного слоя хлорирования рабочая температура составляет 300-500°С и среднее время пребывания порошка составляет 30-80 мин при хлорировании.
5. Способ получения порошка высокочистого тетраоксида ванадия по п. 2, где в ректификационной колонне (3-2) число тарелок в ректификационной секции составляет 5-10 и число тарелок в отпаривающей секции составляет 10-20 при операции ректификации.
6. Способ получения порошка высокочистого тетраоксида ванадия по п. 2, где флегмовое число операции ректификации составляет 15-40.
7. Способ получения порошка высокочистого тетраоксида ванадия по п. 2, где в массе (4-4) псевдоожиженного слоя газофазного гидролиза высокочистый пентоксид ванадия непосредственно получают газофазным гидролизом высокочистого окситрихлорида ванадия и при газофазном гидролизе рабочая температура составляет 160-600°С и массовое отношение водяного пара к окситрихлориду ванадия составляет 1,2-2,0.
8. Способ получения порошка высокочистого тетраоксида ванадия по п. 2, где в массе (6-4) псевдоожиженного слоя восстановления рабочая температура при восстановлении составляет 350-650°С, чистота высокочистого газообразного водорода составляет 4N-6N, объемная доля газообразного водорода в смешанном газе из подаваемых газообразного азота и высокочистого газообразного водорода составляет 20-80%, и среднее время пребывания порошка составляет 15-75 мин.
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201510052177.0A CN105984898B (zh) | 2015-01-30 | 2015-01-30 | 一种生产高纯四氧化二钒粉体的系统及方法 |
CN201510052177.0 | 2015-01-30 | ||
PCT/CN2016/072521 WO2016119719A1 (zh) | 2015-01-30 | 2016-01-28 | 一种生产高纯四氧化二钒粉体的系统及方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2663776C1 true RU2663776C1 (ru) | 2018-08-09 |
Family
ID=56542446
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017130366A RU2663776C1 (ru) | 2015-01-30 | 2016-01-28 | Система и способ получения порошка высокочистого тетраоксида ванадия |
Country Status (12)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US10112846B2 (ru) |
EP (1) | EP3252013B1 (ru) |
JP (1) | JP6347001B2 (ru) |
CN (1) | CN105984898B (ru) |
AU (1) | AU2016212453B2 (ru) |
BR (1) | BR112017015810A2 (ru) |
CA (1) | CA2973506C (ru) |
NZ (1) | NZ733892A (ru) |
PH (1) | PH12017550060A1 (ru) |
RU (1) | RU2663776C1 (ru) |
WO (1) | WO2016119719A1 (ru) |
ZA (1) | ZA201704632B (ru) |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105984900B (zh) * | 2015-01-30 | 2017-06-13 | 中国科学院过程工程研究所 | 一种制备高纯五氧化二钒粉体的系统及方法 |
CN105984897B (zh) * | 2015-01-30 | 2017-05-17 | 中国科学院过程工程研究所 | 一种生产高纯五氧化二钒粉体的系统及方法 |
CN105984896B (zh) * | 2015-01-30 | 2017-06-13 | 中国科学院过程工程研究所 | 一种提纯制备高纯五氧化二钒粉体的系统及方法 |
CN106257726B (zh) * | 2016-01-28 | 2018-03-23 | 中国科学院过程工程研究所 | 一种生产高纯度高活性钒电解液的系统及方法 |
CN108622935B (zh) * | 2017-03-17 | 2020-02-18 | 中国科学院过程工程研究所 | 一种高效清洁氯化法制备高纯低价钒氧化物的系统及方法 |
CN108622936B (zh) * | 2017-03-17 | 2020-02-18 | 中国科学院过程工程研究所 | 一种高效清洁氯化法制备高纯五氧化二钒粉体的系统及方法 |
US11526026B1 (en) | 2020-06-26 | 2022-12-13 | Joseph Santinelli | Rimless eye wear |
CN112646972B (zh) * | 2020-11-13 | 2021-12-24 | 北京科技大学 | 一种氯化-选择性氧化分离含钒铬物料中钒铬的方法 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1974408A (zh) * | 2006-12-12 | 2007-06-06 | 攀枝花市久欣钛业有限责任公司 | 四氧化二钒的生产方法 |
RU83497U1 (ru) * | 2008-09-11 | 2009-06-10 | Юрий Петрович Кудрявский | Производственное отделение для переработки окситрихлорида ванадия с получением пентаоксида ванадия |
CN103130279A (zh) * | 2011-11-29 | 2013-06-05 | 刘艳梅 | 一种氯化生产高纯五氧化二钒的方法 |
CN103224252A (zh) * | 2013-05-06 | 2013-07-31 | 南通汉瑞实业有限公司 | 一种四氧化二钒的生产方法 |
Family Cites Families (24)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3355244A (en) * | 1965-05-14 | 1967-11-28 | Nat Distillers Chem Corp | Production of vanadium oxytrichloride |
EP0103940A1 (en) * | 1982-08-16 | 1984-03-28 | Stauffer Chemical Company | Process for preparing vanadium halides |
IT1161200B (it) * | 1983-02-25 | 1987-03-18 | Montedison Spa | Processo e apparecchio per la preparazione di particelle di ossidi metallici monodisperse, sferiche, non aggregate e di dimensione inferiore al micron |
FR2563206B1 (fr) * | 1984-04-24 | 1986-06-13 | Elf Aquitaine | Nouveau procede de synthese de l'oxyde de vanadium |
SU1678073A1 (ru) * | 1989-06-05 | 1996-08-27 | Березниковский титано-магниевый комбинат | Способ получения пятиокиси ванадия |
JP3085634B2 (ja) | 1994-11-17 | 2000-09-11 | 鹿島北共同発電株式会社 | 高純度バナジウム電解液の製造法 |
CN1843938A (zh) | 2006-04-30 | 2006-10-11 | 宿素满 | 一种五氧化二钒的生产方法 |
CN100510127C (zh) * | 2006-07-27 | 2009-07-08 | 张荣禄 | 从高钛型钒铁精矿中提取铁钛钒的方法 |
CN101845552B (zh) * | 2010-04-23 | 2012-03-21 | 河北钢铁股份有限公司承德分公司 | 一种钒渣梯度氯化回收有价元素的方法 |
CN102730757A (zh) | 2011-04-03 | 2012-10-17 | 崇阳县恒通工贸有限公司 | 一种用偏钒酸铵制备高纯五氧化二钒的方法 |
CN102181635A (zh) | 2011-04-08 | 2011-09-14 | 北京矿冶研究总院 | 一种石煤钒矿硫酸浸出液制备五氧化二钒的方法 |
CN102557134B (zh) * | 2011-12-23 | 2014-07-02 | 中国科学院过程工程研究所 | 一种生产高纯三氧化二钒的流态化还原炉及生产方法 |
CN103515642A (zh) | 2012-06-25 | 2014-01-15 | 中国人民解放军63971部队 | 一种高纯度高浓度钒电池电解液的制备方法 |
CN102923775A (zh) | 2012-11-27 | 2013-02-13 | 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 | 一种高纯度五氧化二钒的制备方法 |
CN103145187B (zh) | 2013-03-22 | 2014-11-05 | 中南大学 | 一种无害化高纯五氧化二钒的生产工艺 |
CN103194603B (zh) | 2013-04-01 | 2015-06-10 | 攀枝花学院 | 高纯五氧化二钒的制备方法 |
CN103606694B (zh) | 2013-11-15 | 2015-07-08 | 河北钢铁股份有限公司承德分公司 | 一种商用钒电池电解液的制备方法 |
CN103663557B (zh) | 2014-01-07 | 2015-06-17 | 湖南有色金属研究院 | 一种粗钒制备高纯五氧化二钒的方法 |
CN103787414B (zh) | 2014-01-26 | 2016-04-13 | 贵州义信矿业有限公司 | 焙烧法钒溶液制取高纯五氧化二钒的方法 |
CN103922403B (zh) * | 2014-03-24 | 2015-09-16 | 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 | 一种多钒酸铵流态化生产粉状五氧化二钒的方法 |
CN105984899B (zh) * | 2015-01-30 | 2017-05-17 | 中国科学院过程工程研究所 | 一种提纯五氧化二钒的系统及方法 |
CN105984900B (zh) * | 2015-01-30 | 2017-06-13 | 中国科学院过程工程研究所 | 一种制备高纯五氧化二钒粉体的系统及方法 |
CN105984896B (zh) * | 2015-01-30 | 2017-06-13 | 中国科学院过程工程研究所 | 一种提纯制备高纯五氧化二钒粉体的系统及方法 |
CN105984897B (zh) * | 2015-01-30 | 2017-05-17 | 中国科学院过程工程研究所 | 一种生产高纯五氧化二钒粉体的系统及方法 |
-
2015
- 2015-01-30 CN CN201510052177.0A patent/CN105984898B/zh active Active
-
2016
- 2016-01-28 US US15/547,071 patent/US10112846B2/en active Active
- 2016-01-28 RU RU2017130366A patent/RU2663776C1/ru not_active IP Right Cessation
- 2016-01-28 CA CA2973506A patent/CA2973506C/en not_active Expired - Fee Related
- 2016-01-28 NZ NZ733892A patent/NZ733892A/en not_active IP Right Cessation
- 2016-01-28 AU AU2016212453A patent/AU2016212453B2/en not_active Ceased
- 2016-01-28 EP EP16742781.4A patent/EP3252013B1/en not_active Not-in-force
- 2016-01-28 JP JP2017558610A patent/JP6347001B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2016-01-28 WO PCT/CN2016/072521 patent/WO2016119719A1/zh active Application Filing
- 2016-01-28 BR BR112017015810-8A patent/BR112017015810A2/pt not_active IP Right Cessation
-
2017
- 2017-07-10 ZA ZA2017/04632A patent/ZA201704632B/en unknown
- 2017-07-28 PH PH12017550060A patent/PH12017550060A1/en unknown
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1974408A (zh) * | 2006-12-12 | 2007-06-06 | 攀枝花市久欣钛业有限责任公司 | 四氧化二钒的生产方法 |
RU83497U1 (ru) * | 2008-09-11 | 2009-06-10 | Юрий Петрович Кудрявский | Производственное отделение для переработки окситрихлорида ванадия с получением пентаоксида ванадия |
CN103130279A (zh) * | 2011-11-29 | 2013-06-05 | 刘艳梅 | 一种氯化生产高纯五氧化二钒的方法 |
CN103224252A (zh) * | 2013-05-06 | 2013-07-31 | 南通汉瑞实业有限公司 | 一种四氧化二钒的生产方法 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
И.Г. ГОРИЧЕВ и др. Руководство по неорганическому синтезу, Москва, Химия, 1997, с.126. * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
BR112017015810A2 (pt) | 2018-06-19 |
ZA201704632B (en) | 2019-06-26 |
EP3252013A1 (en) | 2017-12-06 |
NZ733892A (en) | 2018-08-31 |
PH12017550060A1 (en) | 2018-02-05 |
AU2016212453A1 (en) | 2017-08-31 |
CN105984898B (zh) | 2017-06-13 |
AU2016212453B2 (en) | 2018-01-18 |
JP6347001B2 (ja) | 2018-06-20 |
EP3252013A4 (en) | 2018-01-03 |
CN105984898A (zh) | 2016-10-05 |
US20180009674A1 (en) | 2018-01-11 |
JP2018504365A (ja) | 2018-02-15 |
CA2973506C (en) | 2020-01-07 |
EP3252013B1 (en) | 2018-09-26 |
WO2016119719A1 (zh) | 2016-08-04 |
US10112846B2 (en) | 2018-10-30 |
CA2973506A1 (en) | 2016-08-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2663776C1 (ru) | Система и способ получения порошка высокочистого тетраоксида ванадия | |
RU2665520C1 (ru) | Система и способ очистки и получения порошка высокочистого пентоксида ванадия | |
RU2670866C9 (ru) | Система и способ для производства порошка высокочистого пентоксида ванадия | |
RU2663777C1 (ru) | Система и способ получения порошка высокочистого пентоксида ванадия | |
RU2662515C1 (ru) | Система и способ очистки пентоксида ванадия |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20210129 |