干法氟化铝生产中流化床尾气利用方法及其设备

摘要

本发明公开了一种干法氟化铝生产中流化床尾气利用方法，包括如下步骤：a.筛分步骤，将含水率为2-8%左右的湿氢氧化铝经筛分装置进行除杂后送入料仓；b.反应干燥步骤，将从流化床顶部逸出的高温过热蒸汽送至盘式反应器，将经上述筛分步骤处理后的氢氧化铝送至盘式反应器顶部进料口，高温过热蒸汽进入盘式反应器后从底部逐级上升，氢氧化铝进入盘式反应器后在耙的作用逐层下落，在此过程中氢氧化铝与高温过热蒸汽直接接触、反应、干燥，经反应干燥后，氢氧化铝含水率为0.1%左右从盘式反应器底部排出送入流化床、过热蒸汽氟化氢含量为1%以下从盘式反应器顶部排出再送入旋风分离器进入后续除尘、冷却步骤。

说明书

技术领域

本发明涉及一种氟化铝生产方法，尤其涉及一种干法氟化铝生产中流化床尾气利用方法，还涉及一种实现该方法的设备。

背景技术

干法氟化铝生产是氟化铝行业发展的必然趋势，该技术经过几十年的发展已日趋成熟。但是，氟化铝的生产是放热反应，该反应放出大量的高温过热蒸汽从流化床排出，蒸汽中还夹带着4-6%左右的氟化氢气体，具有高温低压的特点。这些流化床尾气如果不经处理直接排放，不但浪费了本可以回收利用的能源，而且造成环境污染。

现有技术大都需要采用循环水冷凝的方式来处理流化床排出的这些高温尾气。此方法不仅浪费了大量的热能和氟化氢，同时还需要大量的水，造成水资源的浪费，而且蒸汽中夹带的固体物料还经常导致设备堵塞影响生产稳定。另一方面，目前国内普遍采用的两层流化床干法氟化铝生产方法中，氢氧化铝干燥的热介质通常采用高温烟气或水蒸汽，这两种方法都需要增加额外的能源消耗。如果采用蒸汽为热介质，氢氧化铝干燥蒸汽消耗量100-200kg/t。现有三层流化床干法氟化铝生产虽然直接采用湿氢氧化铝进料来利用处理流化床反应中放出的高温过热蒸汽，但该工艺技术难度高、投资大，成本高，不便于国内现有两层流化床干法氟化铝生产的技术升级；而且由于采用的都是流化技术，同样存在粒度降低、固体夹带造成设备堵塞等问题。 

现有技术中，有利用氟化铝尾气加热给料酸的生产工艺，如专利《一种利用氟化铝尾气加热给料酸的生产工艺和设备》（申请号201210140311.9），但是，由于加热介质和被加热物料都具有强腐蚀性，工艺危险性较高，此外尾气中夹带固体颗粒，极易造成管道堵塞和磨蚀，影响设备寿命和生产稳定性。

现有技术的干法氟化铝生产方法，氟化氢利用率低，一般为94%左右。长期以来，本领域技术人员一直没找到一种安全、方便、高效低耗的干法氟化铝生产中流化床尾气利用方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种安全、方便、高效低耗的干法氟化铝生产中流化床尾气利用方法，以综合利用现有两层流化床干法氟化铝生产中流化床顶部排出的高温过热蒸汽热量，提高氟化氢利用率，同时解决设备堵塞问题。还提供一种实现该方法的设备。

为了解决上述技术问题，本发明的干法氟化铝生产中流化床尾气利用方法包括如下步骤：

a. 筛分步骤，将含水率为2-8%左右的湿氢氧化铝经筛分装置进行除杂后送入料仓；

b. 反应干燥步骤，将从流化床顶部逸出的高温过热蒸汽送至盘式反应器，将经上述筛分步骤处理后的氢氧化铝送至盘式反应器顶部进料口，高温过热蒸汽进入盘式反应器后从底部逐级上升，氢氧化铝进入盘式反应器后在耙的作用逐层下落，在此过程中氢氧化铝与高温过热蒸汽直接接触、反应、干燥，经反应干燥后，氢氧化铝含水率为0.1%左右从盘式反应器底部排出送入流化床、过热蒸汽氟化氢含量为1%以下从盘式反应器顶部排出再送入旋风分离器进入后续除尘、冷却步骤。

实现本发明上述方法的设备包括筛分装置、中间料仓、盘式反应器、流化床和旋风分离器；所述筛分装置的进料口连接原料仓出料口、其出料口连接中间料仓的进料口；所述盘式反应器包括反应筒、大物料盘、小物料盘、旋转轴和转动耙，所述反应筒顶部设有湿物料进口和低温过热蒸汽出口，底部设有高温过热蒸汽进口和干物料出口，所述大物料盘和小物料盘交替设置、固定于反应筒内壁，大物料盘和小物料盘上都设有物料孔以便物料从中落下，大物料盘和小物料盘上的物料孔错开设置以使物料从上层物料盘上的物料孔下落后正好落在下层物料盘上的物料孔的间隙处，大物料盘和小物料盘中心设有供旋转轴穿过的轴孔以使旋转轴能在该轴孔中转动，所述旋转轴设于反应筒内、与大物料盘及小物料盘垂直设置、其两端分别通过轴承连接于反应筒上下两端并与设于反应筒上端的驱动电机传动连接，所述转动耙固定于旋转轴、分别设于大物料盘和小物料盘上并与该物料盘上面接触以耙动物料，所述湿物料进口连接中间料仓的出料口，所述低温过热蒸汽出口连接旋风分离器进气口，所述高温过热蒸汽进口连接流化床顶部过热蒸汽出口，所述干物料出口连接流化床进料口。

所述大物料盘中心轴孔下方通过连接杆或连接片固定有挡料筒，该挡料筒为圆锥形、中空并上下开口，上口沿小、下口沿大，上口沿靠近旋转轴并伸向大物料盘中心轴孔内，下口沿直径大于小物料盘中心轴孔直径。

所述反应筒底部设有锥形料仓，高温过热蒸汽进口和干物料出口设于锥形料仓底部。

所述反应筒底部设有检修孔。

所述大物料盘和小物料盘下面设有传热片。

所述小物料盘通过筋固定于反应筒内壁。

所述反应筒内的大物料盘和小物料盘交替设置2-12层。

采用本发明的方法，原料氢氧化铝在盘式反应器中从上往下运动，从流化床顶部逸出的高温过热蒸汽在盘式反应器中从下往上运动，用流化床尾气直接烘干氢氧化铝，由于盘式反应器内温度处于氟化氢与氢氧化铝的反应温度，在反应器内对氢氧化铝进行干燥的同时也完成与氟化氢的再反应，可以回收部分逸出的氟化氢，提高了氟化氢的回收率，氟化氢的利用率可达99%。既省去了传统工艺中氢氧化铝烘干所需的热能，也减小了氟化氢尾气降温的用水量，节约了水资源，实现了对流化床尾气的综合利用。由于盘式反应器内物料运动速度慢，物料间几乎无碰撞，保障了原料的粒度。由于水的吸附作用，在盘式反应器内蒸汽与湿氢氧化铝直接接触，大量蒸汽夹带的固体颗粒被湿氢氧化铝所吸附，盘式反应器顶部气相出口的固含量大幅降低，减轻了后续设备的堵塞问题。

由于氢氧化铝烘干消耗了一部分尾气热量，减轻了后端冷凝器的负荷，降低了循环水的用量，节约了能源和水资源。由于流化床尾气的温度降低，气体阻力减小，气体在管道中的压力减小，可以提高氧化铝流化床的产能。

本发明的方法操作简单方便，使用安全，高效低耗，节约了成本。

本发明的设备能够实现本发明的方法，结构简单，成本低。

附图说明

图1是本发明设备结构示意图；

图2是本发明盘式反应器结构示意图；

图3是本发明的大物料盘结构示意图；

图4是图3沿A-A线的剖视图；

图5是本发明的小物料盘结构示意图；

图6是图5沿B-B线的剖视图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细描述：

本发明的干法氟化铝生产中流化床尾气利用方法包括如下步骤：

a. 筛分步骤，将含水率为2-8%左右的湿氢氧化铝经筛分装置进行除杂后送入料仓；

b. 反应干燥步骤，将从流化床顶部逸出的高温过热蒸汽送至盘式反应器，将经上述筛分步骤处理后的氢氧化铝送至盘式反应器顶部进料口，高温过热蒸汽进入盘式反应器后从底部逐级上升，氢氧化铝进入盘式反应器后在耙的作用逐层下落，在此过程中氢氧化铝与高温过热蒸汽直接接触、反应、干燥，经反应干燥后，氢氧化铝含水率为0.1%左右从盘式反应器底部排出送入流化床、过热蒸汽氟化氢含量为1%以下从盘式反应器顶部排出再送入旋风分离器进入后续除尘、冷却步骤。

实现本发明上述方法的设备，如图1、图2、图3、图5所示，包括包括筛分装置、中间料仓、盘式反应器、流化床和旋风分离器。筛分装置的进料口连接原料仓出料口、其出料口连接中间料仓的进料口。盘式反应器包括反应筒2、大物料盘7、小物料盘8、旋转轴3和转动耙6。反应筒顶部设有湿物料进口4和低温过热蒸汽出口5，底部设有高温过热蒸汽进口1和干物料出口12。大物料盘和小物料盘交替设置、固定于反应筒内壁。大物料盘和小物料盘上都设有物料孔以便物料从中落下。大物料盘和小物料盘上的物料孔错开设置以使物料从上层物料盘上的物料孔下落后正好落在下层物料盘上的物料孔的间隙处。大物料盘和小物料盘中心设有供旋转轴穿过的轴孔以使旋转轴能在该轴孔中转动。旋转轴设于反应筒内、与大物料盘及小物料盘垂直设置、其两端分别通过轴承连接于反应筒上下两端并与设于反应筒上端的驱动电机传动连接。转动耙固定于旋转轴、分别设于大物料盘和小物料盘上并与该物料盘上面接触以耙动物料。湿物料进口4连接中间料仓的出料口。低温过热蒸汽出口5连接旋风分离器进气口。高温过热蒸汽进口1连接流化床顶部过热蒸汽出口。干物料出口12连接流化床进料口。

为了增加物料与气体的接触面积，提高氟化氢的转化率，如图4所示，大物料盘中心轴孔下方通过连接杆或连接片固定有挡料筒9。该挡料筒为圆锥形、中空并上下开口，上口沿小、下口沿大。挡料筒上口沿靠近旋转轴并伸向大物料盘中心轴孔内，下口沿直径大于小物料盘中心轴孔直径。这样，能保证氢氧化铝物料由大物料盘中心轴孔通过时，在挡料筒的帮助下全部落入下层的小物料盘中，在小物料盘上继续与气体接触反应并烘干。

为了降低入口气流冲击、提高氟化氢的转化率，如图2所示，反应筒底部可设有锥形料仓10。高温过热蒸汽进口和干物料出口设于锥形料仓底部。这样，高温过热蒸汽进入反应筒底部的锥形料仓后要通过沉积在锥形料仓的干物料，流速会减小，既避免气体冲击造成设备损坏，同时也增加了与湿物料的接触反应时间、提高氟化氢的转化率。

为了检修方便，如图2所示，在反应筒底部可设有检修孔11。检修孔设有密闭门，检修时才开启。

为了增加传热效率，提高氟化氢的转化率，如图4、图6所示，大物料盘和小物料盘下面设有传热片13。传热片的结构为现有技术。

本发明设备中的筛分装置结构是现有技术。其他现有技术的生产步骤中使用的装置结构也是现有技术。

氢氧化铝物料输送可以采用螺旋输送机输送。