硫酸鋁的合成裝置及利用其合成硫酸鋁的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及化工領(lǐng)域，特別是涉及一種硫酸鋁的合成裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的硫酸鋁制備是以蒸汽直接升溫、用氫氧化鋁粉和濃硫酸在常壓、沸騰狀態(tài)下反應(yīng)約4小時制備而成。因為常壓下反應(yīng)，在反應(yīng)過程中，隨著介質(zhì)溫度的升高，反應(yīng)釜中會有大量的含酸、含水尾氣開始蒸發(fā)逸出，當溫度達到沸騰時，大量夾酸尾氣外排數(shù)小時，直至反應(yīng)結(jié)束。上述制備過程存在如下缺點:1、含酸、含水尾氣排放量大，造成環(huán)境酸污染和熱污染嚴重，有時甚至導(dǎo)致酸雨現(xiàn)象；2、酸及蒸汽跑損量大、利用率不高；3、反應(yīng)不完全、原料轉(zhuǎn)化率低、生產(chǎn)過程中沉降切渣量較大；4、裝置的物耗、能耗等消耗指標居高不下；5、批式生產(chǎn)、純手工控制，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定。
[0003]綜上所述，傳統(tǒng)的硫酸鋁制備方法生產(chǎn)工藝落后、生產(chǎn)效率低、原材料利用率低、裝置物耗能耗高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]基于此，有必要針對傳統(tǒng)的硫酸鋁制備方法生產(chǎn)工藝落后、生產(chǎn)效率低、原材料利用率低、裝置物耗能耗高等問題，提供一種先進高效、原材料利用率高、裝置物耗能耗低的硫酸鋁的合成裝置。
[0005]此外，還提供一種利用上述硫酸鋁的合成裝置合成硫酸鋁的方法。
[0006]一種硫酸鋁的合成裝置，包括第一進水管、第二進水管、低壓蒸汽管、鋁粉進料管、濃硫酸進料管、冷凝水管及依次相連的熱水儲罐、反應(yīng)釜、切渣罐、中間儲罐、緊密過濾器和硫酸鋁儲罐；所述第一進水管、鋁粉進料管和濃硫酸進料管分別與所述反應(yīng)釜相連通，所述反應(yīng)釜的頂部設(shè)有安全泄壓裝置和壓力調(diào)節(jié)閥；所述反應(yīng)釜的內(nèi)壁設(shè)有盤管，所述盤管的進口和出口均設(shè)置在所述反應(yīng)釜的外壁上，且所述進口高于所述出口，所述低壓蒸汽管的一端與所述進口相連，所述冷凝水管的一端與所述出口相連，所述熱水儲罐的一端與所述進口相連，另一端與所述第一進水管相連，所述第二進水管的一端與所述出口相連。
[0007]在其中一個實施例中，所述反應(yīng)釜內(nèi)設(shè)有攪拌裝置。
[0008]在其中一個實施例中，所述硫酸鋁的合成裝置還包括尾氣管和尾氣凈化罐，所述尾氣管的一端與所述反應(yīng)釜相連通，另一端與所述尾氣凈化罐相連通。
[0009]在其中一個實施例中，所述安全泄壓裝置的一端與所述反應(yīng)釜相連，另一端與所述尾氣管相連，所述壓力調(diào)節(jié)閥的一端與所述反應(yīng)釜相連，另一端與所述尾氣管相連。
[0010]在其中一個實施例中，所述尾氣管靠近所述尾氣凈化罐的一端設(shè)有破真空裝置，用于防止所述尾氣凈化罐內(nèi)的液體在泄壓終了時通過虹吸回流至所述反應(yīng)釜中。
[0011]在其中一個實施例中，所述中間儲罐和精密顧慮器之間設(shè)有硫酸鋁輸送泵。
[0012]在其中一個實施例中，所述硫酸鋁的合成裝置還包括鋁粉料倉和濃硫酸計量罐，所述鋁粉料倉通過所述鋁粉進料管與所述反應(yīng)釜相連，所述濃硫酸計量罐通過所述濃硫酸進料管與所述反應(yīng)釜相連。
[0013]一種利用上述硫酸鋁的合成裝置合成硫酸鋁的方法，包括以下步驟:
將氫氧化鋁粉、化學(xué)水和濃硫酸投入反應(yīng)釜，在盤管內(nèi)通入低壓蒸汽，使反應(yīng)釜內(nèi)壓力控制在0.1MPa-0.6MPa，溫度控制在90°C -150°C，停止通入低壓蒸汽，繼續(xù)反應(yīng)直至反應(yīng)結(jié)束；及
反應(yīng)結(jié)束后，在盤管內(nèi)通入化學(xué)水，使反應(yīng)釜內(nèi)溫度迅速冷卻至60°C以下，沉降、切除殘渣、過濾，得到硫酸鋁。
[0014]在其中一個實施例中，所述在盤管內(nèi)通入低壓蒸汽的步驟具體為:通過低壓蒸汽管從盤管的進口通入低壓蒸汽，換熱獲得的冷凝水通過盤管的出口流入冷凝水管。
[0015]在其中一個實施例中，所述在盤管內(nèi)通入化學(xué)水的步驟具體為:通過第二進水管從盤管的出口通入化學(xué)水，換熱獲得的含有預(yù)熱的化學(xué)水從盤管的進口流入熱水儲罐，再通過第一進水管流入反應(yīng)Il。
[0016]上述硫酸鋁的合成裝置及利用其合成硫酸鋁的方法，在反應(yīng)初始階段提供反應(yīng)所需要的熱，使反應(yīng)在0.1MPa-0.6MPa，90°C ~150°C進行，充分利用了反應(yīng)熱，大大減少了蒸汽消耗量，且采用盤管間接升溫，升溫速度控制平穩(wěn)，可有效防止加熱過急導(dǎo)致液體突沸引發(fā)安全事故的問題，反應(yīng)完成后充分利用盤管，將盤管內(nèi)介質(zhì)切換為化學(xué)水，換熱后含有預(yù)熱的化學(xué)水作為下一批反應(yīng)用水，既縮短了冷卻時間、提高了生產(chǎn)效率，又充分利用了反應(yīng)余熱。
【附圖說明】
[0017]圖1為一實施方式的硫酸鋁的合成裝置示意圖。
【具體實施方式】
[0018]為了便于理解本發(fā)明，下面將參照相關(guān)附圖對本發(fā)明進行更全面的描述。附圖中給出了本發(fā)明的首選實施例。但是，本發(fā)明可以以許多不同的形式來實現(xiàn)，并不限于本文所描述的實施例。相反地，提供這些實施例的目的是使對本發(fā)明的公開內(nèi)容更加透徹全面。
[0019]需要說明的是，當元件被稱為“設(shè)置”在另一個元件，它可以是直接在另一個元件上或者也可以存在居中的元件。當一個元件被認為是與另一個元件“相連”，它可以是直接連到另一個元件，或者可能同時存在居中元件。
[0020]除非另有定義，本文所使用的所有的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語與屬于本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中在本發(fā)明的說明書中所使用的術(shù)語只是為了描述具體實施例的目的，不是旨在于限制本發(fā)明。
[0021]請參閱圖1，一實施方式的硫酸鋁的合成裝置，包括第一進水管10、第二進水管12、低壓蒸汽管14、鋁粉進料管16、濃硫酸進料管18、冷凝水管20及依次相連的熱水儲罐28、反應(yīng)釜30、切渣罐32、中間儲罐34、硫酸鋁輸送泵35、精密過濾器36和硫酸鋁儲罐38。
[0022]其中，第一進水管10、鋁粉進料管16和濃硫酸進料管18分別與反應(yīng)釜30相連通。具體的，第一進水管10、鋁粉進料管16和濃硫酸進料管18分別從反應(yīng)釜30的頂部通入反應(yīng)釜30中。
[0023]優(yōu)選的，上述合成裝置還包括鋁粉料倉24和濃硫酸計量罐26。鋁粉料倉24通過銷粉進料管16與反應(yīng)Il 30相連。濃硫酸計量罐26通過濃硫酸進料管18與反應(yīng)Il 30相連。
[0024]其中，反應(yīng)釜30的內(nèi)壁設(shè)有盤管300。盤管300的進口和出口均設(shè)置在反應(yīng)釜30的外壁上，且進口高于出口。
[0025]低壓蒸汽管14的一端與進口相連，冷凝水管20的一端與出口相連，用于反應(yīng)初始階段，低壓蒸汽通過低壓蒸汽管14從進口進入盤管300，換熱后獲得的冷凝水從出口流入冷凝水管20中。
[0026]熱水儲罐28的一端與進口相連，另一端與第一進水管10相連，第二進水管12的一端與出口相連，用于反應(yīng)結(jié)束后，化學(xué)水通過第二進水管12從出口流入盤管300，換熱獲得的含有預(yù)熱的化學(xué)水從進口流入熱水儲罐28，再通過第一進水管10流入反應(yīng)釜，用作下一批反應(yīng)所用化學(xué)水。
[0027]在本實施方式中，熱水儲罐28的一端與低壓蒸汽管14相連，另一端與第一進水管10相連，這樣使得加熱裝置(在盤管內(nèi)通入低壓蒸汽加熱)和冷卻裝置(在盤管內(nèi)通入化學(xué)水冷卻)使用的是同一套設(shè)備，提高了設(shè)備的利用率。
[0028]此外，采用盤管300間接升溫，升溫速度控制平穩(wěn)，可有效防止加熱過急導(dǎo)致液體突沸引發(fā)安全事故的問題，反應(yīng)完成后充分利用盤管300，將盤管內(nèi)介質(zhì)切換為化學(xué)水，換熱后含有預(yù)熱的化學(xué)水作為下一批反應(yīng)用水，既縮短了冷卻時間、提高了生產(chǎn)效率，又充分利用了反應(yīng)余熱，
反應(yīng)釜30的頂部設(shè)有安全泄壓裝置302和壓力調(diào)節(jié)閥304。當反應(yīng)釜30內(nèi)的壓力超過設(shè)定值時，自動開啟壓力調(diào)節(jié)閥304進行調(diào)節(jié)控制，當壓力超出設(shè)定值而壓力調(diào)節(jié)閥304又無法調(diào)節(jié)控制時，自動開啟安全泄壓裝置302，確保操作安全。
[0029]為了使反應(yīng)釜30中的物料混合均勻、充分反應(yīng)，反應(yīng)釜30內(nèi)還設(shè)有攪拌裝置30