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一種熱解重鎂水制取堿式碳酸鎂系統.pdf

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一種 熱解重鎂水 制取 碳酸鎂 系統
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摘要
申請專利號:

CN201510362477.9

申請日:

2015.06.26

公開號:

CN104891536A

公開日:

2015.09.09

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 授權|||實質審查的生效IPC(主分類):C01F 5/24申請日:20150626|||公開
IPC分類號: C01F5/24 主分類號: C01F5/24
申請人: 吉首大學
發明人: 顏文斌; 高峰; 銀永忠; 王兆兵; 華駿
地址: 416000湖南省湘西土家族苗族自治州吉首市人民南路120號
優先權:
專利代理機構: 深圳市興科達知識產權代理有限公司44260 代理人: 王翀
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201510362477.9

授權公告號:

||||||

法律狀態公告日:

2016.05.25|||2015.10.07|||2015.09.09

法律狀態類型:

授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明公開了一種熱解重鎂水制取堿式碳酸鎂系統,主要包括燃燒機、熱風爐、熱解罐、文丘里霧化器、旋風分離器、預熱盤管,熱風爐與文丘里一級霧發器相連接,所述文丘里一級霧發器與熱解罐相連接,所述熱解罐頂部與旋風分離器靠近頂部處相連接,所述預熱盤管一端通過重鎂水輸送泵與重鎂水貯槽相連接,所述預熱盤管另一端與文丘里二級霧化器通過管道相連接,所述文丘里二級霧化器一端通過管道與旋風分離器頂部相連接,所述文丘里二級霧化器另一端與預熱液緩沖罐相連接,所述預熱液緩沖罐通過泵與文丘里一級霧化器相連接。本發明設備簡單,固定投入低,運行費用低,熱解溫度低,能耗少,熱能利用率高,不易結垢堵塞,產品品質好。

權利要求書

權利要求書
1.  一種熱解重鎂水制取堿式碳酸鎂系統,主要包括燃燒機(1)、熱風爐(2)、熱解罐(6),其特征在于:所述燃燒機(1)與熱風爐(2)相連接,熱風爐(2)與文丘里一級霧發器(3)通過管道相連接,所述文丘里一級霧發器(3)與熱解罐(6)相連接,所述熱解罐(6)頂部與旋風分離器(9)靠近頂部處通過管道相連接,所述熱解罐(6)底部與壓濾泵(17)通過管道相連接,所述壓濾泵(17)與壓濾機(18)通過管道相連接,所述熱解罐(6)內部設置有預熱盤管(7),所述預熱盤管(7)一端與重鎂水輸送泵(16)相連接,所述重鎂水輸送泵(16)與重鎂水貯槽(15)通過管道相連接,所述預熱盤管(7)另一端與文丘里二級霧化器(10)通過管道相連接,所述文丘里二級霧化器(10)一端通過管道與旋風分離器(9)頂部相連接,所述旋風分離器(9)底部通過管道與熱解罐(6)相連接,所述文丘里二級霧化器(10)另一端與預熱液緩沖罐(11)相連接,所述預熱液緩沖罐(11)底部通過管道與泵(14)一端相連接,所述泵(14)另一端通過管道與文丘里一級霧化器(3)相連接,所述預熱液緩沖罐(11)頂部通過管道與旋風分離器(12)靠近頂部相連接,所述旋風分離器(12)頂部通過管道與風機(13)相連接,所述旋風分離器(12)底部通過管道與預熱液緩沖罐(11)相連接。

2.  根據權利要求1所述的熱解重鎂水制取堿式碳酸鎂系統,其特征在于:所述熱解罐(6)內部設置有液面分界線(5),所述液面分界線(5)上方設置有氣動毛刷轉鼓(4),所述氣動毛刷轉鼓(4)與液面相接觸。

3.  根據權利要求2所述的熱解重鎂水制取堿式碳酸鎂系統,其特征在于:所述氣動毛刷轉鼓(4)一側設置有幕簾(8)。

4.  根據權利要求1所述的熱解重鎂水制取堿式碳酸鎂系統,其特征在于:所述文丘里一級霧化器(3)文氏管收縮段錐角設置為22°~24°,擴散段錐角設置為8°~10°,喉管直徑為收縮直管段直徑的1/4~1/5。

5.  根據權利要求1所述的熱解重鎂水制取堿式碳酸鎂系統,其特征在于:所述文丘里二級霧化器(10)文氏管收縮段錐角設置為22°~24°,擴散段錐角設置為8°~10°,喉管直徑為收縮直管段直徑的1/4~1/5。

6.  根據權利要求1所述的熱解重鎂水制取堿式碳酸鎂系統,其特征在于:所述燃燒機(1)采用液化氣燃燒機。

7.  根據權利要求1所述的熱解重鎂水制取堿式碳酸鎂系統,其特征在于:所示熱風爐(2)采用直燃式燃氣熱風爐或間接式燃煤熱風爐。

說明書

說明書一種熱解重鎂水制取堿式碳酸鎂系統
技術領域
本發明屬于用白云石或菱鎂石碳化法生產高膨松度碳酸鎂技術領域,具體涉及一種熱解重鎂水制取堿式碳酸鎂系統。
背景技術
碳酸氫鎂的水溶液俗稱重鎂水,碳酸氫鎂是不穩定的弱酸鹽,本發明所指的熱解也就是重鎂水受熱分解成堿式碳酸鎂沉淀(又叫輕質碳酸鎂)并放出二氧化碳的過程。主要反應式如下:5Mg(HCO3)2+nH2O=4MgCO3·Mg(OH)2·4H2O↓+6CO2↑+nH2O。
工業化生產中重鎂水的鎂濃度低,通常在8—15g/L(以MgO計),將大量的水溶液加熱熱解,需要耗費大量的熱能,而傳統熱解溫度要達95~105℃,其能耗占整個鎂鹽生產的60%以上,現在的熱解技術對傳統的熱解技術做了一些持續的改進:一是改進負壓生產的連續化,實現低溫連續生產;二是盡可能利用低位熱能,做到熱能的分級利用,但都是在原有的裝置基礎上稍加改造,從生產投入和整體運行效益都沒能實現較大的改變。
如專利CN200910180206.6(低壓熱解連續制取輕質碳酸鎂的專用裝置),仍然需要用到鍋爐和真空泵,而鍋爐的熱效率低,作為一種熱水鍋爐,直接加熱重鎂水,長期用后易結垢,傳熱效果更差,熱效率更低,而真空泵耗電能較大的設備,系統都是負壓,整個裝置投入也大,生產成本比傳統裝置雖有節省,綜合成本仍高,工業化生產不能顯現效益。
如專利CN201210147887.8(熱解重鎂水制取堿式碳酸鎂的方法及裝置)其實施例中涉及到20g/L,甚至達100g/L重鎂水含氧化鎂濃度,要生產出這樣高濃度的重鎂水本身就要很高的成本,不符合工業生產現實;或者涉及到90℃的高溫液,這是低位熱能難實現的,要么需要高成本才能實現。對于低位熱能的利用還考慮到熔鹽、導熱油等熱媒介,這樣獲取低位熱能的單個設備就要大量的資金投入,高于同等功率的燃煤鍋爐,那么整套熱解裝置固定投入很大,其節省的生產成本不足以抵消設備折舊,生產成本太高。
發明內容
為克服上述現有技術的不足,本發明的目的在于提供一種設備簡單,固定投入低,運行費用低,熱解溫度低,能耗少,熱能利用率高,不易結垢堵塞的熱解重鎂水制取堿式碳酸鎂系統。
為實現上述目的,本發明采用以下技術方案:一種熱解重鎂水制取堿式碳酸鎂系統,主要包括燃燒機、熱風爐、熱解罐,所述燃燒機與熱風爐相連接,熱風爐與文丘里一級霧發器通過管道相連接,所述文丘里一級霧發器與熱解罐相連接,所述熱解罐頂部與旋風分離器靠近頂部處通過管道相連接,所述熱解罐底部與壓濾泵通過管道相連接,所述壓濾泵與壓濾機 通過管道相連接,所述熱解罐內部設置有預熱盤管,所述預熱盤管一端與重鎂水輸送泵相連接,所述重鎂水輸送泵與重鎂水貯槽通過管道相連接,所述預熱盤管另一端與文丘里二級霧化器通過管道相連接,所述文丘里二級霧化器一端通過管道與旋風分離器頂部相連接,所述旋風分離器底部通過管道與熱解罐相連接,所述文丘里二級霧化器另一端與預熱液緩沖罐相連接,所述預熱液緩沖罐底部通過管道與泵一端相連接,所述泵另一端通過管道與文丘里一級霧化器相連接,所述預熱液緩沖罐頂部通過管道與旋風分離器靠近頂部相連接,所述旋風分離器頂部通過管道與風機相連接,所述旋風分離器底部通過管道與預熱液緩沖罐相連接。
進一步,所述熱解罐內部設置有液面分界線,所述液面分界線上方設置有氣動毛刷轉鼓,所述氣動毛刷轉鼓與液面相接觸。
進一步,所述氣動毛刷轉鼓一側設置有幕簾。
進一步,所述文丘里一級霧化器文氏管收縮段錐角設置為22°~24°,擴散段錐角設置為8°~10°,喉管直徑為收縮直管段直徑的1/4~1/5。
進一步,所述文丘里二級霧化器文氏管收縮段錐角設置為22°~24°,擴散段錐角設置為8°~10°,喉管直徑為收縮直管段直徑的1/4~1/5。
進一步,所述燃燒機采用液化氣燃燒機。
進一步,所示熱風爐采用直燃式燃氣熱風爐或間接式燃煤熱風爐。
本發明所采用的技術方案具有以下有益效果:
(1)徹底解決了當前裝置易結垢堵塞現象,可長時間連續運行;
(2)熱解溫度低,能耗少,熱能利用率高,經中試裝置測算,比傳統裝置節能40%以上,實現了節能減排提升效益;
(3)設備簡單,工藝流程短,操作容易,安全性能好;
(4)產品品質好,熱解產物呈絮狀,烘干后,松裝密度0.10;
(5)固定投入低,運行費用低,具有很好的工業化應用前景。
附圖說明
圖1為本發明系統結構示意圖。
具體實施方式
下面結合附圖并通過具體實施方式來進一步說明本發明的技術方案。
如圖1所示,一種熱解重鎂水制取堿式碳酸鎂系統,主要包括燃燒機1、熱風爐2、熱解罐6,所述燃燒機1與熱風爐2相連接,熱風爐2與文丘里一級霧發器3通過管道相連接, 所述文丘里一級霧發器3與熱解罐6相連接,所述熱解罐6頂部與旋風分離器9靠近頂部處通過管道相連接,所述熱解罐6底部與壓濾泵17通過管道相連接,所述壓濾泵17與壓濾機18通過管道相連接,所述熱解罐6內部設置有預熱盤管7,所述預熱盤管7一端與重鎂水輸送泵16相連接,所述重鎂水輸送泵16與重鎂水貯槽15通過管道相連接,所述預熱盤管7另一端與文丘里二級霧化器10通過管道相連接,所述文丘里二級霧化器10一端通過管道與旋風分離器9頂部相連接,所述旋風分離器9底部通過管道與熱解罐6相連接,所述文丘里二級霧化器10另一端與預熱液緩沖罐11相連接,所述預熱液緩沖罐11底部通過管道與泵14一端相連接,所述泵14另一端通過管道與文丘里一級霧化器3相連接,所述預熱液緩沖罐11頂部通過管道與旋風分離器12靠近頂部相連接,所述旋風分離器12頂部通過管道與風機13相連接,所述旋風分離器12底部通過管道與預熱液緩沖罐11相連接。
作為優選技術方案,所述熱解罐6內部設置有液面分界線5,所述液面分界線5上方設置有氣動毛刷轉鼓4,所述氣動毛刷轉鼓4與液面相接觸,所述氣動毛刷轉鼓4一側設置有幕簾8,所述氣動毛刷轉鼓4在氣流的帶動下快速轉動,攪動液體并把毛刷浸入液面的液體夾帶飛濺到幕簾8,大大提高了氣相、液相換熱接觸面積,促進熱解進行。
作為優選技術方案,文丘里霧化器為工業除塵、降溫用文丘里管加以改造,其中,所述文丘里一級霧化器3和文丘里二級霧化器10的文氏管收縮段錐角設置為22°~24°,擴散段錐角設置為8°~10°,喉管直徑為收縮直管段直徑的1/4~1/5,并選用耐熱材料制成,外圍設置保溫裝置。本發明中的文丘里霧化器是一種高效的霧化設備,同時兼備氣液傳質傳熱的功能,熱風在文丘里管縮放作用下,在喉管處呈強烈的紊流狀態,從喉管處噴入的重鎂水被撞擊霧化成細小霧滴,使氣液混合充分,并有局部的壓力降低,有利于熱解反應的進行。
作為優選技術方案,所述燃燒機1采用液化氣燃燒機;所示熱風爐2采用直燃式燃氣熱風爐或間接式燃煤熱風爐,熱風粉塵量低于20mg/NM3。
本發明系統在使用過程中的具體步驟如下:
1.啟動風機13,使整個系統處于負壓狀態;
2.啟動熱風爐2,調整空氣量,控制到適當的熱風溫度和風量;
3.將重鎂水貯槽15內的重鎂水(溫度為20℃、質量濃度為8~12g/L(以MgO計))通過重鎂水輸送泵16打入預熱盤管7與熱解完成的60℃熱解液通過預熱盤管7間接換熱,預熱后重鎂水溫度從20℃升至30~35℃;
4.從預熱盤管7出來的重鎂水進入文丘里二級霧化器10在熱潮氣作用下霧化成細微,粒徑在0.1~0.6毫米,與旋風分離器9分離出來的熱潮氣直接混合換熱,重鎂水溫度從30~35℃升至40~45℃,經過換熱的熱潮氣由旋風分離器12變為低溫濕氣體,溫度在60℃以下,沒有 利用價值,經風機可直接排空;
5.經旋風分離器12分離的重鎂水,溫度40~45℃,通過泵14打入文丘里一級霧化器3中,霧化粒徑控制0.1~0.6毫米,與400~500℃熱風混合,氣液體積比例為550~600:1,控制氣液混合物溫度為60~65℃,大量絮狀固相物生成,熱解完成;
6.熱解罐7中設置有氣動毛刷轉鼓4,在氣流的帶動下快速轉動,攪動上面熱解液并將液體夾帶飛濺,垂掛的大量幕簾8有很大面積使飛濺液體在流落過程與對流氣體進一步質熱交換促進熱解反應,使熱解更完全;
7.熱解完成后氣、液、固三相物先經旋風分離器9,熱潮氣溫度有90~100℃,并夾帶有大量水蒸汽,進入文丘里二級霧化器10,液固分離先沉降再過濾;
8.熱解過濾后的堿式碳酸鎂濾餅,先在220~280℃下用三層帶式烘干機烘1~2h,將水份控制在30%~45%,然后在220~250℃用旋轉閃蒸干燥機干燥,將水份控制到2%以下,得到純白色高膨松的堿式碳酸鎂。
本發明采用高溫熱風與霧化很細的重鎂水直接充分混合,形成的氣液混合物,使重鎂水與熱風的接觸面積很大,瞬間完成熱的傳遞,同時氣液混合物充分擴散后,大大降低了重鎂水的熱解分壓,重鎂水微粒中的二氧化碳在壓差的推動下,易從重鎂水微粒的表面和內部擴散到熱空氣中,完成熱解,系統處于微負壓下更利于熱解反應的進行。
以上顯示和描述了本發明的基本原理和主要特征。本行業的技術人員應該了解,本發明不受上述實施例的限制,上述實施例和說明書中描述的只是說明本發明的原理,在不脫離本發明精神和范圍的前提下,本發明還會有各種變化和改進,這些變化和改進都落入要求保護的本發明范圍內。本發明要求保護范圍由所附的權利要求書及其等效物界定。

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