專利名稱：一種無水氟化鋁的生產系統的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及氟化鋁生產技術領域，具體涉及一種無水氟化鋁的生產系統。
背景技術：
氟化鋁(AlF3)主要用作鋁電解的助熔劑，可降低電解溫度，增強導電性能，調整電解質分子比，有利于氧化鋁的電解和降低電解過程中的能源消耗。氟化鋁還可用作酒精生產中副發酵作用的抑制劑、非鐵金屬的熔劑、陶瓷釉和搪瓷的助熔劑等。目前國內外各種氟化鋁生產工藝可分為干法工藝和濕法工藝兩大類，濕法工藝目前國內都基本相同，都是沿用五六十年代從前蘇聯引進的以螢石生產的有水氫氟酸為原料和氫氧化鋁進行液固反應生產氟化鋁技術，其工藝流程長、設備多、腐蝕嚴重、原料消耗高、 產品質量低，易導致下游產業鋁電解環境污染嚴重，隨著低碳經濟和循環經濟的發展，此工藝已在國家發展和改革委員會公告的2007年第64號《鋁行業準入條件》中規定禁止濕法工藝生產鋁用氟化鹽。而干法工藝主要是以螢石生產的氟化氫為原料和氫氧化鋁進行氣固反應生產氟化鋁，根據反應生產的流程及設備不同又可分為國內湖南湘鋁引進的瑞士布斯工藝、未引進的德國魯奇工藝、法國彼施涅工藝、美國聯合化學公司工藝等。這些工藝大多使用高品位螢石生產的未凈化的HF氣體，導致氟化鋁產品所用原料成本高、產品雜質含量高，同時還存在產能問題，目前國內所采用的氟化鋁生產單臺產能最大約3萬噸/年，其主要設備流化床是關鍵。開辟低品位螢石，生產高品位無水氟化氫、無水氟化鋁，降低生產成本及突破流化床產能擴大的關鍵要點也是今后氟化鹽行業和電解鋁行業發展的要點。
實用新型內容本實用新型的目的在于提供一種無水氟化鋁的生產系統。為了實現以上目的，本實用新型所采用的技術方案是一種無水氟化鋁的生產系統，包括氫氟酸蒸發器，所述氫氟酸蒸發器上設置有氫氟酸入口和氟化氫氣體第一出口，氟化氫氣體第一出口串設有尾氣換熱器，尾氣換熱器上設置有尾氣入口、尾氣出口以及氟化氫氣體第二出口，所述尾氣出口串設有尾氣洗滌裝置，所述氟化氫氣體第二出口串設有氣體混合室，氣體混合室上設置有熱空氣入口和混合氣出口，熱空氣入口與一熱風爐串接，混合氣出口串設有雙層流化床反應器，混合氣出口與雙層流化床反應器的底部連通，所述雙層流化床反應器的底部設置有氟化鋁產品出口，雙層流化床反應器的頂部設置有雙層流化床反應器高溫尾氣出口，雙層流化床反應器上還設置有第一反應物料進口、第二反應物料進口和第三反應物料進口，第一反應物料進口與雙層流化床反應器的上床層連通，第二反應物料進口和第三反應物料進口與雙層流化床反應器的下床層連通，所述氟化鋁產品出口串設有氟化鋁產品處理裝置，雙層流化床反應器高溫尾氣出口串設有一級氣流反應器，所述一級氣流反應器上設置有氫氧化鋁物料進口和一級氣流反應器反應物料出口，一級氣流反應器反應物料出口依次串設有二級氣流反應器、三級氣流反應器和四級氣流反應器，所述二級氣流反應器通過一連接管道與所述第一反應物料進口連通，所述三級氣流反應器通過一連接管道與所述第二反應物料進口連通，所述四級氣流反應器通過一連接管道與所述第三反應物料進口連通，四級氣流反應器上設置有四級氣流反應器尾氣出口，所述四級氣流反應器尾氣出口與設置在尾氣換熱器上的尾氣入口相連通。進一步地，所述尾氣洗滌裝置由依次串設的第一文丘里洗滌器、第二文丘里洗滌器和第三文丘里洗滌器構成，第一文丘里洗滌器上設置有第一文丘里洗滌器尾氣入口，所述第一文丘里洗滌器尾氣入口與設置在尾氣換熱器上的尾氣出口連接，第三文丘里洗滌器上設置有尾氣排空管道，第一文丘里洗滌器、第二文丘里洗滌器和第三文丘里洗滌器上均設置有洗滌液入口和洗滌液出口，所述洗滌液入口通過洗滌液總入水管道與洗滌液儲槽連接，所述洗滌液出口與洗滌液總出水管道連接。所述氟化鋁產品處理裝置由依次串設的冷卻爐、引風機、除塵器和氟化鋁成品料倉構成，冷卻爐與所述氟化鋁產品出口連通。本實用新型提供的無水氟化鋁的生產系統具有以下優點①本實用新型生產系統的反應裝置由依次串接的一、二、三、四級氣流反應器部分和雙層流化床反應器部分這兩個部分組成，氫氧化鋁原料在一、二、三、四級氣流反應器部分實現完全脫水生成氧化鋁，少部分的氧化鋁與HF反應生成氟化鋁，大部分氧化鋁在雙層流化床反應器中與HF反應生成無水氟化鋁產品。由于分氫氧化鋁反應和氧化鋁反應兩步進行生產無水氟化鋁，因此原料轉化率提高，消耗降低，收率在99%以上，生產成本相對較低，且制得的氟化鋁產品質量穩定， 產品中氟化鋁主含量穩定在90%以上；②采用雙層流化床反應器，氣-固接觸充分，保證了無水氫氟酸的充分反應，產品質量穩定；③熱利用率高，能耗低，無水氟化氫氣體的升溫利用無水氟化鋁反應裝置產生的高溫尾氣的余熱，減少了無水氟化鋁的能量消耗；④尾氣洗滌系統采用三級文丘里洗滌，提高了對尾氣中HF的吸收效果，確保了尾氣中HF的合格排放；⑤通過尾氣洗滌系統將尾氣中的HF和微量固體氫氧化鋁收集下來，用作冰晶石車間生產冰晶石的原料，冰晶石的母液作為三級文丘里尾氣洗滌系統的洗滌液重新返回尾氣洗滌系統，實現了含氟廢水在無水氟化鋁車間和冰晶石車間兩個工段的閉路循環，提高了原料氫氧化鋁和無水氫氟酸的利用率。
圖1為本實用新型實施例1提供的無水氟化鋁生產系統的結構示意圖；圖2為本實用新型實施例2提供的無水氟化鋁生產系統的結構示意圖。
具體實施方式
下面通過具體實施例對本實用新型的技術方案進行詳細說明。實施例1、實施例2是本申請提供的無水氟化鋁生產系統的兩個具體實施例。實施例1如圖1所示，一種無水氟化鋁的生產系統，包括氫氟酸蒸發器2，氫氟酸蒸發器2 上設置有氫氟酸入口 1和氟化氫氣體第一出口 3，氟化氫氣體第一出口 3串設有尾氣換熱器6，尾氣換熱器6上設置有尾氣入口 27、尾氣出口 5以及氟化氫氣體第二出口 4，尾氣出口 5串設有尾氣洗滌裝置7，尾氣洗滌裝置7上設置有尾氣排空管道8，氟化氫氣體第二出口 4串設有氣體混合室21，氣體混合室21上設置有熱空氣入口 19和混合氣出口 18，熱空
4氣入口 19與一熱風爐20串接，混合氣出口 18串設有雙層流化床反應器25，混合氣出口 18 與雙層流化床反應器25的底部連通，雙層流化床反應器25的底部設置有氟化鋁產品出口 16，雙層流化床反應器25的頂部設置有雙層流化床反應器高溫尾氣出口 26，雙層流化床反應器25上還設置有第一反應物料進口 24、第二反應物料進口 23和第三反應物料進口 22， 第一反應物料進口 M與雙層流化床反應器25的上床層連通，第二反應物料進口 23和第三反應物料進口 22與雙層流化床反應器25的下床層連通，氟化鋁產品出口 16串設有氟化鋁產品處理裝置17，雙層流化床反應器高溫尾氣出口沈串設有一級氣流反應器14，一級氣流反應器14上設置有氫氧化鋁物料進口 11和一級氣流反應器反應物料出口 13，一級氣流反應器反應物料出口 13依次串設有二級氣流反應器15、三級氣流反應器12和四級氣流反應器10，二級氣流反應器15通過一連接管道與第一反應物料進口 M連通，三級氣流反應器 12通過一連接管道與第二反應物料進口 23連通，四級氣流反應器10通過一連接管道與第三反應物料進口 22連通，四級氣流反應器10上設置有四級氣流反應器尾氣出口 9，四級氣流反應器尾氣出口 9與設置在尾氣換熱器6上的尾氣入口 27相連通。第二反應物料進口 23和第三反應物料進口 22也可以合并為同一個進口。實施例2如圖2所示，一種無水氟化鋁的生產系統，包括氫氟酸蒸發器2，氫氟酸蒸發器2上設置有氫氟酸入口 1和氟化氫氣體第一出口 3，氟化氫氣體第一出口 3串設有尾氣換熱器 6，尾氣換熱器6上設置有尾氣入口 27、尾氣出口 5以及氟化氫氣體第二出口 4，尾氣出口 5 依次串設有第一文丘里洗滌器33、第二文丘里洗滌器34和第三文丘里洗滌器35，第一文丘里洗滌器33上設置有第一文丘里洗滌器尾氣入口 32，第一文丘里洗滌器尾氣入口 32與設置在尾氣換熱器6上的尾氣出口 5連接，第三文丘里洗滌器35上設置有尾氣排空管道8， 第一文丘里洗滌器33、第二文丘里洗滌器；34和第三文丘里洗滌器35上均設置有洗滌液入口 31和洗滌液出口 30，洗滌液入口 31通過洗滌液總入水管道四與洗滌液儲槽36連接，洗滌液出口 30與洗滌液總出水管道觀連接，氟化氫氣體第二出口 4串設有氣體混合室21， 氣體混合室21上設置有熱空氣入口 19和混合氣出口 18，熱空氣入口 19與一熱風爐20串接，混合氣出口 18串設有雙層流化床反應器25，混合氣出口 18與雙層流化床反應器25的底部連通，雙層流化床反應器25的底部設置有氟化鋁產品出口 16，雙層流化床反應器25的頂部設置有雙層流化床反應器高溫尾氣出口 26，雙層流化床反應器25上還設置有第一反應物料進口 24、第二反應物料進口 23和第三反應物料進口 22，第一反應物料進口 M與雙層流化床反應器25的上床層連通，第二反應物料進口 23和第三反應物料進口 22與雙層流化床反應器25的下床層連通，氟化鋁產品出口 16依次串設有冷卻爐40、引風機39、除塵器 38和氟化鋁成品料倉37，冷卻爐40與氟化鋁產品出口 16連通，雙層流化床反應器高溫尾氣出口沈串設有一級氣流反應器14，一級氣流反應器14上設置有氫氧化鋁物料進口 11和一級氣流反應器反應物料出口 13，一級氣流反應器反應物料出口 13依次串設有二級氣流反應器15、三級氣流反應器12和四級氣流反應器10，二級氣流反應器15通過一連接管道與第一反應物料進口 M連通，三級氣流反應器12通過一連接管道與第二反應物料進口 23 連通，四級氣流反應器10通過一連接管道與第三反應物料進口 22連通，四級氣流反應器10 上設置有四級氣流反應器尾氣出口 9，四級氣流反應器尾氣出口 9與設置在尾氣換熱器6上的尾氣入口 27相連通。[0018]第二反應物料進口 23和第三反應物料進口 22也可以合并為同一個進口。利用實施例2提供的無水氟化鋁生產系統生產無水氟化鋁的方法如下(1)無水氫氟酸進料無水氫氟酸泵將IOOOkg的無水氫氟酸經過流量計和控制閥計量后送入氫氟酸蒸發器2，無水氫氟酸在氫氟酸蒸發器2中通過蒸氣加熱產生氣化成為氟化氫氣體，之后氟化氫氣體從氟化氫氣體第一出口 3流出，通過控制閥門進入尾氣換熱器6，在尾氣換熱器6內與來自四級氣流反應器10的尾氣進行熱交換，然后從氟化氫氣體第二出口 4出來進入氣體混合室21，在氣體混合室21中與熱風爐20提供的熱空氣混合，之后經混合氣出口 18送入雙層流化床反應器25的底部；(2)氫氧化鋁的反應將1300kg的氫氧化鋁通過帶式提升機輸送至氫氧化鋁料倉，經過皮帶秤計量后， 再通過輸送螺旋經氫氧化鋁物料進口 11送入一級氣流反應器14，在一級氣流反應器14中氫氧化鋁呈流態化，與來自雙層流化床反應器25的雙層流化床反應器高溫尾氣充分接觸， 雙層流化床反應器高溫尾氣的溫度約為500 600°C，主要成分為未反應的HF、熱空氣以及部分水蒸汽，在一級氣流反應器14中氫氧化鋁完全脫水，得到氧化鋁，部分氧化鋁與雙層流化床反應器高溫尾氣中的HF反應，反應后的氣固混合物物料通過一級氣流反應器反應物料出口 13依次進入二級氣流反應器15、三級氣流反應器12和四級氣流反應器10，二級氣流反應器15、三級氣流反應器12和四級氣流反應器10的工作原理與旋風分離器相同，在進行氣固反應的同時還可以實現氣體和固體兩種物料的分離，從二級氣流反應器15出來的固體物料粗氟化鋁(其中含氟化鋁1050kg，氧化鋁約210kg)通過下部輸送螺旋經第一反應物料進口對送至雙層流化床反應器25的上床層，從三級氣流反應器12和四級氣流反應器10出來的固體物料粗氟化鋁經第二反應物料進口 23和第三反應物料進口 22送至雙層流化床反應器25的下床層，從四級氣流反應器10出來的四級氣流反應器尾氣進入尾氣換熱器6，在尾氣換熱器中完成熱交換，之后依次進入第一文丘里洗滌器33、第二文丘里洗滌器34和第三文丘里洗滌器35進行冷卻洗滌，第一文丘里洗滌器33、第二文丘里洗滌器34 和第三文丘里洗滌器35使用的洗滌液為冰晶石車間得到的冰晶石母液，冰晶石母液從冰晶石車間出來后先進入洗滌液儲槽36中儲存，之后通過洗滌液總入水管道四進入洗滌液入口 31，洗滌液在第一文丘里洗滌器33、第二文丘里洗滌器；34和第三文丘里洗滌器；35中洗滌結束后從洗滌液出口 30流出，然后經過洗滌液總出水管道觀進入冰晶石車間作為冰晶石車間生產原料，經第一文丘里洗滌器33、第二文丘里洗滌器34和第三文丘里洗滌器35 三級冷卻洗滌后得到的尾氣通過尾氣排空管道8排空；(3)氧化鋁的反應來自氣體混合室的混合氣體通過設置在雙層流化床反應器底部的布風板均勻進入雙層流化床反應器下部，與雙層流化床反應器下床層上的物料發生反應，混合氣體中未反應完的氟化氫氣體繼續通過雙層流化床反應器內設置的頂床布風板，與雙層流化床反應器上床層上的物料發生反應，上床層的物料通過溢流管輸送至下床層，反應生成的1340kg 的氟化鋁(其中含氟化鋁U80kg，氧化鋁約64kg)從雙層流化床反應器底部的氟化鋁產品出口 16流出后進入冷卻爐，在冷卻爐內與冷卻水進行間接換熱進行冷卻，冷卻后再經引風機和除塵器，輸送至氟化鋁成品料倉。
權利要求1.一種無水氟化鋁的生產系統，其特征在于，包括氫氟酸蒸發器，所述氫氟酸蒸發器上設置有氫氟酸入口和氟化氫氣體第一出口，氟化氫氣體第一出口串設有尾氣換熱器，尾氣換熱器上設置有尾氣入口、尾氣出口以及氟化氫氣體第二出口，所述尾氣出口串設有尾氣洗滌裝置，所述氟化氫氣體第二出口串設有氣體混合室，氣體混合室上設置有熱空氣入口和混合氣出口，熱空氣入口與一熱風爐串接，混合氣出口串設有雙層流化床反應器，混合氣出口與雙層流化床反應器的底部連通，所述雙層流化床反應器的底部設置有氟化鋁產品出口，雙層流化床反應器的頂部設置有雙層流化床反應器高溫尾氣出口，雙層流化床反應器上還設置有第一反應物料進口、第二反應物料進口和第三反應物料進口，第一反應物料進口與雙層流化床反應器的上床層連通，第二反應物料進口和第三反應物料進口與雙層流化床反應器的下床層連通，所述氟化鋁產品出口串設有氟化鋁產品處理裝置，雙層流化床反應器高溫尾氣出口串設有一級氣流反應器，所述一級氣流反應器上設置有氫氧化鋁物料進口和一級氣流反應器反應物料出口，一級氣流反應器反應物料出口依次串設有二級氣流反應器、三級氣流反應器和四級氣流反應器，所述二級氣流反應器通過一連接管道與所述第一反應物料進口連通，所述三級氣流反應器通過一連接管道與所述第二反應物料進口連通，所述四級氣流反應器通過一連接管道與所述第三反應物料進口連通，四級氣流反應器上設置有四級氣流反應器尾氣出口，所述四級氣流反應器尾氣出口與設置在尾氣換熱器上的尾氣入口相連通。
2.根據權利要求1所述的無水氟化鋁的生產系統，其特征在于，所述尾氣洗滌裝置由依次串設的第一文丘里洗滌器、第二文丘里洗滌器和第三文丘里洗滌器構成，第一文丘里洗滌器上設置有第一文丘里洗滌器尾氣入口，所述第一文丘里洗滌器尾氣入口與設置在尾氣換熱器上的尾氣出口連接，第三文丘里洗滌器上設置有尾氣排空管道，第一文丘里洗滌器、第二文丘里洗滌器和第三文丘里洗滌器上均設置有洗滌液入口和洗滌液出口，所述洗滌液入口通過洗滌液總入水管道與洗滌液儲槽連接，所述洗滌液出口與洗滌液總出水管道連接。
3.根據權利要求1或2所述的無水氟化鋁的生產系統，其特征在于，所述氟化鋁產品處理裝置由依次串設的冷卻爐、引風機、除塵器和氟化鋁成品料倉構成，冷卻爐與所述氟化鋁產品出口連通。
專利摘要本實用新型涉及氟化鋁生產技術領域，具體公開了一種無水氟化鋁的生產系統。該無水氟化鋁的生產系統包括氫氟酸蒸發器，氫氟酸蒸發器與尾氣換熱器串設，尾氣換熱器上設置有尾氣出口、氟化氫氣體出口，尾氣出口設有尾氣洗滌裝置，氟化氫氣體出口設有氣體混合室，氣體混合室的混合氣出口設有雙層流化床反應器，雙層流化床反應器的底部設置有氟化鋁產品出口，其頂部設有雙層流化床反應器高溫尾氣出口，雙層流化床反應器上還設有反應物料進口，雙層流化床反應器高溫尾氣出口設有一級氣流反應器，一級氣流反應器依次與二、三、四級氣流反應器串設，二、三、四級氣流反應器與雙層流化床反應器連通，四級氣流反應器與尾氣換熱器相連通。
文檔編號C01F7/50GK202226681SQ201120336750
公開日2012年5月23日 申請日期2011年9月8日 優先權日2011年9月8日
發明者于賀華, 侯紅軍, 劉海慶, 劉海霞, 楊華春, 賈棉, 高勝軍 申請人:多氟多化工股份有限公司