本發明涉及無水氯化鎂工業生產,具體涉及一種無水氯化鎂的一步法制備裝置及制備方法。
背景技術:
1、鎂是地球上儲量最豐富的輕金屬元素之一,可滿足航空、航天、現代汽車、軌道交通、船舶、國防軍工等領域對減重、節能的要求。無水氯化鎂是電解法生產金屬鎂的主要原料,現有的金屬鎂的制備系統一般分為鹵水精制、氯化鎂脫水造粒、無水氯化鎂電解、鑄造四個主要生產單元,其中,氯化鎂溶液脫水造粒單元是生產無水氯化鎂的單元。
2、目前,國內外成熟的氯化鎂造粒工藝主要為海德魯的旋轉離心網籃造粒技術,但在在實際運行過程中該工藝存在許多制約性問題:如網孔易堵塞,易磨損,轉動部件頻繁損壞,無法保證長周期連續運轉,且設備龐大造價高等。多步法脫水制備無水氯化鎂工藝也是一種使用較為廣泛的生產工藝,但多步法脫水制備無水氯化鎂的工藝存在能耗高、不節能等不利因素,整體工藝流程較長,裝置投資、運行、維護的成本也非常高。此外工藝流程長導致各工段工程設計的誤差大,系統匹配不合理,無效的損耗太高,致使生產成本居高不下。
技術實現思路
1、為解決現有技術中的問題,本發明專利設計了一種無水氯化鎂的一步法制備裝置及制備方法,將氯化鎂的脫水、造粒一體化,減少生產設備投資及運轉能耗,以解決現有無水氯化鎂生產裝置工藝流程長、投資大、能耗高的問題。
2、本發明所采用的技術方案是:一步法制備裝置包括流化床、高濃度氯化鎂溶液進料機構、hcl氣體輸送機構和尾氣處理機構,所述高濃度氯化鎂溶液進料機構包括高濃度氯化鎂溶液儲罐、加壓進料管和高壓氣源,所述加壓進料管從流化床進料端的底側伸入,其上設置有多個噴口朝上設置的噴頭,所述hcl氣體輸送機構向流化床內輸送高溫的hcl氣體形成流化風,輸入的hcl氣體的溫度為300℃,所述尾氣處理機構連接流化床的排風口,用于hcl尾氣的凈化回收。
3、進一步的,所述尾氣處理機構的工藝末端與hcl氣體輸送機構管道對接構成hcl氣體循環利用系統,所述hcl氣體循環利用系統包括依次管道連接的急冷器、洗滌塔、換熱器、冷凝器、預熱器、循環風機和hcl氣體加熱器,所述急冷器的進風端對接流化床的排風口,所述hcl氣體加熱器的出風端對接流化床底部的進風口。
4、進一步的,所述換熱器和冷凝器用于除去洗滌后hcl尾氣中夾帶的水汽,所述換熱器和冷凝器連接有鹽酸解析裝置,回收除去的水汽中的鹽酸。
5、進一步的,所述洗滌塔設置有循環噴淋裝置,所述循環噴淋裝置的噴淋液為低濃度氯化鎂溶液,所述循環噴淋裝置設置有外輸管路連接氯化鎂溶液蒸發濃縮裝置。
6、進一步的,所述急冷器和換熱器的換熱管線串聯,作為低濃度氯化鎂溶液的預熱管線。
7、進一步的,所述流化床的卸料端連接有篩分器,所述篩分器的不合格物料通過返料輸送機構連接流化床的返料口。
8、本發明提供的上述的一種無水氯化鎂的一步法制備裝置的制備方法的具體步驟為:
9、將不合格的小顆粒的無水氯化鎂返料作為晶種投入流化床中,流化床底部通入300℃的高溫hcl熱風形成流化風,將無水氯化鎂晶種吹起形成床層;
10、高濃度的氯化鎂溶液泵送至噴頭,被向上霧化噴出,在高溫hcl熱風作用下快速脫除水分,并涂覆于無水氯化鎂晶種表面,逐漸長大形成無水氯化鎂顆粒,從流化床卸料端排出;
11、排出的無水氯化鎂顆粒經篩分器篩分后,細小的不合格無水氯化鎂顆粒通過返料輸送機構送回到流化床的返料口;
12、流化床產生的攜濕尾氣經頂部排風口在循環風機的作用下進入急冷器,降溫后輸入洗滌塔,在洗滌塔內由低濃度氯化鎂溶液進行噴淋洗滌,除去尾氣中夾帶的氯化鎂粉塵,洗滌后的尾氣依次經過換熱器和冷凝器,除去尾氣中夾帶的水汽,經預熱器進行預加熱后輸入hcl氣體加熱器,加熱成高溫的hcl熱風再次送入流化床。
13、進一步的,所述洗滌塔使用的低濃度氯化鎂溶液為飽和溶液,低濃度氯化鎂溶液在吸收了尾氣中的氯化鎂粉塵后濃度升高,送往蒸發濃縮裝置。
14、進一步的,換熱器和急冷器的換熱管利用hcl尾氣的余熱對低濃度氯化鎂溶液進行預熱。
15、進一步的,換熱器及冷凝器去除的尾氣中的水汽經管路收集進入鹽酸解析裝置,回收除去的水汽中的鹽酸。
16、相對于現有技術,本發明專利設計的一種無水氯化鎂的一步法制備裝置及制備方法的進步之處在于:
17、本發明采用高濃度的氯化鎂溶液(50%濃度)通過噴頭向流化床內霧化噴出,高濃度氯化鎂溶液在300℃左右的高溫hcl熱風的作用下快速脫除水分成為無水氯化鎂并包覆于晶種表面,省略傳統制備工藝中六水氯化鎂、四水氯化鎂、二水氯化鎂的逐步干燥過程,縮短工藝流程,整個制取無水氯化鎂的過程在一臺設備中完成,實現了氯化鎂的脫水、造粒一體化,減少了中間過程的設備運轉消耗,降低了能量損失。同時,有效避免氯化鎂干燥過程中堿式氯化鎂的出現,提高了產品的質量。
18、本發明對流化床的尾氣處理采用了hcl氣體循環利用系統,實現了對hcl氣體的循環利用,避免對環境的污染;同時,對排出流化床的高溫尾氣的余熱進行了充分的利用,通過尾氣處理系統中的急冷器、換熱器等的換熱管線對低濃度氯化鎂溶液進行預熱,提高氯化鎂溶液蒸發濃縮的效率,經濟性好。
19、本發明的尾氣處理系統的洗滌塔采用低濃度氯化鎂溶液作為噴淋液,洗滌吸收尾氣中夾帶的氯化鎂粉塵,噴淋后濃度提高的氯化鎂溶液送入蒸發濃縮裝置制備高濃度氯化鎂溶液,實現了尾氣洗滌與物料回收的同時進行。
1.一種無水氯化鎂的一步法制備裝置,其特征在于,所述一步法制備裝置包括流化床、高濃度氯化鎂溶液進料機構、hcl氣體輸送機構和尾氣處理機構,所述高濃度氯化鎂溶液進料機構包括高濃度氯化鎂溶液儲罐、加壓進料管和高壓氣源,所述加壓進料管從流化床進料端的底側伸入,其上設置有多個噴口朝上設置的噴頭,所述hcl氣體輸送機構向流化床內輸送高溫的hcl氣體形成流化風,輸入的hcl氣體的溫度為300℃,所述尾氣處理機構連接流化床的排風口,用于hcl尾氣的凈化回收。
2.根據權利要求1所述的一種無水氯化鎂的一步法制備裝置,其特征在于,所述尾氣處理機構的工藝末端與hcl氣體輸送機構管道對接構成hcl氣體循環利用系統,所述hcl氣體循環利用系統包括依次管道連接的急冷器、洗滌塔、換熱器、冷凝器、預熱器、循環風機和hcl氣體加熱器,所述急冷器的進風端對接流化床的排風口,所述hcl氣體加熱器的出風端對接流化床底部的進風口。
3.根據權利要求2所述的一種無水氯化鎂的一步法制備裝置,其特征在于,所述換熱器和冷凝器用于除去洗滌后hcl尾氣中夾帶的水汽,所述換熱器和冷凝器連接有鹽酸解析裝置,回收除去的水汽中的鹽酸。
4.根據權利要求3所述的一種無水氯化鎂的一步法制備裝置,其特征在于,所述洗滌塔設置有循環噴淋裝置,所述循環噴淋裝置的噴淋液為低濃度氯化鎂溶液,所述循環噴淋裝置設置有外輸管路連接氯化鎂溶液蒸發濃縮裝置。
5.根據權利要求4所述的一種無水氯化鎂的一步法制備裝置,其特征在于,所述急冷器和換熱器的換熱管線串聯,作為低濃度氯化鎂溶液的預熱管線。
6.根據權利要求5所述的一種無水氯化鎂的一步法制備裝置,其特征在于,所述流化床的卸料端連接有篩分器,所述篩分器的不合格物料通過返料輸送機構連接流化床的返料口。
7.一種如權利要求6所述的一種無水氯化鎂的一步法制備裝置的制備方法,其特征在于,所述制備方法的具體步驟為:
8.根據權利要求7所述的無水氯化鎂的一步法制備裝置的制備方法,其特征在于,所述洗滌塔使用的低濃度氯化鎂溶液為飽和溶液,低濃度氯化鎂溶液在吸收了尾氣中的氯化鎂粉塵后濃度升高,送往蒸發濃縮裝置。
9.根據權利要求7所述的無水氯化鎂的一步法制備裝置的制備方法,其特征在于,換熱器和急冷器的換熱管線利用hcl尾氣的余熱對低濃度氯化鎂溶液進行預熱。
10.根據權利要求7所述的無水氯化鎂的一步法制備裝置的制備方法,其特征在于,換熱器及冷凝器去除的尾氣中的水汽經管路收集進入鹽酸解析裝置,回收除去的水汽中的鹽酸。