一种制备三氯化铁的装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术属于废液处理技术领域，提出了一种制备三氯化铁的装置，包括反应槽，反应槽包括反应槽体、搅拌机构、进气口、出气口、催化剂入口，进气口和出气口均设置在反应槽体的上部，搅拌机构伸入反应槽体内，搅拌机构包括传动轴、空心轴套和叶轮，空心轴套套设在传动轴上，叶轮设置在空心轴套下方，进气口连接有进气管道，进气管道与叶轮连接。本实用新型专利技术解决了现有技术中三氯化铁制备时采用高温高压氧化酸洗废液危险性高、成本高的问题。

A device for preparing ferric chloride

【技术实现步骤摘要】
一种制备三氯化铁的装置
本技术属于废液处理
，涉及一种制备三氯化铁的装置。
技术介绍
金属制品业在生产过程中需要清除钢板表面氧化铁而进行酸洗，酸洗过程中会产生大量的酸洗废液。钢板酸洗废液属于高危废液，污染环境，它还有大量的FeCl2，对它的回收处理，变废为宝，世界各国都进行大量研究。有用它制出FeCl2.4H2O晶体出售的，有用它制备水合氧化铁(r-FeOOH)的，如美国费泽公司的专利(US4176172)有用它制Fe3O4的，有用它制r-Fe2O3的，如CN(1104182)，等等。三氯化铁不论是液体还是固体(FeCl3.6H2O)市场的用量都是挺大的，所以人们都在想法将FeCl2废液氧化成FeCl3溶液，甚至进一步制成FeCl3.6H2O，目前在氧化这一步主要有两种方法，第一种就是用氯气氧化，这是传统的工艺，但是用氯气属于高危作业，毒性极强，危险性极高，危害人体健康和造成环境污染，所以人们就想办法采用非氯氧化。这就首选了氧化能力稍差于氯气的纯氧气作为氧化剂，但又必须同时采用催化剂，作为催化剂广泛使用的是亚硝酸钠(NaNO2)等含氮的化合物。我们国内对这个方法详细研究并卓有成效的企业，他们已大量用于生产，但也辅助于氯气。FeCl2溶液与氧气反应属于典型的气液反应，可以从以下两方面改进：一是增加压力，这样可以增加O2在FeCl2溶液中的溶解度，也可增加NaNO2在反应中变成氮氧化物在溶液中的溶解度，从而加速氧化反应；二是增加O2和(和氮的氧化物)和FeCl2的溶液的接触面积。国内外在增加压力方面作的工作比较多，高温、高压，报导很多。但在增加气相和液相的接触面积方面的报导很少见。高温、高压，往往会产生爆炸，甚至泄压阀都来不及泄压。其中原因是盐酸废酸中不仅有FeCl2，还含有一定量的有机物。因为用于酸洗钢板的盐酸，多数采用有机合成产生的废盐酸，合成路线如下：+Cl2→+HClCH4+Cl2→CH3Cl+HClCH3Cl+Cl2→CH2Cl2+HClCH2Cl2+Cl2→CHCl3+HClCHCl3+Cl2→CCl4+HClCH3CH2OH+Cl2→Cl-CH2-CHOH+HCl此外，在用这样的废酸酸洗钢板时，为了防止酸浸过度，还需加些缓蚀剂，缓蚀剂也是有机物，例如苯丙三氮唑、咪唑啉等多种阴离子表面活性剂，它们也会残留在酸洗废液中，当用O2在高压、高温下氧化亚铁时，开始由于亚铁含量高，根据质量作用定律，O2先与亚铁反应，到后期亚铁含量很低时，O2就有可能和残留的有机反应，再加摩擦产生的静电就会发生爆炸，所以爆炸一般都发生在最后，这就潜在了危险。另外，氧气的价格也不菲，成本也会高。
技术实现思路
本技术提出一种制备三氯化铁的装置，解决了现有技术中三氯化铁的制备采用高温高压氧化酸洗废液危险性高、成本高的问题。本技术的技术方案是这样实现的：一种制备三氯化铁的装置，包括反应槽，所述反应槽包括反应槽体、搅拌机构、进气口、出气口、催化剂入口，所述进气口和所述出气口均设置在所述反应槽体的上部，所述搅拌机构伸入所述反应槽体内，所述搅拌机构包括传动轴、空心轴套和叶轮，所述空心轴套套设在所述传动轴上，所述叶轮设置在所述空心轴套下方，所述进气口连接有进气管道，所述进气管道通向所述叶轮，所述叶轮包括动叶轮和静叶轮，所述动叶轮设置在所述静叶轮内，所述动叶轮设置在所述传动轴上。作为进一步的技术方案，所述空心轴套与所述静叶轮之间还设置有搅拌头体，所述搅拌头体23设置在所述空心轴套22上，所述静叶轮设置在所述搅拌头体上，所述搅拌头体上设置有筒形进气孔，所述筒形进气孔通过所述进气管道与所述进气口连接，所述筒形进气孔的端部通向所述动叶轮。作为进一步的技术方案，所述搅拌头体为锥形。作为进一步的技术方案，所述筒形进气孔有4个且均匀设置在所述搅拌头体上。作为进一步的技术方案，所述传动轴上端连接有电机，所述传动轴与所述电机之间还设置有调速齿轮箱，所述反应槽体内设置有温度计，所述反应槽体外设置有加热装置，所述反应槽体顶端还设置有取样口，所述催化剂入口设置有用于控制催化剂滴加速度的滴液漏斗。作为进一步的技术方案，所述出气口通过出气管道与氯化亚铁吸收装置连接，或者所述出气口通过出气管道与另一制备三氯化铁的装置连接。一种如上述的制备三氯化铁的装置用于制备三氯化铁的工艺，包括以下步骤：S1、向酸洗废液中加入浓盐酸，得到混合液，所得混合液中氯化亚铁与氯化氢的摩尔比为1：1；S2、向步骤S1得到的混合液中加入助催化剂后转入反应槽体1中，开动电机，吸入空气，升温；S3、由进气口通入氧气或空气，通过催化剂入口5滴加主催化剂，用滴液漏斗控制滴加速度，所述主催化剂为亚硝酸钠；S4、反应完成，得到三氯化铁。作为进一步的技术方案，步骤S1中酸洗废液中氯化亚铁的浓度为2.62mol/L，氯化氢的浓度为1.17mol/L，浓盐酸中氯化氢的浓度为12mol/L。作为进一步的技术方案，步骤S2中助催化剂的添加量为混合液质量的0.5％，步骤S3中硝酸钠的添加量为混合液质量的0.5％，硝酸钠滴加速度为1滴/秒，步骤S1中助催化剂为氯化铵、氯化锰、硝酸铵、硝酸中的一种。作为进一步的技术方案，步骤S4之后还包括步骤S5、从反应槽体出气口4流出的气体通入氯化亚铁吸收装置，或通入另一制备三氯化铁的装置，继续进行步骤S1～S4。本技术使用原理及有益效果为：现有技术中，以酸洗废液为原料采用氧气氧化制备三氯化铁的工艺中，技术人员一般都采用增加压力，这样在高温高压下反应就存在易爆炸的隐患，而且在高压下的氧化反应时间一般在3小时以上，技术人员一直想将氧化反应在常压下进行但是无法解决。在本技术中，以酸洗废液为原料，采用NH4Cl、NH4NO3、MnCl2或HNO3为助催化剂，与主催化剂NaNO2配合，共同催化氯化亚铁、氯化氢和氧气在常压下的氧化反应，避免了高温高压带来的爆炸等安全隐患，解决了现有技术中采用高温高压氧化酸洗废液危险性高而无法解决的行业难题，采用本技术的搅拌机构增大了气相液相的接触面积，提高了氧化反应速度，极大的缩短了反应时间，现有技术中高压下用氧气氧化约需3小时，而本技术中在常压下用氧气氧化只需要50min就能使酸洗废液中亚铁离子浓度降至0.002mmol/g，从而在很大程度上提高了反应效率，节约了反应成本，本技术还可以在常压下用空气氧化，在4小时就可将亚铁离子浓度降至0.002mmol/g，与现有技术中只能使用氧气相比，大大降低了反应成本，设备简单，安装方便，适合大规模推广使用。本技术中，采用滴加的方法加入NaNO2，通过控制滴加速度，一方面，能够避免NaNO2在常温常压下分解成氮氧化物而造成污染的问题，另一方面，NaNO2与助催化剂配合使用，进一步加快氧化反应的进行，使反应更充分。本技术中，空气或氧气从进气口本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制备三氯化铁的装置，包括反应槽，其特征在于，所述反应槽包括反应槽体(1)、搅拌机构(2)、进气口(3)、出气口(4)、催化剂入口(5)，/n所述进气口(3)和所述出气口(4)均设置在所述反应槽体(1)的上部，/n所述搅拌机构(2)伸入所述反应槽体(1)内，/n所述搅拌机构(2)包括传动轴(21)、空心轴套(22)和叶轮(24)，所述空心轴套(22)套设在所述传动轴(21)上，所述叶轮(24)设置在所述空心轴套(22)下方，所述进气口(3)连接有进气管道，所述进气管道通向所述叶轮(24)，/n所述叶轮(24)包括动叶轮(241)和静叶轮(242)，所述动叶轮(241)设置在所述静叶轮(242)内，所述动叶轮(241)设置在所述传动轴(21)上。/n

【技术特征摘要】
1.一种制备三氯化铁的装置，包括反应槽，其特征在于，所述反应槽包括反应槽体(1)、搅拌机构(2)、进气口(3)、出气口(4)、催化剂入口(5)，
所述进气口(3)和所述出气口(4)均设置在所述反应槽体(1)的上部，
所述搅拌机构(2)伸入所述反应槽体(1)内，
所述搅拌机构(2)包括传动轴(21)、空心轴套(22)和叶轮(24)，所述空心轴套(22)套设在所述传动轴(21)上，所述叶轮(24)设置在所述空心轴套(22)下方，所述进气口(3)连接有进气管道，所述进气管道通向所述叶轮(24)，
所述叶轮(24)包括动叶轮(241)和静叶轮(242)，所述动叶轮(241)设置在所述静叶轮(242)内，所述动叶轮(241)设置在所述传动轴(21)上。


2.根据权利要求1所述的一种制备三氯化铁的装置，其特征在于，所述空心轴套(22)与所述静叶轮(242)之间还设置有搅拌头体(23)，所述搅拌头体(23)设置在所述空心轴套(22)上，所述静叶轮(242)设置在所述搅拌头体(23)上，所述搅拌头体(23)上设置有筒形进气孔(25)，所述筒形进...

【专利技术属性】
技术研发人员：王爱国，白晓光，徐锡刚，
申请(专利权)人：唐山达润达危废处理有限公司，唐山达润达环保科技有限公司，
类型：新型
国别省市：河北;13