一种利用氯碱盐酸生产二水氯化钙与石墨烯的工艺和系统技术方案

技术编号:24323114 阅读:19 留言:0更新日期:2020-05-29 17:18
本发明专利技术公开了一种利用氯碱盐酸生产二水氯化钙与石墨烯的工艺和系统,工艺包括以下步骤:首先将石灰石煅烧转化为生石灰,生石灰经消化得到高品氢氧化钙和低品氢氧化钙,将高品氢氧化钙煅烧后生成活性氧化钙用于石墨烯的生长,将得到的石墨烯‑氧化钙的复合粉体与氯碱盐酸进行中和、过滤得到滤饼和一次滤液,将滤饼洗涤并干燥得到石墨烯粉体,将一次滤液用低品氢氧化钙进行中和并蒸发浓缩制取二水氯化钙,中和反应产生的氯化氢尾气通过石墨烯洗涤液吸收,待洗涤液达到目标酸度后再利用。本发明专利技术还提供了所述工艺的系统,整个工艺和系统实现了利用氯碱工业副产盐酸同时生产二水氯化钙和石墨烯粉体,拓展了氯碱工业产业链,实现高质量循环经济。

【技术实现步骤摘要】
一种利用氯碱盐酸生产二水氯化钙与石墨烯的工艺和系统
本专利技术属于化学工业
,具体涉及一种利用氯碱盐酸生产二水氯化钙与石墨烯的工艺和系统。
技术介绍
氯碱工业是以盐和电为原料生产烧碱、氯气、氢气的基础原材料行业。氯碱产品种类多、关联度大,下游产品目前已达上千个品种,具有较高的经济延伸价值。氯碱产品广泛应用于农业、石油化工、轻工、纺织、建材、电力、冶金、国防军工等国民经济各命脉部门,在我国乃至世界经济发展中都具有举足轻重的地位。经过了八十多年的发展,中国已成为当之无愧的全球氯碱第一生产大国。目前我国氯碱工业正在面临严重危机,国内外聚氯乙烯(PVC)需求市场严重萎缩,PVC逐渐呈现出产能过剩、结构失调、亏损面扩大等难点,虽烧碱一直为盈利产品,但因最大耗氯产品PVC产能过剩,氯碱平衡受到严重威胁。PVC作为平衡液氯的主要途径,PVC产能过剩使得液氯产能严重过剩。目前,我国每年氯气产量约230万吨,主要通过将氯气与氢气反应转化为氯化氢来消耗液氯,相应的氯碱工业副产盐酸约800万吨。氯碱工业产生的盐酸量较多,盐酸的消耗与否直接制约着氯碱企业的发展。当前,氯碱企业面临着成本高,盐酸销路困难的问题,盐酸作为工业副产酸急需解决。消耗盐酸的办法多数是通过利用石灰或石灰石等介质将其中和来生产氯化钙。中国专利技术CN104445335公开了一种利用含有机物废盐酸生产无水氯化钙工艺,将废盐酸与石灰石进行中和反应,将反应后的溶液与高温烟气进行接触,进行除尘,浓缩的处理后的溶液进行高温喷雾煅烧,获得无水氯化钙产品。中国专利技术CN104773750B公开了一种利用工业废盐酸生产无水氯化钙的系统及工艺,该系统通过利用盐酸和石灰石反应来生产无水氯化钙。但是,通过简单的盐酸与碳酸钙反应来生产氯化钙大大降低了氯碱工业产业链产品的附加值。石墨烯是一种由碳原子sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的新型碳纳米材料。石墨烯完美的结构赋予其良好的电学、热学、光学、力学等特性,使其在化工、储能、电子器件、特殊装备等领域具有广泛的应用潜能。目前,石墨烯的制备方法主要以石墨为原材料,通过弱化石墨的层间作用力来剥离制备石墨烯。随着石墨烯行业的发展,石墨烯的生产技术、工艺装备和产品质量均取得重大突破。吨级以上的石墨烯粉体生产线已经建成,但是普遍存在产能小、成本高、价格高、质量低和制备过程污染等问题。化学气相沉积法制备石墨烯易于控制、重复性好,有望通过化学气相沉积法实现高质量石墨烯粉体的工业化生,石灰石能够作为化学气相沉积法制备石墨烯的上游原料之一。基于此,以石灰石为纽带,开发出一种既能处理氯碱工业副产盐酸又能生产出高质量石墨烯粉体的工艺和系统就显得非常重要,突破这一瓶颈对氯碱工业和石墨烯行业的发展具有重要的现实意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的不足,提供一种利用氯碱工业副产盐酸同时生产二水氯化钙和石墨烯粉体的工艺和系统,拓展氯碱工业产业链,实现高质量循环经济。针对上述目的,本专利技术利用氯碱盐酸生产二水氯化钙与石墨烯的工艺包括下述步骤:1、将块状石灰石高温煅烧得到块状生石灰。2、将块状生石灰破碎、加水消化、制粉并分离,得到氢氧化钙质量含量≥95%的高品氢氧化钙粉体和氢氧化钙质量含量为65%~90%的低品氢氧化钙粉体。3、将高品氢氧化钙粉体经过高温煅烧得到活性氧化钙,以活性氧化钙为催化剂通过化学气相沉积法生长石墨烯,得到石墨烯-氧化钙的复合粉体。4、将氯碱盐酸与石墨烯-氧化钙的复合粉体进行一次中和制取石墨烯与氯化钙溶液的混合物,经过滤分离得到石墨烯滤饼和一次滤液;将石墨烯滤饼用蒸馏水洗涤后得到石墨烯洗涤液,将洗涤后的石墨烯滤饼干燥得到石墨烯粉体;将一次滤液用低品氢氧化钙进行二次中和调节pH值至8~9并沉降过滤得到二次滤液,其经蒸发浓缩并成型得到二水氯化钙。5、将步骤4中氯碱盐酸与石墨烯-氧化钙的复合粉体进行一次中和时产生的氯化氢尾气通过步骤4得到的石墨烯洗涤液吸收,当石墨烯洗涤液中氯化氢的质量浓度达到25%~36%后重复再利用。上述步骤1中,所述石灰石高温煅烧温度为900~1500℃。上述步骤2中,所述加水消化时,生石灰和水的质量比为1:0.3~0.9。上述步骤2中,所述高品氢氧化钙粉体和低品氢氧化钙粉体的粒径≥300目。上述步骤3中,所述高品氢氧化钙高温煅烧的温度为400~1000℃。上述步骤3中,以活性氧化钙为催化剂通过化学气相沉积法生长石墨烯的温度为400~1000℃。上述步骤4中,优选石墨烯-氧化钙的复合粉体与氯碱盐酸的质量体积比为1kg:4~7L,所述氯碱盐酸中氯化氢的质量浓度为25%~36%。上述步骤4中,进一步优选二次滤液蒸发浓缩的温度为150~200℃,经蒸发浓缩后其中氯化钙的质量浓度为72%~76%。本专利技术利用氯碱盐酸生产二水氯化钙与石墨烯的系统包括:生石灰制备系统、氢氧化钙制备系统、石墨烯制备系统、二水氯化钙制备系统和尾气回收系统,其中,所述生石灰制备系统包括依次连接的石灰石储罐、第一皮带输送机和石灰石煅烧装置、第二皮带输送机和生石灰储罐;所述生石灰制备系统用于将石灰石高温煅烧转化为生石灰。所述氢氧化钙制备系统包括依次连接的第三皮带输送机、氢氧化钙制备设备、第一提升机和高品氢氧化钙储罐,氢氧化钙制备设备再通过第二提升机与低品氢氧化钙储罐连接;所述氢氧化钙制备系统用于将生石灰破碎、加水消化、制粉并分离得到高品氢氧化钙粉体和低品氢氧化钙粉体。所述石墨烯制备系统包括依次连接的第一螺旋输送机、石墨烯生长系统、第一管链输送机、石墨烯-氧化钙储罐、第二管链输送机、搪瓷反应釜、第一盐酸泵和盐酸储罐,其中搪瓷反应釜依次与第一压滤泵、第一压滤机、清水泵、蒸馏水储罐连接,第一压滤机依次与第二螺旋输送机、闪蒸干燥机和包装机连接,同时第一压滤机还与第二盐酸泵连接;所述石墨烯制备系统用于石墨烯粉体的制备。所述二水氯化钙制备系统包括依次连接的第三管链输送机、中和槽、第一氯化钙输送泵、沉降池、第二压滤泵、第二压滤机、第二氯化钙输送泵、氯化钙溶液储存池、第三氯化钙输送泵、蒸发器、制片机和二水氯化钙储罐;所述二水氯化钙制备系统用于二水氯化钙的制备。所述尾气回收系统包括依次连接的第三盐酸泵、石墨烯洗涤液储罐、第四盐酸泵、尾气吸收装置、盐酸循环泵、吸收液储罐和第五盐酸泵,耐酸引风机与尾气吸收装置连接;所述尾气回收系统用于将石墨烯制备系统中产生的氯化氢尾气和石墨烯洗涤液回收再利用。上述生石灰制备系统通过第三皮带输送机与氢氧化钙制备系统连接,氢氧化钙制备系统通过第一螺旋输送机与石墨烯制备系统连接,石墨烯制备系统分别通过盐酸储罐进液端、搪瓷反应釜排气端、第一压滤机的蒸馏水洗涤排液端和第一压滤机的滤液排液端与第五盐酸泵、耐酸引风机、第三盐酸泵和中和槽对应连接,二水氯化钙制备系统通过中和槽分别与低品氢氧化钙储罐和第二盐酸泵连接。本专利技术的有益效果如下:1、本专利技术工艺和系统与现行的酸法制备氯化钙的生产工艺相比,不仅可利用氯碱工业副产盐酸生产出二水氯化钙或氯化钙,同本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种利用氯碱盐酸生产二水氯化钙与石墨烯的工艺,其特征在于包括以下步骤:/n(1)将块状石灰石高温煅烧得到块状生石灰;/n(2)将块状生石灰破碎、加水消化、制粉并分离,得到氢氧化钙质量含量≥95%的高品氢氧化钙粉体和氢氧化钙质量含量为65%~90%的低品氢氧化钙粉体;/n(3)将高品氢氧化钙粉体经过高温煅烧得到活性氧化钙,以活性氧化钙为催化剂通过化学气相沉积法生长石墨烯,得到石墨烯-氧化钙的复合粉体;/n(4)将氯碱盐酸与石墨烯-氧化钙的复合粉体进行一次中和制取石墨烯与氯化钙溶液的混合物,经过滤分离得到石墨烯滤饼和一次滤液;将石墨烯滤饼用蒸馏水洗涤后得到石墨烯洗涤液,将洗涤后的石墨烯滤饼干燥得到石墨烯粉体;将一次滤液用低品氢氧化钙进行二次中和调节pH值至8~9并沉降过滤得到二次滤液,其经蒸发浓缩并成型得到二水氯化钙;/n(5)将步骤(4)中氯碱盐酸与石墨烯-氧化钙的复合粉体进行一次中和时产生的氯化氢尾气通过步骤(4)得到的石墨烯洗涤液吸收,当石墨烯洗涤液中氯化氢的质量浓度达到25%~36%后重复再利用。/n

【技术特征摘要】
1.一种利用氯碱盐酸生产二水氯化钙与石墨烯的工艺,其特征在于包括以下步骤:
(1)将块状石灰石高温煅烧得到块状生石灰;
(2)将块状生石灰破碎、加水消化、制粉并分离,得到氢氧化钙质量含量≥95%的高品氢氧化钙粉体和氢氧化钙质量含量为65%~90%的低品氢氧化钙粉体;
(3)将高品氢氧化钙粉体经过高温煅烧得到活性氧化钙,以活性氧化钙为催化剂通过化学气相沉积法生长石墨烯,得到石墨烯-氧化钙的复合粉体;
(4)将氯碱盐酸与石墨烯-氧化钙的复合粉体进行一次中和制取石墨烯与氯化钙溶液的混合物,经过滤分离得到石墨烯滤饼和一次滤液;将石墨烯滤饼用蒸馏水洗涤后得到石墨烯洗涤液,将洗涤后的石墨烯滤饼干燥得到石墨烯粉体;将一次滤液用低品氢氧化钙进行二次中和调节pH值至8~9并沉降过滤得到二次滤液,其经蒸发浓缩并成型得到二水氯化钙;
(5)将步骤(4)中氯碱盐酸与石墨烯-氧化钙的复合粉体进行一次中和时产生的氯化氢尾气通过步骤(4)得到的石墨烯洗涤液吸收,当石墨烯洗涤液中氯化氢的质量浓度达到25%~36%后重复再利用。


2.根据权利要求1所述的利用氯碱盐酸生产二水氯化钙与石墨烯的工艺,其特征在于:步骤(1)中,石灰石高温煅烧温度为900~1500℃。


3.根据权利要求1所述的利用氯碱盐酸生产二水氯化钙与石墨烯的工艺,其特征在于:步骤(2)中,加水消化时,生石灰和水的质量比为1:0.3~0.9。


4.根据权利要求1所述的利用氯碱盐酸生产二水氯化钙与石墨烯的工艺,其特征在于:步骤(2)中,高品氢氧化钙粉体和低品氢氧化钙粉体的粒径≥300目。


5.根据权利要求1所述的利用氯碱盐酸生产二水氯化钙与石墨烯的工艺,其特征在于:步骤(3)中,高品氢氧化钙高温煅烧的温度为400~1000℃。


6.根据权利要求1所述的利用氯碱盐酸生产二水氯化钙与石墨烯的工艺,其特征在于:步骤(3)中,以活性氧化钙为催化剂通过化学气相沉积法生长石墨烯的温度为400~1000℃。


7.根据权利要求1所述的利用氯碱盐酸生产二水氯化钙与石墨烯的工艺,其特征在于:步骤(4)中,石墨烯-氧化钙的复合粉体与氯碱盐酸的质量体积比为1kg:4~7L。


8.根据权利要求1所述的利用氯碱盐酸生产二水氯化钙与石墨烯的工艺,其特征在于:步骤(4)中,所述氯碱盐酸中氯化氢的质量浓度为25%~36%。


9.根据权利要求1所述的利用氯碱盐酸生产二水氯化钙与石墨烯的工艺,其特征在于:步骤(4)中,二次滤液蒸发浓缩的温度为150~200℃,经蒸发浓缩后其中氯化钙的质量浓度为72%~76%。


10.一种权利要求1所述的利用氯碱盐酸生产二水氯化钙与石墨烯的系统,其特征在于包括:生石灰制备系统(10)、氢氧化钙制备系统(...

【专利技术属性】
技术研发人员:李文超
申请(专利权)人:陕西兴汉澜墨科技有限公司
类型:发明
国别省市:陕西;61

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