一种电池级硫酸铝的智能化生产系统及生产工艺技术方案

本发明专利技术公开了一种电池级硫酸铝的智能化生产系统及生产工艺，该生产系统，包括依次相连的混料单元、反应单元、结晶单元、粉粹单元和干燥单元，其中所述粉碎单元还与所述反应单元连接以实现反应原料的预破碎；所述反应单元还连接尾气冷凝回收单元，所述尾气冷凝回收单元分别与尾气处理单元和所述反应单元相连；所述混料单元、所述反应单元、所述结晶单元、所述粉粹单元、所述干燥单元、所述尾气冷凝回收单元和所述尾气处理单元均通讯连接于PLC控制模块并由所述PLC控制模块控制。生产工艺包括二步反应，即先制备偏铝酸钠，然后偏铝酸钠再和硫酸溶液反应得到硫酸铝。最终可以获得电池级硫酸铝，纯度高达99.9％，铁含量低于50ppm。

【技术实现步骤摘要】
一种电池级硫酸铝的智能化生产系统及生产工艺
本专利技术涉及硫酸铝生产
，具体涉及一种电池级硫酸铝的智能化生产系统及生产工艺。
技术介绍
无铁硫酸铝在高级纸张、高级织物、食品膨松剂、电池、橡胶等领域都有广泛的应用。目前我国无铁级硫酸铝的年生产能力已达到100万吨以上，但仍不能满足国际和国内市场的需求。工业上制备无铁硫酸铝的方法是由铝土矿和硫酸加压反应得到液体硫酸铝，将液体硫酸铝除铁后结晶得到水合硫酸铝晶体；再将水合硫酸铝晶体缓慢加热，使其逐步脱水，至完全脱水后经冷却固化、粉碎制得成品。该反应方式的条件比较苛刻，对反应釜的要求比较高，并且损耗较大。此外除铁工艺普遍采用以下3种方式：1)采用离子交换树脂除铁，但存在铁离子导致的离子交换树脂中毒现在，再生比较困难；2)采用亚铁氰化钾和铁氰化钾除铁，但存在较大的环境污染问题和安全隐患；3)采用溶剂萃取法除铁，但存在工艺操作繁琐，损耗较大以及除铁效率不佳等问题。此外，现有工艺所采用的反应设备大多比较传统，自动化程度低，人工成本高，生产效率低，这也是严重制约无铁硫酸铝生产能力的关键因素。因此，进一步开发无铁硫酸铝的新生产技术以匹配其在各个领域的发展状况成为当务之急。
技术实现思路
鉴于现有技术存在的上述问题，本专利技术提供一种电池级硫酸铝的智能化生产系统及生产工艺。本专利技术的技术方案为：第一个方面，本专利技术提供一种电池级硫酸铝的智能化生产系统，包括依次相连的混料单元、反应单元、结晶单元、粉粹单元和干燥单元，其中所述粉碎单元还与所述反应单元连接以实现反应原料的预破碎；所述反应单元还连接尾气冷凝回收单元，所述尾气冷凝回收单元分别与尾气处理单元和所述反应单元相连；所述混料单元、所述反应单元、所述结晶单元、所述粉粹单元、所述干燥单元、所述尾气冷凝回收单元和所述尾气处理单元均通讯连接于PLC控制模块并由所述PLC控制模块控制。进一步地，所述反应单元至少包括反应釜一和反应釜二，所述反应釜一和所述反应釜二上均装载有CPU模块、输入模块和输出模块，所述CPU模块的功能包括：向所述CPU发送来自所述输入模块和所述输出模块的反馈信息以及接收来自所述CPU的控制指令并分别向所述输入模块和所述输出模块发送。优选地，所述反应釜一和所述反应釜二的进料口和出料口处设有电磁阀，所述电磁阀上设有报警装置，所述电磁阀和所述报警装置分别与所述CPU模块相连，当所述电磁阀没有关紧时，其会产生一个反馈信号发送至所述CPU模块，所述CPU模块控制报警装置发出警报。进一步地，所述混料罐、所述反应釜一和所述反应釜二的输送管道上还设有压力传感器，所述压力传感器和所述PLC控制模块相连。优选地，所述结晶机为钢带结晶机。进一步地，所述粉碎单元至少包括依次相连的碎片机和粉碎机，所述碎片机上设有振动给料机一，所述粉碎机上设有振动给料机二，所述碎片机和所述粉碎机之间设有输送机构。进一步地，所述尾气处理单元至少包括一个换热器和气液分离器。优选地，所述尾气处理单元包括依次相连的喷淋塔、中和塔和盐水分离器，所述盐水分离器的出水口与所述尾气冷凝回收单元相连，以将从所述盐水分离器分离出来的废水用作所述换热器的循环水和所述喷淋塔的喷淋水。进一步地，所述生产系统还包括流量控制单元和与所述流量控制单元相对应的控制阀门和控制泵，所述流量控制单元至少包括酸流量计、水流量计和物料流量计，所述控制阀门至少包括酸阀、水阀、料阀，所述控制泵至少包括酸泵、水泵和料泵。第二个方面，本专利技术提供一种电池级硫酸铝的智能化生产工艺，是采用上述系统，包括以下步骤：(5)在混料单元制备碱液：将定量氢氧化钠和水引入混料单元混合均匀；(6)在反应单元制备电池级硫酸铝：将步骤(1)的碱液引入反应单元，并在反应单元中先引入铝铁矿反应，反应完成后再引入硫酸溶液进行反应；反应完成后继续加入二乙基二硫代氨基甲酸钠溶液进行除铁反应；(7)在尾气冷凝回收单元和尾气处理单元回收处理尾气：步骤(2)中引入硫酸溶液的反应过程中产生的尾气引入尾气冷凝回收单元进行冷凝回收，部分冷凝下来的尾气液滴重新引入反应单元进行反应，未被冷凝的尾气引入尾气处理单元进行处理；(8)反应产物在结晶单元结晶：将反应单元获得的终产物引入结晶单元结晶；(9)结晶产物在粉碎单元和干燥单元分别进行粉碎和干燥处理，既得。进一步地，所述步骤(1)中氢氧化钠溶液的终浓度为20～25％。进一步地，所述步骤(2)中硫酸溶液的浓度为45～50％。进一步地，所述步骤(2)中二乙基二硫代氨基甲酸钠溶液的浓度为20～25％，并且其中二乙基二硫代氨基甲酸钠与铝铁矿中铁的摩尔比不低于2。优选地，所述生产工艺还包括：将从尾气处理单元出来的废水和浓盐水分别用作尾气冷凝回收单元的循环水以及制备工业盐的原料。第三个方面，本专利技术提供一种电池级硫酸铝，是采用上述生产工艺获得。较比现有技术，本专利技术的有益效果是：其一，本专利技术的智能化生产系统，采用全自动化生产模式，所有过程均可以通过PLC控制模块控制完成，大大地节约了人力成本和时间成本，并且每个环节都尽量考虑周到，比如在反应单元前设置混料单元用于制备碱液，以缓解反应釜的使用压力；并且增加了尾气冷凝回收单元和尾气处理单元，将反应过程产生的尾气进行回收利用以及处理后再排放，大大降低了其对环境的危害。其二，本专利技术的生产工艺通过铝土矿先和碱液反应再和硫酸溶液反应的二步反应方式，之后通过二乙基二硫代氨基甲酸钠溶液除铁，最终可以获得电池级硫酸铝，纯度高达99.9％，铁含量低于50ppm。而现有传统的生产模式直接采用铝土矿和和硫酸加压反应得到铝土矿，这种方式虽然是一步完成，但反应条件苛刻，需要采用浓硫酸和加压，操作中繁琐程度和危险程度均较高，除铁效果并不理想。附图说明图1是本专利技术的智能化生产系统的结构示意图。图2是本专利技术的智能化生产系统的结构控制示意图。图1和2中，1、混料罐，2、反应釜一，3、反应釜二，4、CPU模块，5、输入模块，6、输出模块，7、报警装置，8、压力传感器，9、结晶机，10、反应釜出料和进料处的电磁阀，11、碎片机，12、粉碎机，13、振动给料机一，14、振动给料机二，15、输送机构，16、干燥机，17、管式换热器，18、缓冲罐，19、喷淋塔，20、中和塔，21、盐水分离器，22、PLC控制模块，23、酸流量计，24、水流量计，25、物料流量计，26、酸泵，27、水泵，28、料泵，29、酸阀，30、水阀，31、料阀，32、其它控制阀门，33、混料罐上的加料器，34、气液分离器，35、其他抽泵。具体实施方式在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语‘安装’、‘相连’、‘连接’应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电池级硫酸铝的智能化生产系统，其特征在于：包括依次相连的混料单元、反应单元、结晶单元、粉粹单元和干燥单元，其中所述粉碎单元还与所述反应单元连接以实现反应原料的预破碎；所述反应单元还连接尾气冷凝回收单元，所述尾气冷凝回收单元分别与尾气处理单元和所述反应单元相连；所述混料单元、所述反应单元、所述结晶单元、所述粉粹单元、所述干燥单元、所述尾气冷凝回收单元和所述尾气处理单元均通讯连接于PLC控制模块并由所述PLC控制模块控制。/n

【技术特征摘要】
1.一种电池级硫酸铝的智能化生产系统，其特征在于：包括依次相连的混料单元、反应单元、结晶单元、粉粹单元和干燥单元，其中所述粉碎单元还与所述反应单元连接以实现反应原料的预破碎；所述反应单元还连接尾气冷凝回收单元，所述尾气冷凝回收单元分别与尾气处理单元和所述反应单元相连；所述混料单元、所述反应单元、所述结晶单元、所述粉粹单元、所述干燥单元、所述尾气冷凝回收单元和所述尾气处理单元均通讯连接于PLC控制模块并由所述PLC控制模块控制。


2.根据权利要求1所述的一种电池级硫酸铝的智能化生产系统，其特征在于：所述反应单元至少包括反应釜一和反应釜二，所述反应釜一和所述反应釜二上均装载有CPU模块、输入模块和输出模块，所述CPU模块的功能包括：向所述CPU发送来自所述输入模块和所述输出模块的反馈信息以及接收来自所述CPU的控制指令并分别向所述输入模块和所述输出模块发送。


3.根据权利要求2所述的一种电池级硫酸铝的智能化生产系统，其特征在于：所述反应釜一和所述反应釜二的进料口和出料口处设有电磁阀，所述电磁阀上设有报警装置，所述电磁阀和所述报警装置分别与所述CPU模块相连，当所述电磁阀没有关紧时，其会产生一个反馈信号发送至所述CPU模块，所述CPU模块控制报警装置发出警报。


4.根据权利要求2或3所述的一种电池级硫酸铝的智能化生产系统，其特征在于：所述混料罐、所述反应釜一和所述反应釜二的输送管道上还设有压力传感器，所述压力传感器和所述PLC控制模块相连。


5.根据权利要求1所述的一种电池级硫酸铝的智能化生产系统，其特征在于：所述结晶机为钢带结晶机。


6.根据权利要求1所述的一种电池级硫酸铝的智能化生产系统，其特征在于：所述粉碎单元至少包括依次相连的碎片机和粉碎机，所述碎片机上设有振...

【专利技术属性】
技术研发人员：司东峰，司思，
申请(专利权)人：淄博市博山双赢化工有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37