一种副产蒸汽的硫酸铝连续化生产工艺及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种副产蒸汽的硫酸铝连续化生产工艺及装置。氢氧化铝与水连续进料并充分混合，形成氢氧化铝悬浊液；浓硫酸通过多点进料的方式与氢氧化铝悬浊液发生中和反应；中和反应产物携带了浓酸稀释和中和反应所释放的大量热量，产物部分汽化生产低压蒸汽，蒸汽经水洗除去酸性组分后被采出；蒸发初浓缩后的物料随后进行固液分离；硫酸铝溶液进入后续干燥工段，浓缩后的氢氧化铝悬浊液循环与新鲜的原料水和氢氧化铝混合。本发明专利技术利用酸碱中和及浓酸稀释放热副产低压蒸汽，吨产品副产蒸汽的年产量达60～200kg。充分利用能量，提高生产流程经济效益；采用连续化生产方式代替间歇生产，提高生产效率，易于实现自动化控制，产品质量的稳定性好。的稳定性好。的稳定性好。

【技术实现步骤摘要】
一种副产蒸汽的硫酸铝连续化生产工艺及装置


[0001]本专利技术涉及一种副产蒸汽的硫酸铝连续化生产工艺及装置，具体而言，涉及一种蒸汽发生装置同时副产低压蒸汽的节能工艺。

技术介绍

[0002]十八水合硫酸铝为白色晶体，不易风化而失去结晶水，稳定性较好；加热会失水，加热至770℃时开始分解为氧化铝、三氧化硫、二氧化硫和水蒸汽；极易溶于水，不溶于乙醇，其水溶液呈酸性，水解后生成氢氧化铝。十八水合硫酸铝不仅可以在造纸工业中作为松香胶、蜡乳液等胶料的沉淀剂，水处理中作为絮凝剂，还可以用作明矾、铝白、石油脱色、脱臭剂、某些药物的原料，有着十分广泛而重要的用途。
[0003]传统的十八水合硫酸铝的生产方法是三水软铝石型铝土矿和硫酸加压反应，或用硫酸分解明矾石、高岭土及含氧化铝原料制得，也有使用氢氧化铝与硫酸反应制备得到。其中，氢氧化铝与硫酸反应的工艺为间歇过程，反应在釜式反应器中发生。将质量浓度53％的硫酸滴加到釜式反应器的氢氧化铝浆液中，滴加一段时间后适当泄压、降温，然后继续滴加硫酸。反应后的混合物在降温、过滤、干燥粉碎后，得到最终的十八水合硫酸铝产品。整个过程会释放大量热量，却没有被合理利用。此前，国内研究着重解决产品中的含铁问题、下游结晶质量问题，并无研究关注反应过程中能量的合理利用问题。此问题在十八水合硫酸铝行业普遍存在，亟待解决。
[0004]专利CN103641143A提出了一种改进生产十八水合硫酸铝所使用原料的工艺方案，通过对原料的预处理，降低了生产成本，有效的克服了传统工艺生产的产品中铁含量超标的问题；专利CN112387229A提出了采用熔融结晶替代溶液结晶的方案，降低了停留时间和设备尺寸，使得投资较低、操作简单；专利CN213085484U在生产工艺中引入了混料部，原料进行预混合后再进行反应，专利技术所述的生产装置结构简单、经济价值高；专利CN113044866介绍了一种从含铝的酸处理液制备硫酸铝的方法，为除灰酸性废液提供了一套综合处理和资源化利用的成套方案。上述专利均未考虑工艺过程中的能量优化问题，酸碱反应的反应热及浓酸稀释过程的大量热量未能得到充分利用，造成能量的大量浪费；此外，上述专利均未能实现生产工艺的连续化设计，流程较为复杂，生产效率不高。
[0005]专利CN110615456A提出了一种循环结晶母液的连续化生产十八水合硫酸铝的方法，通过循环结晶母液，显著减少了废水排放，降低了对硫酸的质量要求，实现了废硫酸资源化利用。该专利技术专利将反应温度控制在相对较低水平，反应放出的热量大部分用于维持反应温度，虽然减少了反应热的浪费，但也存在生产效率较低的问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术针对硫酸铝的间歇生产方式，以及无法有效利用生产过程中释放的大量热量的问题，提出了一种涉及多点进料方式并充分利用反应热和稀释热副产低压蒸汽的连续生产工艺。工艺涉及连续反应装置可显著提高反应效率，同时副产大量低压蒸汽提升经济
效益。
[0007]具体技术方案如下：
[0008]一种副产蒸汽的硫酸铝连续化生产工艺，包括以下步骤：
[0009](1)原料混合：氢氧化铝与水连续进料并充分混合，形成氢氧化铝悬浊液；
[0010](2)中和反应：浓硫酸通过多点进料的方式与氢氧化铝悬浊液发生中和反应；
[0011](3)蒸汽发生：中和反应产物携带了浓酸稀释和中和反应所释放的大量热量，产物部分汽化生产低压蒸汽，蒸汽经水洗除去酸性组分后被采出；
[0012](4)产品分离：蒸发初浓缩后的物料随后进行固液分离；硫酸铝溶液进入后续干燥工段，浓缩后的氢氧化铝悬浊液循环与新鲜的原料水和氢氧化铝混合。
[0013]所述的步骤(1)中原料混合过程，进料氢氧化铝为粉末状，与水质量比为1:2～1:40。
[0014]所述的步骤(2)中，硫酸和氢氧化铝进料摩尔比范围为3:2～3:8，反应器的停留时间为0.5～200秒。
[0015]所述的步骤(3)中蒸汽发生过程连续副产低压蒸汽。
[0016]本专利技术提出了副产蒸汽的硫酸铝连续化生产工艺装置，反应装置为一种多点进料的管式反应器，其与蒸汽发生装置相连接；蒸汽发生装置的液相采出流股经过两次换热，先后被碱性原料、浓酸原料冷却后进入产品分离装置；产品分离装置通过循环泵与原料混合装置相连。
[0017]管式反应器其进料点数目为3～100，长径比为2～20；材质为陶瓷或钛钢；且反应器外部设有保温层。
[0018]蒸气发生过程所涉及的装置为塔设备，蒸汽发生装置部选用塔板、散堆填料或规整填料作为提供气液接触场所的塔内件，内件的材质为陶瓷或高分子材料。
[0019]分离装置为液固过滤装置，内设陶瓷过滤组件，外壳材质为不锈钢。
[0020]所得硫酸铝溶液的后续处理工艺与现有工艺相同。
[0021]本专利技术与现有的工艺相比，主要有以下效果：
[0022](1)本专利技术利用酸碱中和及浓酸稀释放热副产低压蒸汽，其吨产品副产蒸汽的年产量可达60～200kg。充分利用能量，提高生产流程经济效益。
[0023](2)本专利技术采用连续化生产方式代替间歇生产，提高了生产效率，易于实现自动化控制，产品质量的稳定性好。
[0024]本专利技术涉及一种副产蒸汽的硫酸铝连续化生产工艺，主要包括原料混合、反应、产物分离三部分。水与氢氧化铝在原料混合装置中形成氢氧化铝悬浊液，悬浊液经预热后进入反应器，预热后的浓硫酸则通过多点进料的方式连续滴加进入反应器。反应产物携带浓酸稀释和中和反应所释放的大量热量进入水洗塔，在塔内生产的低压蒸汽从设备上部采出，高温反应产物从塔底采出，与两股原料依次换热后进入产品分离装置。产品分离装置内设陶瓷过滤组件，装置上部采出硫酸铝溶液，氢氧化铝悬浊液从装置底部采出并返回至原料混合装置。本专利技术为硫酸铝生产提供了一套连续化工艺解决方案，可显著提高硫酸铝的生产效率，流程简单，易于操作和控制；同时，利用反应热和浓酸稀释热副产蒸汽，大幅降低工艺能耗。
附图说明
[0025]图1是本专利技术的一种副产蒸汽的硫酸铝连续化生产工艺示意图。
[0026]A原料混合装置；B原料输送泵；C碱液预热器；D酸液预热器；E反应器；F蒸汽发生装置；G产品分离装置；H循环泵。
[0027]图2
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1、图2
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2、图2
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3是本专利技术中设置不同塔内件的蒸汽发生装置(F)的结构简图。
[0028]图2
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1表示在蒸汽发生装置(F)中设置了板式塔内件；
[0029]图2
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2表示在蒸汽发生装置(F)中设置了散堆填料；
[0030]图2
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3表示在蒸汽发生装置(F)中设置了规整填料；
[0031]图3
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1、图3
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2、图3
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3是本专利技术中反应器(E)不同进料方式的结构示意图
[0032]图3
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种副产蒸汽的硫酸铝连续化生产工艺，其特征是，包括以下步骤：(1)原料混合：氢氧化铝与水连续进料并充分混合，形成氢氧化铝悬浊液；(2)中和反应：浓硫酸通过多点进料的方式与氢氧化铝悬浊液发生中和反应；(3)蒸汽发生：中和反应产物携带了浓酸稀释和中和反应所释放的大量热量，产物部分汽化生产低压蒸汽，蒸汽经水洗除去酸性组分后被采出；(4)产品分离：蒸发初浓缩后的物料随后进行固液分离；硫酸铝溶液进入后续干燥工段，浓缩后的氢氧化铝悬浊液循环与新鲜的原料水和氢氧化铝混合。2.如权利要求1所述的生产工艺，其特征是，步骤(1)中原料混合过程，进料氢氧化铝为粉末状，与水质量比为1:2～1:40。3.如权利要求1所述的生产工艺，其特征是，步骤(2)中，硫酸和氢氧化铝进料摩尔比范围为3:2～3:8，反应器的停留时间为0.5～200秒。4.如权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：项文雨，刘玉金，祁江山，尹天乐，陈妍希，刘春江，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：