專利名稱：一種聯(lián)產(chǎn)純氯化氫和硫酸鉀(鈉)的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種聯(lián)產(chǎn)純氯化氫和硫酸鉀(鈉)的設(shè)備，是一種回轉(zhuǎn)窯，將氯化鉀 (鈉)和濃硫酸并流混合反應(yīng)生成硫酸鉀(鈉)和純氯化氫氣體的設(shè)備。
背景技術(shù)：
該設(shè)備涉及到了兩個(gè)相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，一個(gè)是使用曼海姆法制取硫酸鉀(鈉)的技術(shù)領(lǐng)域，一個(gè)是使用純氯化氫和硅粉制取三氯氫硅的技術(shù)領(lǐng)域。多年來，在世界范圍內(nèi)，由于大多數(shù)鉀礦主要是以氯化鉀形式存在，而農(nóng)業(yè)需求， 特別是經(jīng)濟(jì)作物亟需的是無氯鉀肥，其中主要是硫酸鉀，所以世界硫酸鉀需求逐年增長。從氯化鉀制取硫酸鉀的方法主要是曼海姆法，曼海姆法的核心設(shè)備是曼海姆爐，曼海姆爐是一種馬蹄型隔焰式馬弗爐，將濃硫酸和氯化鉀混合好后從爐中央進(jìn)料，在攪拌驅(qū)動下從曼海姆爐的中央向邊緣移動，同時(shí)被燃料加熱到400 - 600度，在此條件下混合反應(yīng)3 — 6小時(shí)后從爐子邊緣出料，該過程可以直接得到合格的硫酸鉀產(chǎn)品和含有一半以上其他氣體的氯化氫氣體，而此氯化氫氣體一般是用水吸收后做為鹽酸出售。參見文獻(xiàn)(華樹森，李秀華，馮海波.曼海姆法生產(chǎn)硫酸鉀概述[J ].山東化工，2000，29 24 - 26).全世界每年用此法生產(chǎn)的硫酸鉀約有400萬噸以上。曼海姆法也可以應(yīng)用到從氯化鈉生產(chǎn)硫酸鈉的過程，特別是利用當(dāng)?shù)匾虻刂埔说膹U硫酸和氯化鈉鹽礦，或利用產(chǎn)品硫酸鈉聯(lián)產(chǎn)硫化堿時(shí)更有優(yōu)勢，比如在內(nèi)蒙古西部阿拉善盟地區(qū)，吉蘭泰鹽湖的鹽礦資源非常豐富，而當(dāng)?shù)氐你~礦等礦廠每年都會產(chǎn)生大量的廢硫酸，采用此法來生產(chǎn)硫酸鈉具有一舉四得的優(yōu)勢，第一解決了廢硫酸的環(huán)境污染問題，第二利用了當(dāng)?shù)佧}礦的氯化鈉，第三得到當(dāng)?shù)剌^少的可以生產(chǎn)硫化堿的原料硫酸鈉，第四提供了相對于電解法成本更低的氯化氫。在曼海姆法的生產(chǎn)過程中，副產(chǎn)的氯化氫氣體一般含量低于50%，該氣體一般是用水吸收后制取31%的鹽酸水溶液，而與此同時(shí)，在多晶硅的原料三氯氫硅生產(chǎn)過程中，亟需大量的純氯化氫，因?yàn)楹醒鯕獾穆然瘹淇赡軙谌葰涔枭a(chǎn)過程中和氫氣反應(yīng)發(fā)生爆炸。而曼海姆法的副產(chǎn)氯化氫因?yàn)樵O(shè)備原因，存在被空氣和煙道氣混合的因素，不能滿足此要求，從鹽酸解析得到純氯化氫每噸氯化氫成本會增加500元以上，因此如果能改進(jìn)曼海姆爐使其可以直接提供純的氯化氫直接用于三氯氫硅生產(chǎn)具有極大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。也成為一個(gè)很有意義的課題。本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種改進(jìn)的曼海姆爐，使用回轉(zhuǎn)窯替代馬蹄型隔焰爐，徹底隔絕開了煙道氣和反應(yīng)體系，使產(chǎn)生的氯化氫純度大大提高，可以直接用于三氯氫硅反應(yīng)。

發(fā)明內(nèi)容
該設(shè)備是一個(gè)長圓型的金屬筒體外加附屬的支持和旋轉(zhuǎn)驅(qū)動結(jié)構(gòu)，在筒體內(nèi)部加入了內(nèi)構(gòu)件避免反混。筒體部分高溫段加入碳化硅內(nèi)襯防止腐蝕。濃硫酸和氯化鉀(鈉) 按照一定比例從一端通過密封結(jié)構(gòu)進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯內(nèi)，物料隨著回轉(zhuǎn)窯的旋轉(zhuǎn)由進(jìn)口向出口移動，在移動過程中，被筒體外側(cè)的高溫?zé)煹罋庵饾u加熱而升溫，并和尾端反應(yīng)出的高溫氯化氫氣體換熱，溫度逐漸由常溫加熱到500 - 600度之間，經(jīng)過3 - 6個(gè)小時(shí)充分反應(yīng)，等固體產(chǎn)品合格后從末端出料。而和低溫物料換熱后的純氯化氫則從進(jìn)料端離開系統(tǒng)，該設(shè)備是在微正壓下操作，確?？諝獠粫烊敕磻?yīng)系統(tǒng)中，該氯化氫氣體純度可以達(dá)到99%以上， 故只需用少量硫酸洗滌除去少量三氧化硫后就可以提供給三氯氫硅廠家使用。與馬蹄型隔焰爐相比，本設(shè)備氯化氫氣體在采出之前和剛進(jìn)入反應(yīng)系統(tǒng)的物料進(jìn)行了充分的換熱，因此出氣溫度基本是常溫。該設(shè)備可采用煤炭燃料直接燃燒加熱的方式， 熱風(fēng)沿進(jìn)料方向的反方向流動，和不斷加入的低溫物料充分換熱，設(shè)備在筒體上可以安裝適量的熱管或翅片管，通過熱管和翅片管來強(qiáng)化煙道氣和反應(yīng)物料之間的換熱，將煙道氣的出氣溫度降低到300度以下，能量利用效率很高。而同時(shí)曼海姆爐的氯化氫氣體出氣溫度在500度以上，煙道氣出氣溫度在600度以上，在能源價(jià)格越來越高的今天本設(shè)備用于替代現(xiàn)有曼海姆爐也有很大的優(yōu)勢。曼海姆爐由于設(shè)備加工制造復(fù)雜，附屬部件多，國際上目前最大的裝置單爐產(chǎn)硫酸鉀只能做到一萬噸左右，且投資高，維修頻率高，本發(fā)明的設(shè)備由于結(jié)構(gòu)相對簡單，且易于連續(xù)化生產(chǎn)，單套處理能力可達(dá)數(shù)十萬噸，且投資低于曼海姆爐。


圖一是本設(shè)備的剖面圖。如圖一所示，保溫爐膛1、煙囪2、窯體3、氯化氫出氣口 4、氯化鉀(鈉)和濃硫酸進(jìn)料口 5、托輪6、大齒圈7、爐膛支撐8、爐膛支撐9、爐膛支撐10、燃煤爐11、托輪12、出料口 13、受料器14、耐酸內(nèi)襯15。參考文獻(xiàn)華樹森，李秀華，馮海波.曼海姆法生產(chǎn)硫酸鉀概述[J ].山東化工，2000， 29 24 - 26。
權(quán)利要求
1.一種聯(lián)產(chǎn)純氯化氫和硫酸鉀(鈉)的設(shè)備，是一個(gè)回轉(zhuǎn)窯，是一個(gè)長圓型的金屬筒體外加附屬的支撐和驅(qū)動其沿軸線旋轉(zhuǎn)的裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求一所述的回轉(zhuǎn)窯，在筒體兩端有附屬的進(jìn)出料裝置，可使用燃煤機(jī)進(jìn)行內(nèi)加熱或外加熱，在回轉(zhuǎn)窯外部有爐膛等附屬設(shè)施。
3.根據(jù)權(quán)利要求一所述的回轉(zhuǎn)窯的筒體高溫段有一些耐酸內(nèi)襯比如碳化硅耐酸磚等，用于避免設(shè)備被高溫的硫酸和氯化氫氣體腐蝕。
4.根據(jù)權(quán)利要求一所述的回轉(zhuǎn)窯的筒體可安裝強(qiáng)化傳熱裝置，這些裝置包括熱管、翅片管，可以有效的將煙氣的熱量傳遞給設(shè)備內(nèi)部，提高總體熱利用率。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種聯(lián)產(chǎn)純氯化氫和硫酸鉀(鈉)的設(shè)備，是一種回轉(zhuǎn)窯，將氯化鉀(鈉)和濃硫酸并流混合反應(yīng)生成硫酸鉀(鈉)和純氯化氫氣體的設(shè)備。該設(shè)備可采用外加熱或內(nèi)加熱方式提供熱量，并采用了內(nèi)構(gòu)件強(qiáng)化傳熱和傳質(zhì)。該設(shè)備造價(jià)低，效率高，能耗低。如右圖所示,保溫爐膛1、煙囪2、窯體3、氯化氫氣體出氣口4、氯化鉀(鈉)和硫酸混合物料進(jìn)料口5、托輪6、大齒圈7、爐膛支撐8、爐膛支撐9、爐膛支撐10、燃煤爐11、托輪12、出料口13、受料器14、耐酸內(nèi)襯15。
文檔編號C01B7/01GK102390809SQ20111024094
公開日2012年3月28日 申請日期2011年8月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月22日
發(fā)明者韓扶軍 申請人:韓扶軍