專利名稱：六氨氯化鎂的循環(huán)流化床熱解脫氨方法與設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種六氨氯化鎂的熱解方法。本發(fā)明還涉及實(shí)現(xiàn)上述方法的設(shè)備。
背景技術(shù)：
六氨氯化鎂(MgCl2 · 6NH3)是水氯鎂石(MgCl2 · 6H20)(或者菱鎂礦(MgCO3))制備高純度無水氯化鎂的重要中間體，也是硅化鎂(Mg2Si)與氯化銨在液氨中反應(yīng)制備硅烷 (SiH4)的副產(chǎn)物。中國專利 CN101462746A、CN1135743A、US6143270A、CN1978680A 公開了一種氨化法制備無水氯化鎂的方法，首先由原料制備氯化鎂的乙二醇溶液，然后與氨反應(yīng)結(jié)晶制備六氨氯化鎂，最后六氨氯化鎂熱分解得到無水氯化鎂。其中六氨氯化鎂的熱分解是上述氨化法制備無水氯化鎂的關(guān)鍵步驟。另外，硅鎂(Mg2Si)和氯化銨(NH4Cl)在液氨中反應(yīng)可以制備硅烷(SiH4)氣體(亦稱硅鎂法)，該過程中副產(chǎn)大量的六氨氯化鎂，如果把副產(chǎn)的六氨氯化鎂熱分解，得到的氨氣可以循環(huán)利用，得到的無水氯化鎂可以電解制備金屬鎂， 從而達(dá)到這一轉(zhuǎn)化過程資源充分利用、污染物零排放的目的。熱分解技術(shù)主要有固定床熱分解、回轉(zhuǎn)窯熱分解和流化床熱分解。固定床熱分解是一種傳統(tǒng)的熱分解技術(shù)。該方法技術(shù)要求簡單，操作方便，但是具有顯而易見的缺點(diǎn)固定床熱分解爐內(nèi)溫度場(chǎng)嚴(yán)重不均勻，爐內(nèi)物料間存在明顯的溫差，導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量不均勻、不穩(wěn)定；固定床熱分解單位產(chǎn)品能耗較高、明顯不符合工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域節(jié)能減排的要求；固定床熱分解生產(chǎn)周期長，生產(chǎn)效率低、勞動(dòng)強(qiáng)度大，不能滿足大規(guī)模、工業(yè)化生產(chǎn)的要求?；剞D(zhuǎn)窯熱分解技術(shù)與固定床熱分解技術(shù)相比，回轉(zhuǎn)窯熱分解爐內(nèi)傳熱、傳質(zhì)狀況有所改善，產(chǎn)品質(zhì)量明顯提高。但是，回轉(zhuǎn)窯熱分解爐內(nèi)依然存在著氣固接觸性差、傳熱、傳質(zhì)不均勻、產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定；對(duì)于隔焰式回轉(zhuǎn)窯，熱效率低，且需要特殊的耐高溫鋼材，成本
很1 。流化床熱分解技術(shù)與上述兩種熱分解技術(shù)相比，流化床熱分解爐內(nèi)溫度場(chǎng)均勻， 產(chǎn)品質(zhì)量均勻、穩(wěn)定，熱效率高，生產(chǎn)單位產(chǎn)品能耗低；流化床熱分解爐傳熱、傳質(zhì)狀況好， 熱分解反應(yīng)快，可以大幅提高生產(chǎn)效率；流化床熱分解技術(shù)適于大規(guī)模、工業(yè)化生產(chǎn)。關(guān)于六氨氯化鎂熱分解方法的有關(guān)報(bào)道很少，專利CN101462746A和CN1135743A 中僅僅提及了六氨氯化鎂熱解的概念，并沒有給出具體熱分解技術(shù)和專用設(shè)備。在六氨氯化鎂熱分解脫氨過程中要保證分解產(chǎn)物無水氯化鎂不發(fā)生水解反應(yīng)，這樣得到的產(chǎn)物才能用于電解制備金屬鎂，這也是制備電解用無水氯化鎂的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，六氨氯化鎂快速熱解脫氨對(duì)制備無水氯化鎂具有現(xiàn)實(shí)意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種六氨氯化鎂的熱解方法。本發(fā)明的又一目的在于提供一種用于實(shí)現(xiàn)上述方法的設(shè)備。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的六氨氯化鎂的循環(huán)流化床熱解脫氨設(shè)備，主要包括有預(yù)熱器，該預(yù)熱器的物料出口與循環(huán)流化床熱分解爐的物料進(jìn)口相連；循環(huán)流化床熱分解爐的物料出口與一冷卻器的物料進(jìn)口連接；循環(huán)流化床熱分解爐底部的氣體進(jìn)口與間接式加熱器的氣體出口相連；冷卻器的氣體出口與間接式加熱器的氣體進(jìn)口相連；循環(huán)流化床熱分解爐上部氣固出口與旋風(fēng)分離器的進(jìn)料口相連；該旋風(fēng)分離器的出料口分別連接至循環(huán)流化床熱分解爐的物料進(jìn)口和旋風(fēng)冷卻器的物料進(jìn)口；該旋風(fēng)分離器的尾氣出口與預(yù)熱器的進(jìn)氣口相連。所述的六氨氯化鎂的循環(huán)流化床熱解脫氨設(shè)備，其中預(yù)熱器上部尾氣出口連接一壓力分離器。所述的六氨氯化鎂的循環(huán)流化床熱解脫氨設(shè)備，其中預(yù)熱器為氣固旋風(fēng)預(yù)熱器。所述的六氨氯化鎂的循環(huán)流化床熱解脫氨設(shè)備，其中冷卻器為氣固旋風(fēng)冷卻器。本發(fā)明提供的六氨氯化鎂循環(huán)流化床熱解脫氨的方法，主要步驟為1)將六氨氯化鎂送入預(yù)熱器中利用循環(huán)流化床熱分解爐尾氣的余熱將其預(yù)熱；2)將預(yù)熱后的六氨氯化鎂送入循環(huán)流化床熱分解爐中，以流化氣體為惰性氣體， 物料呈現(xiàn)流態(tài)化狀態(tài)在循環(huán)流化床熱解爐于在300-60(TC熱解脫氨；3)熱解脫氨后的熱物料通過旋風(fēng)分離器進(jìn)行氣固分離，分離出的固體熱物料中， 一部分作為熱載體進(jìn)入循環(huán)流化床熱分解爐，另一部分進(jìn)入冷卻器與進(jìn)入循環(huán)流化床熱分解爐的流化氣體換熱；分離出來的尾氣進(jìn)入預(yù)熱器實(shí)現(xiàn)步驟1對(duì)六氨氯化鎂的預(yù)熱；4)對(duì)預(yù)熱器排出的尾氣進(jìn)行分離回收氨氣和惰性氣體。所述的六氨氯化鎂循環(huán)流化床熱解脫氨的方法，其中六氨氯化鎂物料的預(yù)熱是在一、二或三級(jí)氣固旋風(fēng)預(yù)熱器中進(jìn)行。所述的六氨氯化鎂循環(huán)流化床熱解脫氨的方法，其中通入循環(huán)流化床熱分解爐中的流化氣體加熱是采用間接加熱方式。所述的六氨氯化鎂的循環(huán)流化床熱分解的方法，其中冷卻器為一、二或三級(jí)氣固旋風(fēng)冷卻器。本發(fā)明主要特點(diǎn)是反應(yīng)器中氣固接觸良好、傳熱傳質(zhì)快、溫度均一、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定；過程余熱得到充分利用，熱效率高；循環(huán)流化床熱解爐成本低、適于規(guī)?；a(chǎn)；最突出效果是一是解決循環(huán)利用硅鎂法制備硅烷氣體的副產(chǎn)物六氨氯化鎂；二是實(shí)現(xiàn)氨絡(luò)合法制備無水氯化鎂中六氨氯化鎂的熱解脫氨的實(shí)用裝置。


圖1本發(fā)明為六氨氯化鎂的循環(huán)流化床熱解脫氨設(shè)備的主要結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明采用的六氨氯化鎂晶體物料的掃描電鏡圖。圖中符號(hào)1物料進(jìn)口 ；2流化氣體進(jìn)口 ；3冷物料出口 ；4氨氣和惰性氣體產(chǎn)品出口 ；5循環(huán)流化床熱分解爐；6旋風(fēng)分離器；7分流式排料控制閥；8旋風(fēng)預(yù)熱器；9旋風(fēng)冷卻器；10尾氣壓力分離器；11、12為鎖氣閥；13間接式加熱器。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明為六氨氯化鎂的循環(huán)流化床熱解脫氨方法和設(shè)備，其主要特點(diǎn)是反應(yīng)器中氣固接觸良好、傳熱傳質(zhì)快、溫度均一、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定；過程余熱得到充分利用，熱效率高； 循環(huán)流化床熱解爐成本低、適于規(guī)?；a(chǎn)。本發(fā)明提供的六氨氯化鎂循環(huán)流化床熱解脫氨方法包括以下部分1)六氨氯化鎂物料的預(yù)熱將六氨氯化鎂送入氣固旋風(fēng)預(yù)熱器8中，利用循環(huán)流化床熱分解爐5尾氣的余熱將冷物料預(yù)熱。2)六氨氯化鎂的熱分解將預(yù)熱后的六氨氯化鎂送入循環(huán)流化床熱分解爐5，同時(shí)由底部通入300-600°C熱的干燥流化氣體(氮?dú)饣蛘叨栊詺怏w)作為加熱介質(zhì)，流化氣體(氮?dú)饣蛘叨栊詺怏w)采用間接加熱方式加熱；循環(huán)流化床熱分解爐中的氣體流速保持在lm/s至5m/s，物料呈現(xiàn)流態(tài)化狀態(tài)在流化床中熱解，在300-600°C溫度下物料熱分解10 分鐘至2小時(shí)。3)熱物料的冷卻將熱分解脫氨后的熱物料由分流式排料控制閥7排入旋風(fēng)冷卻器系統(tǒng)9，與流化氣體進(jìn)口 2通入的冷氮?dú)?或者惰性氣體)相遇，在旋風(fēng)冷卻器中熱物料被冷卻到50-100°C，然后密封卸料、儲(chǔ)存，同時(shí)換熱后的氮?dú)?或者惰性氣體)進(jìn)入間接式加熱器13加熱到300-600°C后，作為流化氣體從底部進(jìn)入循環(huán)流化床熱分解爐。4)氨氣和氮?dú)?或者惰性氣體)的回收預(yù)熱六氨氯化鎂冷料后的預(yù)熱系統(tǒng)尾氣通過壓力分離器10，使氨氣液化，從而分離氨氣和氮?dú)?或者惰性氣體)回收利用。所述的物料預(yù)熱系統(tǒng)由一級(jí)、二級(jí)或三級(jí)氣固旋風(fēng)預(yù)熱器組成。所述的熱物料的冷卻系統(tǒng)由一級(jí)、二級(jí)或三級(jí)氣固旋風(fēng)冷卻器組成。所述的流化氣體加熱采用間接式加熱器。本發(fā)明提供的六氨氯化鎂的循環(huán)流化床熱解脫氨設(shè)備，其結(jié)構(gòu)請(qǐng)參閱圖1，主要包括循環(huán)流化床熱分解爐5、旋風(fēng)分離器6和分流式排料控制閥7 ；循環(huán)流化床熱分解爐5下部有倒圓錐形筒體相連，倒圓錐形筒體下部連接圓筒形氣室，預(yù)熱后的氮?dú)?或者惰性氣體)由此進(jìn)入爐體；倒圓錐形筒體與圓筒形氣室之間裝有氣體分布板。六氨氯化鎂的循環(huán)流化床熱分解爐5，包括旋風(fēng)預(yù)熱器、循環(huán)流化床熱分解爐、旋風(fēng)冷卻器、流化氣體間接加熱器和尾氣分離裝置。旋風(fēng)預(yù)熱器物料出口通過管道與循環(huán)流化床熱分解爐常規(guī)相連，循環(huán)流化床熱分解爐物料出口通過管道與旋風(fēng)冷卻器物料進(jìn)口常規(guī)連接，旋風(fēng)冷卻器氣體出口通過管道與間接式加熱器氣體進(jìn)口常規(guī)相連，間接式加熱器氣體出口通過管道與循環(huán)流化床熱分解爐底部進(jìn)口相連。六氨氯化鎂循環(huán)流化床熱分解過程冷物料從物料進(jìn)口 1進(jìn)入旋風(fēng)預(yù)熱器，首先冷物料在旋風(fēng)預(yù)熱器8中利用循環(huán)流化床熱分解爐5的高溫尾氣預(yù)熱，然后通過鎖氣閥11 進(jìn)入循環(huán)流化床熱分解爐5，預(yù)熱物料在循環(huán)流化床熱分解爐5中與300-600°C氮?dú)?或惰性氣體)流化氣體接觸換熱分解脫氨后，進(jìn)入旋風(fēng)分離器6氣固分離，熱物料下行進(jìn)入分流式排料控制閥7，一部分熱物料作為熱載體重新返回循環(huán)流化床熱分解爐5，一部分下行進(jìn)入旋風(fēng)冷卻系統(tǒng)9與液化氣體進(jìn)口 2通入的冷氮?dú)?或者惰性氣體)在旋風(fēng)冷卻系統(tǒng)9換熱，冷卻后的物料從鎖氣閥12作為產(chǎn)品排出、密封儲(chǔ)存；換熱后的氮?dú)?或者惰性氣體)進(jìn)入間接式加熱器13使其加熱到300-600°C后，從底部進(jìn)入循環(huán)流化床熱分解爐5以作為流化氣體使用。在旋風(fēng)預(yù)熱系統(tǒng)8中進(jìn)行熱交換后的尾氣進(jìn)入壓力分離器10完成氨氣和氮?dú)?或者惰性氣體)分離和回收。本發(fā)明采用在氣固流態(tài)化狀態(tài)下氣固逆流直接接觸換熱，傳熱傳質(zhì)速率快、熱效率高、熱解徹底；適于規(guī)?；笈可a(chǎn)。實(shí)施例1以菱鎂礦為原料，首先把菱鎂礦粉碎、在750°C下熱分解成高活性氧化鎂，然后活性氧化鎂與等摩爾比氯化銨在乙二醇中反應(yīng)，完全反應(yīng)后的溶液經(jīng)過減壓蒸餾脫水后，得到氯化鎂的乙二醇溶液。向氯化鎂的乙二醇溶液中通入氨氣，反應(yīng)結(jié)晶得到六氨氯化鎂晶體。洗滌、過濾、干燥得到六氨氯化鎂晶體物料(圖2)。將上述得到的六氨氯化鎂晶體(平均粒徑約為IOOum)送入氣固逆流旋風(fēng)預(yù)熱系統(tǒng)8，利用循環(huán)流化床熱分解爐的尾氣將六氨氯化鎂預(yù)熱；將預(yù)熱后的六氨氯化鎂物料送入循環(huán)流化床熱分解爐5，同時(shí)從熱分解爐底部通入450°C氮?dú)?，氮?dú)鈿馑俦３衷?m/s，六氨氯化鎂在熱分解爐中平均停留時(shí)間為1小時(shí)；熱分解后的固體物料由分流式排料控制閥 7排入旋風(fēng)冷卻器系統(tǒng)9，由進(jìn)口處2通入氮?dú)鈱⑽锪侠鋮s至80°C，然后由冷物料出口 3密封收集、存儲(chǔ)；冷卻熱物料后的氮?dú)馀c物料在旋風(fēng)冷卻器9中分離后，進(jìn)入間接式加熱器13 被加熱到450°C，由底部進(jìn)入循環(huán)流化床熱分解爐5作為流化氣體。分析結(jié)果說明，平均粒徑約為IOOum的六氨氯化鎂晶體物料，450°C溫度下，在循環(huán)流化床熱分解爐中熱分解1小時(shí)，氨可以幾乎完全脫去。
權(quán)利要求
1.一種六氨氯化鎂的循環(huán)流化床熱解脫氨設(shè)備，主要包括有預(yù)熱器，該預(yù)熱器的物料出口與循環(huán)流化床熱分解爐的物料進(jìn)口相連；循環(huán)流化床熱分解爐的物料出口與一冷卻器的物料進(jìn)口連接；循環(huán)流化床熱分解爐底部的氣體進(jìn)口與間接式加熱器的氣體出口相連；冷卻器的氣體出口與間接式加熱器的氣體進(jìn)口相連；循環(huán)流化床熱分解爐上部氣固出口與旋風(fēng)分離器的進(jìn)料口相連；該旋風(fēng)分離器的出料口分別連接至循環(huán)流化床熱分解爐的物料進(jìn)口和旋風(fēng)冷卻器的物料進(jìn)口 ；該旋風(fēng)分離器的尾氣出口與預(yù)熱器的進(jìn)氣口相連。
2.如權(quán)利要求1所述的六氨氯化鎂的循環(huán)流化床熱解脫氨設(shè)備，其中，所述預(yù)熱器上部尾氣出口連接一壓力分離器。
3.如權(quán)利要求1或2所述的六氨氯化鎂的循環(huán)流化床熱解脫氨設(shè)備，其中，所述預(yù)熱器為氣固旋風(fēng)預(yù)熱器。
4.如權(quán)利要求1所述的六氨氯化鎂的循環(huán)流化床熱解脫氨設(shè)備，其中，所述冷卻器為氣固旋風(fēng)冷卻器。
5.一種六氨氯化鎂循環(huán)流化床熱解脫氨的方法，主要步驟為1)將六氨氯化鎂送入預(yù)熱器中利用循環(huán)流化床熱分解爐尾氣的余熱將其預(yù)熱；2)將預(yù)熱后的六氨氯化鎂送入循環(huán)流化床熱分解爐中，以流化氣體為惰性氣體，物料呈現(xiàn)流態(tài)化狀態(tài)在循環(huán)流化床熱解爐于在300-60(TC熱解脫氨；3)熱解脫氨后的熱物料通過旋風(fēng)分離器進(jìn)行氣固分離，分離出的固體熱物料中，一部分作為熱載體進(jìn)入循環(huán)流化床熱分解爐，另一部分進(jìn)入冷卻器與進(jìn)入循環(huán)流化床熱分解爐的流化氣體換熱；分離出來的尾氣進(jìn)入預(yù)熱器實(shí)現(xiàn)步驟1對(duì)六氨氯化鎂的預(yù)熱；4)對(duì)預(yù)熱器排出的尾氣進(jìn)行分離回收氨氣和惰性氣體。
6.如權(quán)利要求5所述的六氨氯化鎂循環(huán)流化床熱解脫氨的方法，其中，六氨氯化鎂物料的預(yù)熱是在一、二或三級(jí)氣固旋風(fēng)預(yù)熱器中進(jìn)行。
7.如權(quán)利要求5所述的六氨氯化鎂循環(huán)流化床熱解脫氨的方法，其中，通入循環(huán)流化床熱分解爐中的流化氣體加熱是采用間接加熱方式。
8.如權(quán)利要求1所述的六氨氯化鎂的循環(huán)流化床熱分解的方法，其中，冷卻器為一、二或三級(jí)氣固旋風(fēng)冷卻器。
全文摘要
一種六氨氯化鎂的循環(huán)流化床熱解脫氨方法，包括六氨氯化鎂物料在旋風(fēng)預(yù)熱器中預(yù)熱；預(yù)熱后的六氨氯化鎂送入循環(huán)流化床熱分解爐進(jìn)行熱分解，流化氣體采用間接加熱方式加熱；熱解脫氨后的熱物料進(jìn)入旋風(fēng)冷卻器冷卻，密封接收和保存冷卻后的氯化鎂物料；同時(shí)熱物料余熱預(yù)熱流化氣體；尾氣中的氨氣和惰性氣體分離、回收利用。該方法充分利用循環(huán)流化床熱分解爐尾氣和熱料的顯熱，熱效率高；并且氣-固接觸充分、傳熱傳質(zhì)快、脫氨徹底。本發(fā)明還提供了實(shí)現(xiàn)上述方法的設(shè)備。
文檔編號(hào)C01F5/30GK102336422SQ201010231159
公開日2012年2月1日 申請(qǐng)日期2010年7月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月14日
發(fā)明者盧旭晨, 王體壯, 閆巖 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院過程工程研究所