熱量回收再利用的方法及其裝置和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種能量的回收和再利用方法，尤其涉及一種在鐵的氧化物生產(chǎn)過(guò)程 中，對(duì)加入蒸汽的回收和再利用的方法，以及適用于該種方法的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 氧化鐵是一種重要的鐵的氧化物，其作為催化劑用于油漆、油墨和橡膠等工業(yè)中， 還廣泛用于油漆、橡膠、塑料化妝品、建筑精磨材料、精密五金儀器、光學(xué)玻璃、搪瓷、文教用 品、皮革、磁性合金和高級(jí)合金鋼的著色，作為顏料用于油漆、橡膠、塑料和建筑等的著色， 以及玻璃、寶石和金屬等材料的拋光劑等。
[0003] 多種方法可以制取鐵的氧化物，較常見(jiàn)的如：鐵皮與硫酸生成的硫酸亞鐵經(jīng)氧化 還原反應(yīng)制取。根據(jù)鐵的氧化物的晶胞結(jié)構(gòu)的差異，常見(jiàn)的有鐵黑、鐵黃和鐵紅等幾種，這 些不同顏色的鐵的氧化物由生產(chǎn)中的晶種決定。
[0004] 中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利ZL03128113. 3提供了一種以鐵粉還原法生產(chǎn)有機(jī)產(chǎn)品同步生產(chǎn)氧 化鐵黑的方法，將鐵粉、反應(yīng)介質(zhì)、水投入到還原反應(yīng)罐中，用蒸汽加熱活化0. 5小時(shí)-1小 時(shí)，反應(yīng)溫度為50°C -95°C，反應(yīng)壓力為常壓，攪拌轉(zhuǎn)速為60轉(zhuǎn)/分鐘-12轉(zhuǎn)/分鐘，還原 反應(yīng)罐中PH值為5-8,反應(yīng)過(guò)程連續(xù)滴加有機(jī)原料，并間斷補(bǔ)充鐵粉、反應(yīng)介質(zhì)和水，始終 維持有機(jī)原料、鐵粉、反應(yīng)介質(zhì)、水的重量配比為I : 0.5-1. 5 : 0.01-0. 1 : 2-5,有機(jī)產(chǎn) 品、鐵泥的懸浮物從還原反應(yīng)罐出料口連續(xù)出料；將反應(yīng)生成的懸浮物經(jīng)過(guò)濾、洗滌、篩分、 過(guò)濾和干燥等制得。
[0005] 中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利ZL201110008756. 7提供了一種高純氧化鐵黑顏料及其生產(chǎn)方法， 采用硫酸亞鐵和氫氧化鈉在氧化桶內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)。在堿性條件下，生成氫氧化亞鐵溶膠，通入 蒸汽升溫進(jìn)行反應(yīng)，達(dá)到規(guī)定溫度后，通入空氣進(jìn)行氧化，反應(yīng)一定時(shí)間后即可制得所需高 純氧化鐵黑。
[0006] 中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利ZL201110062503. 8提供了一種利用硝酰氯尾氣制備氧化鐵紅顏料 的方法，采用氯代硝基苯高溫氯化生產(chǎn)過(guò)程中的尾氣，與鐵粉進(jìn)行硝基還原反應(yīng)后產(chǎn)生的 鐵泥混合，通入蒸汽加熱90~KKTC，同時(shí)攪拌使化工鐵泥溶解，跟蹤測(cè)定溶液中Fe 3+的含 量和鐵泥的加入量使溶液中Fe3+含量達(dá)到110~130g/L后，過(guò)濾，濾液加氨水調(diào)pH值為 6~9,使三價(jià)鐵生成氫氧化鐵，離心分離，取固體加熱至105°C~115°C，制得氧化鐵紅顏 料。
[0007] 鐵的氧化物生產(chǎn)過(guò)程中，尤其是大規(guī)模生產(chǎn)，通常采用向反應(yīng)體系通入蒸汽的方 式完成，同時(shí)也有含水的高溫氣體（水分約占?xì)怏w的50v/v% )從反應(yīng)體系排出，并需要不 斷向反應(yīng)體系中補(bǔ)充蒸汽，以維持反應(yīng)所需要的溫度。據(jù)計(jì)算每生產(chǎn)一噸產(chǎn)品一般需要消 耗七噸蒸汽，因此，產(chǎn)生這些蒸汽所需的能量亦巨大地被消耗，生產(chǎn)成本亦難以有效下降。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種熱量回收再利用的方法，將反應(yīng)體系中輸出的蒸 汽回收再利用，以提高熱能的利用效率，提高經(jīng)濟(jì)效益。
[0009] 本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種熱量回收再利用的裝置，便于將反應(yīng)體系中輸 出的蒸汽回收再利用，以提高熱能的利用效率，提高經(jīng)濟(jì)效益。
[0010] 本發(fā)明的再一個(gè)目的在于提供一種熱量回收再利用的方法和裝置，用于鐵的氧化 物生產(chǎn)，對(duì)蒸汽進(jìn)行回收在利用，以提高熱能的利用效率，提高經(jīng)濟(jì)效益。
[0011] 本發(fā)明提供的一種熱量回收再利用的方法，其步驟如下：
[0012] 將反應(yīng)器中排出的第一水氣與具有第一溫度的液態(tài)水進(jìn)行第一次熱量傳遞，得到 具有第二溫度的液態(tài)水；然后將具有第二溫度的液態(tài)水與空氣進(jìn)行第二次熱量傳遞，得到 具有第二水氣和具有第一溫度的液態(tài)水，將第二水氣輸回反應(yīng)器，第一溫度的液態(tài)水再與 具有第一水氣進(jìn)行第一次熱交換，以實(shí)現(xiàn)熱傳遞的周而復(fù)始和熱能的回收利用。
[0013] 第一水氣為從反應(yīng)器排出時(shí)通常含有30v/v%~95v/v%的水分，以及如：但不僅 限于氮?dú)夂脱鯕獾绕渌鼩怏w，溫度為60°C~99°C。
[0014] 第一溫度是指溫度范圍為30°C~70°C。具有此溫度的液態(tài)水相對(duì)于第一水氣具 有的溫度偏低，以利于熱傳遞的進(jìn)行。
[0015] 第二溫度是指溫度范圍為50°C~90°C。第一水氣與第一溫度的液態(tài)水進(jìn)行熱量 傳遞后，液態(tài)水因吸熱而使水溫顯著提高，由此實(shí)現(xiàn)了第一次熱傳遞。
[0016] 空氣來(lái)自于環(huán)境，其溫度隨著環(huán)境氣溫的升高而升高，或降低而降低。自環(huán)境且溫 度較低的空氣被含有較高熱能的具有第二溫度的液態(tài)水加熱，從而實(shí)現(xiàn)了第二次熱傳遞。
[0017] 被加熱的空氣形成第二水氣，通常含有30v/v%~90v/v%的水分，以及如：但不 僅限于氮?dú)夂脱鯕獾绕渌鼩怏w，溫度為65°C~90°C，此即為第二水氣。同時(shí)，具有第二溫度 的液態(tài)水因熱量喪失而溫度降低，成為了具有第一溫度的液態(tài)水，再與第一水氣進(jìn)行第一 次熱傳遞，以此周而復(fù)始。
[0018] 本發(fā)明提供的熱量回收再利用的方法，第一次熱量傳遞使用第一換熱塔，優(yōu)先選 擇填料塔，塔內(nèi)使用塔內(nèi)件（如：液體分布器）和填料（如：金屬或非金屬填料）填充。第 一水氣從第一換熱塔的下方進(jìn)入，具有第一溫度的液態(tài)水從第一換熱塔的上方進(jìn)入，第一 水氣將熱量傳遞給具有第一溫度的液態(tài)水，產(chǎn)生具有第二溫度的液態(tài)水，并放空氣體。
[0019] 本發(fā)明提供的熱量回收再利用的方法，第二次熱量傳遞使用第二換熱塔，優(yōu)先選 擇填料塔，塔內(nèi)使用塔內(nèi)件（如：液體分布器）和填料（如：金屬或非金屬填料）填充。具 有第二溫度的液態(tài)水從第二換熱塔的上方進(jìn)入，來(lái)自環(huán)境的空氣從第二換熱塔的下方進(jìn) 入，具有第二溫度的液態(tài)水將熱量傳遞給空氣，產(chǎn)生第二水氣和具有第一溫度的液態(tài)水，第 二水氣自塔頂輸入反應(yīng)器。
[0020] 本發(fā)明提供的上述各種熱量回收和再利用方法，適用于鐵的氧化物（如：但不僅 限于鐵黃、鐵紅和鐵黑等）工業(yè)化生產(chǎn)中熱量的回收與再利用，減少能源的消耗，增加經(jīng)濟(jì) 效益。
[0021] 為實(shí)現(xiàn)上述的熱量回收再利用方法，本發(fā)明還提供一種熱量回收再利用裝置，包 括
[0022] 第一換熱塔，其下方通入第一水氣，上方通入具有第一溫度的液態(tài)水，第一水氣與 具有第一溫度的液態(tài)水進(jìn)行第一次熱傳遞，產(chǎn)生具有第二溫度的液態(tài)水；
[0023] 第二換熱塔，其上方與第一換熱塔連通，通入具有第二溫度的液態(tài)水，下方通入空 氣，產(chǎn)生第二水氣，可自塔頂排出。
[0024] 排出的第二水氣直接通入反應(yīng)器而被直接利用，或被輸入其它容器等方式先收 集，再使用而實(shí)現(xiàn)間接利用。
[0025] 本發(fā)明的熱量回收再利用裝置，還包括排氣出口，設(shè)于第一換熱塔，將第一次熱量 傳遞后氣體由此排空。
[0026] 本發(fā)明的熱量回收再利用裝置，還包括管道和輸送泵，管道用以連接第一換熱塔、 第二換熱塔、輸送泵和鐵的氧化物反應(yīng)器等，輸送泵用于輸送氣體或液體。
[0027] 本發(fā)明技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的有益效果：
[0028] 本發(fā)明提供的熱量回收和再利用方法，以液態(tài)水為熱傳遞媒介，吸收生產(chǎn)中排出 的氣體的熱量，再將熱量傳遞給來(lái)自環(huán)境的空氣，以此將生產(chǎn)中被氣體帶出的熱量和水分 得以回收，并再次用于生產(chǎn)，使得熱量得到充分回用，降低了噸產(chǎn)品生產(chǎn)的蒸汽消耗，提高 了經(jīng)濟(jì)效益。
[0029] 本發(fā)明提供的熱量回收和再利用方法，尤其適用于氣-液兩相的液相（如：空 氣-水液相）氧化生產(chǎn)中，以氧化鐵液相氧化