一種高效節(jié)能的重鎂水熱解方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種高效節(jié)能的重鎂水熱解方法，特別涉及用白云石或菱鎂石碳化法生產(chǎn)高膨松度碳酸鎂的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]碳酸氫鎂的水溶液俗稱(chēng)重鎂水，碳酸氫鎂是不穩(wěn)定的弱酸鹽，本發(fā)明所指的熱解也就是重鎂水受熱分解成堿式碳酸鎂沉淀(又叫輕質(zhì)碳酸鎂)并放出二氧化碳的過(guò)程。主要反應(yīng)式如下:5Mg (HCO3) 2+nH20 = 4MgC03.Mg(OH)2.4H20 I +6C02 i +nH20。
[0003]工業(yè)化生產(chǎn)中重鎂水的鎂濃度低，通常在8 — 15g/L(以MgO計(jì))，將大量的水溶液加熱熱解，需要耗費(fèi)大量的熱能，而傳統(tǒng)熱解溫度要達(dá)95?105°C，其能耗占整個(gè)鎂鹽生產(chǎn)的60%以上，現(xiàn)在的熱解技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)的熱解技術(shù)做了一些持續(xù)的改進(jìn):一是改進(jìn)負(fù)壓生產(chǎn)的連續(xù)化，實(shí)現(xiàn)低溫連續(xù)生產(chǎn)；二是盡可能利用低位熱能，做到熱能的分級(jí)利用，但都是在原有的裝置基礎(chǔ)上稍加改造，從生產(chǎn)投入和整體運(yùn)行效益都沒(méi)能實(shí)現(xiàn)較大的改變。
[0004]如專(zhuān)利CN200910180206.6 (低壓熱解連續(xù)制取輕質(zhì)碳酸鎂的專(zhuān)用裝置)，仍然需要用到鍋爐和真空泵，而鍋爐的熱效率低，作為一種熱水鍋爐，直接加熱重鎂水，長(zhǎng)期用后易結(jié)垢，傳熱效果更差，熱效率更低，而真空泵耗電能較大的設(shè)備，系統(tǒng)都是負(fù)壓，整個(gè)裝置投入也大，生產(chǎn)成本比傳統(tǒng)裝置雖有節(jié)省，綜合成本仍高，工業(yè)化生產(chǎn)不能顯現(xiàn)效益。
[0005]如專(zhuān)利CN201210147887.8 (熱解重鎂水制取堿式碳酸鎂的方法及裝置)其實(shí)施例中涉及到20g/L，甚至達(dá)100g/L重鎂水含氧化鎂濃度，要生產(chǎn)出這樣高濃度的重鎂水本身就要很高的成本，不符合工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)實(shí)；或者涉及到90°C的高溫液，這是低位熱能難實(shí)現(xiàn)的，要么需要高成本才能實(shí)現(xiàn)。對(duì)于低位熱能的利用還考慮到熔鹽、導(dǎo)熱油等熱媒介，這樣獲取低位熱能的單個(gè)設(shè)備就要大量的資金投入，高于同等功率的燃煤鍋爐，那么整套熱解裝置固定投入很大，其節(jié)省的生產(chǎn)成本不足以抵消設(shè)備折舊，生產(chǎn)成本太高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種設(shè)備簡(jiǎn)單，固定投入低，運(yùn)行費(fèi)用低，熱解溫度低，能耗少，熱能利用率高，不易結(jié)垢堵塞的高效節(jié)能的重鎂水熱解方法。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:一種高效節(jié)能的重鎂水熱解方法，將重鎂水經(jīng)霧化裝置進(jìn)行霧化處理后，與高溫?zé)犸L(fēng)接觸完成混合、加熱、分解，霧化后的重鎂水與高溫?zé)犸L(fēng)呈逆流走向，充分熱解反應(yīng)后，在分離器中完成氣液分離，再進(jìn)行固液分離，得到的固體堿式碳酸鎂結(jié)晶，經(jīng)干燥后，得到純白色高膨松的堿式碳酸鎂。
[0008]所述高溫?zé)犸L(fēng)與重鎂水的體積比設(shè)置為500?600:1，過(guò)小不利于熱解完全。
[0009]熱解過(guò)程中，所述高溫?zé)犸L(fēng)溫度設(shè)置為400?500°C，二氧化碳濃度設(shè)置為15%以下。
[0010]所述高溫?zé)犸L(fēng)由直燃式熱風(fēng)爐或燃煤式間接熱風(fēng)爐提供。
[0011]所述重鎂水在2級(jí)串聯(lián)的霧化裝置中，分別進(jìn)行霧化預(yù)熱、霧化熱解。
[0012]干燥過(guò)程中，先在220?280°C下用三層帶式烘干機(jī)烘I?2h，將水份控制在30%?45%，然后在220?250°C下用旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥機(jī)干燥，將水份控制到2%以下。
[0013]霧化裝置內(nèi)重鎂水的霧化粒徑設(shè)置為0.1?0.6毫米。
[0014]本發(fā)明熱解過(guò)程，在負(fù)壓環(huán)境中進(jìn)行。
[0015]本發(fā)明中重鎂水與熱風(fēng)(熱潮氣)直接接觸，在一級(jí)霧化裝置里完成混合預(yù)熱及熱能的充分利用，做到熱能的分級(jí)利用。在二級(jí)霧化裝置里完成混合、加熱、分解，達(dá)到60°C溫度時(shí)，完成熱解。從霧化器出來(lái)的氣液混合物用氣液分離器分離，與霧化裝置配套使用，一級(jí)氣液分離器分離出來(lái)的為低溫飽和濕氣體，氣溫40-45?，不含有分解固相物，沒(méi)有利用價(jià)值，排入空氣中；預(yù)熱的重鎂水泵入二級(jí)霧化裝置，經(jīng)二級(jí)固液分離器分離出來(lái)的熱潮氣體溫度為90?100°C，供一級(jí)霧化裝置；分離出來(lái)的熱液為熱解產(chǎn)物，其固相為堿式碳酸鎂，呈絮狀體。
[0016]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案具有以下有益效果:
[0017](I)本發(fā)明熱解是在高速流動(dòng)的氣霧中完成，不存在間接加熱所帶來(lái)的壁面結(jié)疤現(xiàn)象，熱解前后液體都處于高速流動(dòng)或分散狀態(tài)，不會(huì)發(fā)生“粘壁”現(xiàn)象徹底解決了當(dāng)前裝置易結(jié)垢堵塞現(xiàn)象，可長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)運(yùn)行；
[0018](2)熱解溫度低，能耗少，熱能利用率高，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減排提升效益；
[0019](3)設(shè)備簡(jiǎn)單，工藝流程短，操作容易，安全性能好；
[0020](4)產(chǎn)品品質(zhì)好，熱解產(chǎn)物呈絮狀，烘干后，松裝密度0.10 ;
[0021](5)固定投入低，運(yùn)行費(fèi)用低，具有很好的工業(yè)化應(yīng)用前景。
【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1為本發(fā)明熱解過(guò)程流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖并通過(guò)【具體實(shí)施方式】來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0024]如圖1所示，一種高效節(jié)能的重鎂水熱解方法，具體包括以下步驟:
[0025](I)重鎂水間接預(yù)熱:將已碳化好的溫度為20?25°C、質(zhì)量濃度為8?15g/L(以MgO計(jì))重鎂水與熱解完成的60°C熱解液通過(guò)換熱器間接換熱，進(jìn)行第一次預(yù)熱，重鎂水溫度從20?25°C升至30?35°C ；
[0026](2)重鎂水霧化預(yù)熱:經(jīng)過(guò)間接預(yù)熱的重鎂水在一次霧化裝置中霧化，霧化粒徑控制為0.1?0.6毫米，與二次霧化裝置分離出來(lái)的熱潮氣直接混合換熱，重鎂水溫度從30 ?35°C升至 40 ?45°C。
[0027](3)氣液分離:重鎂水經(jīng)霧化預(yù)熱后進(jìn)入氣液分離器中，將預(yù)熱好的重鎂水與熱潮氣分離，分離出來(lái)的熱潮氣溫度在60°C以下，沒(méi)有利用價(jià)值，經(jīng)風(fēng)機(jī)可直接排空。
[0028](4)重鎂水霧化熱解:經(jīng)氣液分離的40?45°C重鎂水進(jìn)入二次霧化裝置中，霧化粒徑控制為0.1?0.6毫米，與400-500 °C熱風(fēng)混合，氣液體積比例為550-600:1，二次霧化裝置中氣液混合物溫度為60?65°C，在二次霧化裝置中完成氣液之間的傳熱和傳質(zhì)。
[0029](5)氣液分離及液固分離:氣液先經(jīng)氣液分離器分離，熱潮氣溫度有90?100°C，并夾帶有大量水蒸汽，進(jìn)入一次霧化裝置；液固分離可先沉降再過(guò)濾，效率更高。
[0030](6)堿式碳酸鎂的干燥:熱解過(guò)濾后的堿式碳酸鎂濾餅，優(yōu)選在220— 280°C下用三層帶式烘干機(jī)烘I?2h，將水份控制在30%?45%，然后在220°C?250°C下用旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥機(jī)干燥，將水份控制到2%以下，得到純白色高膨松的堿式碳酸鎂，測(cè)得松裝密度為0.10，符合優(yōu)質(zhì)輕質(zhì)碳酸鎂標(biāo)準(zhǔn)。產(chǎn)量可達(dá)110kg/h，鎂的回收率91%，熱解效果好。
[0031]本發(fā)明中液氣分離，可采用旋風(fēng)分離器；液固分離過(guò)程中，大部分清液首先由沉降槽分離，而后采用板框過(guò)濾機(jī)或轉(zhuǎn)鼓真空過(guò)濾機(jī)過(guò)濾。
[0032]本發(fā)明可啟動(dòng)排風(fēng)機(jī)，使整個(gè)系統(tǒng)處于負(fù)壓狀態(tài)。
[0033]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書(shū)中描述的只是說(shuō)明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書(shū)及其等效物界定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高效節(jié)能的重鎂水熱解方法，其特征在于:將重鎂水經(jīng)霧化裝置進(jìn)行霧化處理后，與高溫?zé)犸L(fēng)接觸完成混合、加熱、分解，霧化后的重鎂水與高溫?zé)犸L(fēng)呈逆流走向，充分熱解反應(yīng)后，在分離器中完成氣液分離，再進(jìn)行固液分離，得到的固體堿式碳酸鎂結(jié)晶，經(jīng)干燥后，得到純白色高膨松的堿式碳酸鎂。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的重鎂水熱解方法，其特征在于:所述高溫?zé)犸L(fēng)與重鎂水的體積比設(shè)置為500?600:1。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的重鎂水熱解方法，其特征在于:熱解過(guò)程中，所述高溫?zé)犸L(fēng)溫度設(shè)置為400°C?500°C，二氧化碳濃度設(shè)置為15%以下。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的重鎂水熱解方法，其特征在于:所述高溫?zé)犸L(fēng)由直燃式熱風(fēng)爐或燃煤式間接熱風(fēng)爐提供。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的重鎂水熱解方法，其特征在于:所述重鎂水在2級(jí)串聯(lián)的霧化裝置中，分別進(jìn)行霧化預(yù)熱、霧化熱解。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的重鎂水熱解方法，其特征在于:干燥過(guò)程中，先在220?280°C下用三層帶式烘干機(jī)烘I?2h，將水份控制在30%?45%，然后在220?250°C下用旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥機(jī)干燥，將水份控制到2 %以下。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的重鎂水熱解方法，其特征在于:霧化裝置內(nèi)重鎂水的霧化粒徑設(shè)置為0.1?0.6毫米。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的重鎂水熱解方法，其特征在于:該熱解過(guò)程，在負(fù)壓環(huán)境中進(jìn)行。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的重鎂水熱解方法，其特征在于:所述液氣分離，采用旋風(fēng)分離器進(jìn)行分離。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的重鎂水熱解方法，其特征在于:所述液固分離，首先由沉降槽分離，而后采用板框過(guò)濾機(jī)或轉(zhuǎn)鼓真空過(guò)濾機(jī)過(guò)濾。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了本發(fā)明涉及一種高效節(jié)能的重鎂水熱解方法，將重鎂水經(jīng)霧化裝置進(jìn)行霧化處理后，與高溫?zé)犸L(fēng)接觸完成混合、加熱、分解，霧化后的重鎂水與高溫?zé)犸L(fēng)呈逆流走向，充分熱解反應(yīng)后，在分離器中完成氣液分離，再進(jìn)行固液分離，得到的固體堿式碳酸鎂結(jié)晶，經(jīng)干燥后，得到純白色高膨松的堿式碳酸鎂。本發(fā)明工藝流程短，生產(chǎn)連續(xù)平穩(wěn)，無(wú)需清理，作業(yè)周期長(zhǎng)、生產(chǎn)操作容易，生產(chǎn)成本低，設(shè)備簡(jiǎn)單，固定投資低，在中試裝置中取得優(yōu)益的運(yùn)行效果，具備工業(yè)化運(yùn)用條件。
【IPC分類(lèi)】C01F5/24
【公開(kāi)號(hào)】CN104909394
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510361763
【發(fā)明人】高峰, 顏文斌, 銀永忠, 王兆兵, 華駿
【申請(qǐng)人】吉首大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年9月16日
【申請(qǐng)日】2015年6月26日