[發明專利]凸錐底平推流氫氧化鋁結晶反應器

無效

• 申請號: 201110054546.1
• 申請日: 2011-03-08
• 公開（公告）號: CN102167374A
• 公開（公告）日: 2011-08-31
• 發明（設計）人: 蘇向東;胡大喬;李丹寧;何力;高貴龍;薛濤;金開勝;李勇;黃健;范文波;洪江;丁元法;李鵬;譚春生;李剛;劉洪波;熊永昇;杜洪武
• 申請（專利權）人: 貴州省新材料研究開發基地
• 主分類號: C01F7/14
• 分類號: C01F7/14
• 代理公司: 貴陽東圣專利商標事務有限公司 52002
• 代理人: 楊云

技術領域：本發明涉及一種化學結晶反應器，尤其涉及一種鋁酸鈉溶液加晶種分解結晶生產氫氧化鋁的反應器。

背景技術：目前，在氧化鋁工業生產中大多采用精制過飽和鋁酸鈉溶液加晶種分解結晶獲得氫氧化鋁，然后通過脫水的方法制取氧化鋁。鋁酸鈉溶液加晶種結晶生產氫氧化鋁的反應器稱為“分解槽”。目前，分解槽普遍采用圓柱形平底結構，這種槽型需要配置由多層葉漿、傳動軸、減速箱以及電機組合而成的機械攪拌系統不間斷地對鋁酸鈉溶液進行攪動翻滾，以達到混料和防止氫氧化鋁晶體顆粒在分解槽底部沉淀堆積、水解結垢而阻礙生產正常進行的目的。這種使液體翻滾的強力攪動雖然可以起到上述作用，但卻存在以下缺點：

1、在鋁酸鈉溶液流場內產生很大的剪切應力，造成已結晶長大的氫氧化鋁顆粒被破碎、磨損、細化，導致最終產品氧化鋁的粒度大多介于砂粒狀和粉狀之間，達不到砂狀氧化鋁產品的粒度標準要求。

2、攪動翻滾溶液對促進低分子比鋁酸鈉溶液結晶反應的動力學過程，提高分解率并無突出貢獻；但對于高分子比鋁酸鈉溶液結晶反應的動力學過程而言，由于受到擴散和化學混合反應控制，攪拌對加快鋁酸根陰離子在溶液中的擴散具有一定的作用。因此對分解槽中的鋁酸鈉溶液進行整體攪動翻滾，不僅會造成上、下層液體之間相互混雜，使分解槽內從上至下的α_k被打亂，而且部分攪拌能量對低分子比鋁酸鈉溶液做無用功，電能浪費很大。

3、由于現有種分槽體積大(平底圓柱形機械攪拌種分槽一般直徑8-14米，高20-35米)，不僅種分槽土建基礎和槽體剛度要求高、投資大，機械攪拌系統制造和固定安裝困難；而且電機所需功率也大(每臺直徑14米，高35米種分槽需配置一臺75千瓦攪拌電機)，連續運轉電能消耗大。

因此，根據氣-固-液多相流的流動特性，從改變分解槽空間結構出發，在分解槽內采用正確的攪拌方式和改變攪拌部位，根據鋁酸鈉溶液結晶反應動力學特性及其過程的需要合理配置攪拌能量，使之僅對高分子比部分溶液的反應動力學過程發揮作用；而低分子比部分溶液保持近平推流狀態分解是實現節能降耗、改善結晶體粒度和降低分解槽制造成本的有效途徑。

發明內容：針對現有技術中存在的上述缺陷，本發明旨在提供一種運行能耗小、產品粒度好、制造成本低的凸錐底平推流氫氧化鋁結晶反應器。

為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案：它包括分解槽、與該分解槽連通的進料管、垂直伸入該分解槽中的至少兩根提料管、分別與各所述提料管相交連通的提料風管，分解槽的底部中間為向上隆起的錐形凸起結構，各提料管的下端口伸入分解槽的底部并分布在所述錐形凸起的周圍，各提料管的上端口與固定在分解槽上的提料槽連通。

在各提料管下端口附近沿分解槽的切線方向設有攪動風管。

與現有技術比較，本發明由于采用了上述技術方案，鋁酸鈉溶液在長徑比大的分解槽中流動時，每一微元體積里的溶液以相同的速度向前移動，在溶液的流動方向上不存在返混，且沿分解槽徑向每一個截面上溶液組成在時間進程中變化很小，α_k不會被打亂，分解結晶反應連續穩態進行；氫氧化鋁結晶顆粒隨流動溶液通過分解槽底部的錐形凸起時被均勻地分散到錐形凸起的邊緣，隨后被攪動風攪拌并揚起，再通過提料管道輸送出去，底部不易產生物料堆積。同時這種微攪動僅對底部高分子比的鋁酸鈉溶液起到了促進局部區域擴散傳質的作用，并不影響到分解槽上部低分子比鋁酸鈉溶液的近平推流狀態和結晶反應的動力學條件。本發明優化了分解槽內的空間結構，使之根據鋁酸鈉溶液在分解槽上部和底部分子比的差別來合理分布攪拌能量，大大節約了電耗；同時省去了龐大的機械攪拌裝置，大大降低了分解槽的制作和安裝成本，改善了產品粒度。

附圖說明：

圖1是本發明實施例的結構示意圖；

圖2是圖1的俯視圖；

圖3是本發明另一個實施例的結構示意圖；

圖4是圖3的俯視圖。

圖中：分解槽1??提料槽2??提料管3??攪動風管4??提料風管5進料管6

具體實施方式：下面結合附圖和具體的實施例對本發明作進一步說明：

實施例1

在圖1～2中，分解槽1的底部中間為向上隆起的錐形凸起結構，均勻分布的四根提料管3的下端口伸入分解槽1底部并分布在所述錐形凸起的周圍，各提料管3的上端口與固定在分解槽1內壁呈環形結構的提料槽2連通。四根提料風管5自上而下各自插入對應的提料管3中；在高于提料槽2的位置設有與分解槽1連通的進料槽6。為了防止在提料管3的下端口附近產生沉淀堆積、同時也為了在底部實現攪動，在各提料管3下端口附近沿分解槽1的切線方向設有攪動風管4。