[發明專利]熱解重鎂水制取堿式碳酸鎂的方法及其裝置

有效

• 申請號: 201210147887.8
• 申請日: 2012-05-14
• 公開（公告）號: CN102659147A
• 公開（公告）日: 2012-09-12
• 發明（設計）人: 丁麗芳
• 申請（專利權）人: 丁麗芳
• 主分類號: C01F5/24
• 分類號: C01F5/24
• 代理公司: 鄭州聯科專利事務所(普通合伙) 41104
• 代理人: 劉建芳

技術領域

本發明屬于碳酸鎂生產技術領域，尤其涉及一種熱解重鎂水制取堿式碳酸鎂的方法。

背景技術

重鎂水即碳酸氫鎂的水溶液，碳酸氫鎂在水中的溶解度分別為：20℃時120g/（100g水）、40℃時80g/（100g水）、80℃時20g/（100g水），該數據是以MgO在飽和了CO₂的水中的溶解度計。碳酸氫鎂是不穩定的弱酸鹽，碳酸氫鎂在水中受熱時發生分解反應即熱解，反應過程吸收熱量，主要反應式如下：

5Mg(HCO₃)₂?＋?nH₂O?＝?4MgCO₃·Mg(OH)₂·4H₂O?↓?＋?6CO₂?↑?＋?nH₂O?－Q

由反應式可知：溫度上升、降低液體內部及表面二氧化碳分壓有利于反應向右進行。根據反應動力學可知：二氧化碳分壓是制約反應的主要因素，二氧化碳分壓高則反應所需溫度高，二氧化碳分壓低則反應所需溫度低。

常規熱解重鎂水制取碳酸鎂的生產方法分為二類，第一類方法是升高重鎂水溫度：1）、蒸汽間壁加熱重鎂水，2）、蒸汽直接加熱重鎂水，3）、鍋爐直接加熱重鎂水。第二類方法是降低液體表面二氧化碳分壓：1）、真空泵形成負壓，2）、文丘里噴射器形成負壓，3）、鼓風機提供正壓空氣吹入重鎂水。

第一類方法存在的弊端：1）、熱能利用率低，需要為熱解專門設置鍋爐，使用鍋爐產生的蒸汽加熱重鎂水，或者使用鍋爐直接加熱重鎂水，此方式中燃料燃燒時600℃以上的高溫區及熱輻射區的熱能未有效利用，且蒸汽與重鎂水的熱交換過程熱量損失較多，燃料消耗多。2）、重鎂水在熱解過程中生成的堿式碳酸鎂沉淀以結晶方式從水中析出，在結晶析出、成長的同時因分解反應產生的堿式碳酸鎂結晶過飽和度增加過快，容易在熱解器或鍋爐的表面形成結疤，堵塞熱解器或鍋爐，引起熱解器或鍋爐換熱效率低、作業周期短（10～20天），不能連續生產，系統不能長周期平穩運行。第二類方法存在的弊端是產生負壓或正壓的動力（電）消耗量大。

常規方法普遍存在燃料消耗多、電耗高、熱解器或鍋爐易結疤、作業周期短（10～20天），不能連續生產，系統不能長周期平穩運行的弊端。

發明內容

本發明的目的在于提供一種低能耗、使用效果好的熱解重鎂水制取堿式碳酸鎂的方法及其裝置。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種熱解重鎂水制取堿式碳酸鎂的方法，其包括如下步驟：

溫度為20－60℃、質量濃度為3.5－100g/L的碳酸氫鎂水溶液與溫度為40－90℃的飽和堿式碳酸鎂溶液或含少量固體結晶的飽和堿式碳酸鎂溶液按體積比1:0.05－29（體積比優選1:1－2）混合后，進入溫度為40－90℃的熱解器中換熱，停留時間為10－240min，換熱后的反應液經固液分離得到固體堿式碳酸鎂結晶和濾液，固體堿式碳酸鎂結晶經干燥后即得。

碳酸氫鎂水溶液與飽和堿式碳酸鎂溶液或含少量固體結晶的飽和堿式碳酸鎂溶液在混合器中混合，其中，兩者采用下述方式混合時，效果較好：所述飽和堿式碳酸鎂溶液或含少量固體結晶的飽和堿式碳酸鎂溶液自混合器上部進入，經噴淋下降與自混合器下部進入的碳酸氫鎂水溶液混合。

具體的，所述溫度為40－90℃的飽和堿式碳酸鎂溶液可以是來自固液分離產生的部分濾液。

進入熱解器內換熱后的反應液可先經離心沉降得重相系和輕相系，再對重相系進行固液分離；所述溫度為40－90℃的飽和堿式碳酸鎂溶液可以是來自離心沉降產生的輕相系。

所述溫度為40－90℃含少量固體結晶的飽和堿式碳酸鎂溶液可以是來自換熱后的部分反應液，其固體結晶含量為1.8－50g/L，固體結晶為堿式碳酸鎂。

一種實現所述熱解重鎂水制取堿式碳酸鎂的裝置，該裝置包括順次連接的混合器、泵、熱解器、固液分離器和干燥器。

具體的，所述熱解器為盤管式換熱器、列管式換熱器、板式換熱器或釜式換熱器或其組合；所述固液分離器為帶式真空過濾機、轉鼓真空過濾機、盤式過濾機、板框壓濾機、離心機或沉降槽；所述干燥器為箱式干燥器、隧道式干燥器、氣流干燥器、滾筒干燥器、流化床干燥器或回轉干燥器。

所述固液分離器可以與混合器相連通，用以使固液分離器分離所得的濾液可回流至混合器內。

所述熱解器經旋流器與固液分離器連接，該旋流器與混合器相連通，用以使旋流器離心沉降所得的輕相系能回流至混合器內。