阅读说明：本技术 双流化床生产无水氟化铝系统及方法 (System and method for producing anhydrous aluminum fluoride by double fluidized beds ) 是由 李长明 许新芳 刘正锋 于 2020-05-28 设计创作，主要内容包括：一种双流化床生产无水氟化铝系统,包括一级气流反应器、主流化床、副流化床,所述一级气流反应器底部的固相出口与主流化床的顶部的固相入口连接,所述一级气流反应器的气相出口与副流化床底部的气相入口连接,所述副流化床侧部的固相出口与一级气流反应器顶部的固相入口连接,主流化床产生的尾气进入副流化床后,在加热湿态氢氧化铝的同时,自身温度降低,提高热能利用率,由于尾气温度降低,尾气中的有效组分更容易被吸收,吸收装置就可以变得更简单,达标排放更容易,还降低了能耗,本发明还提供了一种双流化床生产无水氟化铝方法。(The invention discloses a system for producing anhydrous aluminum fluoride by using double fluidized beds, which comprises a primary airflow reactor, a main fluidized bed and an auxiliary fluidized bed, wherein a solid phase outlet at the bottom of the primary airflow reactor is connected with a solid phase inlet at the top of the main fluidized bed, a gas phase outlet of the primary airflow reactor is connected with a gas phase inlet at the bottom of the auxiliary fluidized bed, a solid phase outlet at the side part of the auxiliary fluidized bed is connected with a solid phase inlet at the top of the primary airflow reactor, and after tail gas generated by the main fluidized bed enters the auxiliary fluidized bed, the temperature of the tail gas is reduced while wet aluminum hydroxide is heated, so that the heat energy utilization rate is improved.)

双流化床生产无水氟化铝系统及方法

技术领域

本发明涉及无水氟化铝生产技术领域，特别涉及一种双流化床生产无水氟化铝系统及方法。

背景技术

氟化工业已成为我国化工产业发展最为迅速、最具技术前景与发展优势的子行业之一，被誉为“黄金企业”。随着技术的进步，氟化工产品的应用范围正向更广、更深、更高端领域拓展，而行业间的竞争也不断加强，行业间的控制与能源消耗显得尤为重要，只有不断优化工艺，降低成本、能源进行合理高效利用，提高生产氟收率，才能在同行业中屹立不倒。

现有的无水氟化铝工艺采取单一流化床，在流化床内完成氢氧化铝的烘干转型和反应生产无水氟化铝，反应生成水和未反应完的氟化氢气体通过后续尾气处理系统经处理后达标排放。然而，采用单一流化床存在如下不足：

（1）能耗高：利用流化床反应生产无水氟化铝对反应系统温度要求较高，氧化铝与氢氟酸反应为放热反应、氢氧化铝的脱水为吸热反应，但同时在一个流化床内完成反应和氢氧化铝的脱水，流化床内温度得不到有效控制，大量热能随尾气经洗涤系统吸收后损耗，热能得不到充分利用，同时还需往流化床内不断补充热能以维持流化床内部温度，造成热能的浪费。

（2）氟资源利用率较低：单一流化床出口尾气温度在320℃左右，并携带未与氧化铝反应的氟化氢气体，这部分气体进入洗涤系统、不仅需要冷却设备对其降温处理、喷淋吸附，还需对吸附回收的氢氟酸酸水进行处理，不仅使后续处理成本增加，还造成氟资源的浪费。

因此，如何既能提高流化床内部反应温度，又能降低无水氟化铝尾气中的氟化氢含量和尾气温度，还能提高无水氟化铝氟收率、降低能源消耗，无疑是无水氟化铝生产企业亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，针对上述不足，有必要提出一种双流化床生产无水氟化铝系统。

还有必要提出一种双流化床生产无水氟化铝方法。

一种双流化床生产无水氟化铝系统，包括一级气流反应器、主流化床、副流化床，所述一级气流反应器底部的固相出口与主流化床的顶部的固相入口连接，所述一级气流反应器的气相出口与副流化床底部的气相入口连接，所述副流化床侧部的固相出口与一级气流反应器顶部的固相入口连接。

优选的，所述双流化床生产无水氟化铝系统还包括二级气流反应器，所述二级气流反应器侧部的气相入口与一级气流反应器的气相出口连接，所述二级气流反应器底部的固相出口与主流化床侧部的固相回流入口连接，所述二级气流反应器顶部的气相出口与副流化床底部的气相入口连接。

优选的，所述双流化床生产无水氟化铝系统还包括三级气流反应器，所述三级气流反应器侧部的气相入口与二级气流反应器顶部的气相出口连接，所述三级气流反应器底部的固相出口与主流化床侧部的固相回流入口连接，所述三级气流反应器顶部的气相出口与副流化床底部的气相入口连接。

优选的，所述主流化床与副流化床结构相同，所述主流化床包括罐体以及内置于罐体的底床，底床将罐体分割为相对独立的底腔和反应腔，所述反应腔位于底腔的上方，在底床上安装有风帽，所述风帽的入口与底腔连通，所述风帽的出口与反应腔连通。

优选的，所述一级气流反应器底部的固相出口与主流化床的反应腔连通，所述一级气流反应器顶部的固相入口与所述副流化床的反应腔连通，所述三级气流反应器顶部的气相出口与副流化床的底腔连通，所述三级气流反应器底部的固相出口与主流化床的反应腔连通，所述二级气流反应器底部的固相出口与主流化床的反应腔连通。

一种双流化床生产无水氟化铝方法，采用双流化床生产无水氟化铝系统实现；

将湿态氢氧化铝装入副流化床的反应腔；

主流化床产生的尾气经过一级气流反应器进入副流化床，副流化床的反应腔内湿态氢氧化铝在主流化床产生的尾气作用下形成流化态而被干燥；

干燥后的氢氧化铝从副流化床向下流入一级气流反应器，并与主流化床产生的上升的尾气逆向接触而被预热；

经过一级气流反应器预热后的氢氧化铝进入主流化床的反应腔，在主流化床的反应腔内的氟化氢气体作用下形成流化态而与氟化氢反应生产氟化铝和尾气。

优选的，将进入副流化床的反应腔的尾气的温度控制在300～400℃。

优选的，将进入副流化床的反应腔的尾气的温度控制在320℃。

优选的，在主流化床的反应腔内，将氢氧化铝与氟化氢的反应温度控制在480～520℃。

优选的，主流化床产生的尾气中含有氟化氢气体。

本发明的有益效果在于：

（1）湿态氢氧化铝直接进入副流化床中，不需要另建烘干设备；通过利用氟化铝的反应热来脱除氢氧化铝的表面水和结晶水，起到节能降耗的效果，流化床设备特性决定了氢氧化铝处于流化状态，氢氧化铝含水量均匀，避免进入局部含水量过高或过低的氢氧化铝进入主流化床后导致其内部反应温度不稳定。

（2）湿态氢氧化铝直接进入副流化床后，不是与高温气流(温度为550～650℃)接触，而是与中温气流(温度为320℃左右)接触，避免了氢氧化铝的爆裂现象而产生过细氢氧化铝微粉，使得氟化铝产品质量和收率有所提高，产品的颗粒度和流动性更好。

（3）主流化床产生的尾气进入副流化床后，在加热湿态氢氧化铝的同时，自身温度降低，提高热能利用率，由于尾气温度降低，尾气中的有效组分更容易被吸收，吸收装置就可以变得更简单，达标排放更容易，还降低了能耗。

（4）主流化床产生的尾气进入副流化床后，在加热湿态氢氧化铝的同时，与氢氧化铝反应，使得氢氧化铝发生转型，提高了反应活性，降低了尾气中未反应的氟化氢的含量，提高了氟化氢的反应率。

（5）采用主流化床和副流化床并用的方式，氢氧化铝脱水和氢氧化铝与氟化氢的反应分别独立进行，互不影响，容易实现各自温度平稳控制，可单独提高主流化床内部反应温度，提高反应效率，单独降低副流化床的温度，减少过细氢氧化铝微粉产生。

（6）尾气的热量大部分被副流化床中的氢氧化铝吸收，再加上主流化床中氢氧化铝与氟化氢释放的热量，整个系统在运行期间不必从外界补充热量，降低了能耗。

（7）经过副流化床干燥后的氢氧化铝进入一级气流反应器后，氢氧化铝在一级气流反应器从上而下流动，主流化床产生的尾气从下而上经过一级气流反应器，氢氧化铝与尾气逆向流动，尾气冷却，氢氧化铝被加热至一个过渡温度，氢氧化铝从温度较低的副流化床平稳过渡到温度较高的主流化床，可避免氢氧化铝由于温度骤变引起爆裂，产生过细氢氧化铝微粉。

（8）采用副流化床对湿态氢氧化铝进行干燥，用于干燥氢氧化铝的尾气中氟化氢的浓度相对主流化床内的氟化氢要小的多，而被干燥的氢氧化铝处于在副流化床为一个高膨胀状态，流动性好，能与尾气中低含量的氟化氢充分接触，与现有的盘式烘干设备相对，对尾气的降温效果和尾气中氟化氢的吸收效果更好。

附图说明

图1为所述双流化床生产无水氟化铝系统的结构示意图。

图中：一级气流反应器10、主流化床20、副流化床30、二级一级气流反应器40、三级一级气流反应器50。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

参见图1，本发明实施例提供了一种双流化床生产无水氟化铝系统，包括一级气流反应器10、主流化床20、副流化床30，一级气流反应器10底部的固相出口与主流化床20的顶部的固相入口连接，一级气流反应器10的气相出口与副流化床30底部的气相入口连接，副流化床30侧部的固相出口与一级气流反应器10顶部的固相入口连接。

试验表明，在干燥的过程中,温度不稳定,导致水分脱除达不到要求，采用单一的流化床，氢氧化铝的干燥过程和氢氧化铝与氟化氢的反应同时进行，氢氧化铝的干燥过程是吸热反应，氢氧化铝与氟化氢的反应为放热反应，导致流化床内温度不恒定，影响氢氧化铝的干燥，而影响氢氧化铝与氟化氢的反应，影响最终氟化铝的收率，增加了尾气中氟化氢的损耗。

采用单一的流化床，氢氧化铝的干燥温度和氢氧化铝与氟化氢的反应温度成为了矛盾的两个方面，温度过低，氢氧化铝与氟化氢的反应动力学不足，湿态的氢氧化铝在高温的情况下，粒度被破碎过细，而影响氢氧化铝与氟化氢的反应，影响最终氟化铝的收率，增加了尾气中氟化氢的损耗。

本发明的有益效果在于：

（1）湿态氢氧化铝直接进入副流化床30中，不需要另建烘干设备；通过利用氟化铝的反应热来脱除氢氧化铝的表面水和结晶水，起到节能降耗的效果，流化床设备特性决定了氢氧化铝处于流化状态，氢氧化铝含水量均匀，避免进入局部含水量过高或过低的氢氧化铝进入主流化床20后导致其内部反应温度不稳定。

（2）湿态氢氧化铝直接进入副流化床30后，不是与高温气流(温度为550～650℃)接触，而是与中温气流(温度为320℃左右)接触，避免了氢氧化铝的爆裂现象而产生过细氢氧化铝微粉，使得氟化铝产品质量和收率有所提高，产品的颗粒度和流动性更好。

（3）主流化床20产生的尾气进入副流化床30后，在加热湿态氢氧化铝的同时，自身温度降低，提高热能利用率，由于尾气温度降低，尾气中的有效组分更容易被吸收，吸收装置就可以变得更简单，达标排放更容易，还降低了能耗。

（4）主流化床20产生的尾气进入副流化床30后，在加热湿态氢氧化铝的同时，与氢氧化铝反应，使得氢氧化铝发生转型，提高了反应活性，降低了尾气中未反应的氟化氢的含量，提高了氟化氢的反应率。

（5）采用主流化床20和副流化床30并用的方式，氢氧化铝脱水和氢氧化铝与氟化氢的反应分别独立进行，互不影响，容易实现各自温度平稳控制，可单独提高主流化床20内部反应温度，提高反应效率，单独降低副流化床30的温度，减少过细氢氧化铝微粉产生。

（6）尾气的热量大部分被副流化床30中的氢氧化铝吸收，再加上主流化床20中氢氧化铝与氟化氢释放的热量，整个系统在运行期间不必从外界补充热量，降低了能耗。

（7）经过副流化床30干燥后的氢氧化铝进入一级气流反应器10后，氢氧化铝在一级气流反应器10从上而下流动，主流化床20产生的尾气从下而上经过一级气流反应器10，氢氧化铝与尾气逆向流动，尾气冷却，氢氧化铝被加热至一个过渡温度，氢氧化铝从温度较低的副流化床30平稳过渡到温度较高的主流化床20，可避免氢氧化铝由于温度骤变引起爆裂，产生过细氢氧化铝微粉。

（8）采用副流化床30对湿态氢氧化铝进行干燥，用于干燥氢氧化铝的尾气中氟化氢的浓度相对主流化床20内的氟化氢要小的多，而被干燥的氢氧化铝处于在副流化床30为一个高膨胀状态，流动性好，能与尾气中低含量的氟化氢充分接触，与现有的盘式烘干设备相对，对尾气的降温效果和尾气中氟化氢的吸收效果更好。

参见图1，进一步，双流化床生产无水氟化铝系统还包括二级气流反应器40，二级气流反应器40侧部的气相入口与一级气流反应器10的气相出口连接，二级气流反应器40底部的固相出口与主流化床20侧部的固相回流入口连接，二级气流反应器40顶部的气相出口与副流化床30底部的气相入口连接。

参见图1，进一步，双流化床生产无水氟化铝系统还包括三级气流反应器50，三级气流反应器50侧部的气相入口与二级气流反应器40顶部的气相出口连接，三级气流反应器50底部的固相出口与主流化床20侧部的固相回流入口连接，三级气流反应器50顶部的气相出口与副流化床30底部的气相入口连接。

参见图1，进一步，主流化床20与副流化床30结构相同，主流化床20包括罐体以及内置于罐体的底床，底床将罐体分割为相对独立的底腔和反应腔，反应腔位于底腔的上方，在底床上安装有风帽，风帽的入口与底腔连通，风帽的出口与反应腔连通。

主流化床20或副流化床30的结构最好采用如授权公告号为CN208661080U的实用新型《中间歇式旋风回料再利用流化装置》相同的结构。

参见图1，进一步，一级气流反应器10底部的固相出口与主流化床20的反应腔连通，一级气流反应器10顶部的固相入口与副流化床30的反应腔连通，三级气流反应器50顶部的气相出口与副流化床30的底腔连通，三级气流反应器50底部的固相出口与主流化床20的反应腔连通，二级气流反应器40底部的固相出口与主流化床20的反应腔连通。

参见图1，本发明实施例还提供了一种双流化床生产无水氟化铝方法，采用双流化床生产无水氟化铝系统实现；

将湿态氢氧化铝装入副流化床30的反应腔；

主流化床20产生的尾气经过一级气流反应器10进入副流化床30，副流化床30的反应腔内湿态氢氧化铝在主流化床20产生的尾气作用下形成流化态而被干燥；

干燥后的氢氧化铝从副流化床30向下流入一级气流反应器10，并与主流化床20产生的上升的尾气逆向接触而被预热；

经过一级气流反应器10预热后的氢氧化铝进入主流化床20的反应腔，在主流化床20的反应腔内的氟化氢气体作用下形成流化态而与氟化氢反应生产氟化铝和尾气。

进一步，将进入副流化床30的反应腔的尾气的温度控制在300～400℃。

进一步，将进入副流化床30的反应腔的尾气的温度控制在320℃。

进一步，在主流化床20的反应腔内，将氢氧化铝与氟化氢的反应温度控制在480～520℃。

进一步，主流化床20产生的尾气中含有氟化氢气体。

在一个具体的实施方式中，在副流化床30的反应腔内，自上而下设置有多个第一导流板和多个第二导流板，第一导流板和第二导流板在竖直方向交错设置，第一导流板的一端与副流化床30的反应腔的左侧侧壁接触，第一导流板的另一端向下以一定角度延伸，第二导流板的一端与副流化床30的反应腔的右侧侧壁接触，第二导流板的另一端向下以一定角度延伸，多个第一导流板和多个第二导流板在副流化床30的反应腔内形成曲折流道。第一导流板和第二导流板上最好密布有通孔。

上述副流化床30的内部结构，能保证氟化氢气体与氢氧化铝充分接触，且能保证氢氧化铝均匀分散，具有良好的流动性，特别是干燥后的氢氧化铝湿度均匀，能防止因氢氧化铝局部湿度过高或过低而造成流化床内温度不恒定，氟化氢气体进入副流化床30后的流向及动态，保证接触氢氧化铝物料后，不会出现氟化氢气体流动死角而引起局部过高，不会出现局部板结，更不会出现积水而造成设备的腐蚀。

本发明实施例方法中的步骤可以根据实际需要进行顺序调整、合并和删减。

本发明实施例装置中的模块或单元可以根据实际需要进行合并、划分和删减。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。