[发明专利]一种生产硫酸亚铁溶液的装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种生产硫酸亚铁溶液的装置和方法。

背景技术

硫酸亚铁溶液，是一种用于制备氧化铁颜料的基础原料。目前的生产方法中，硫酸亚铁溶液是在平底的桶状反应器进行的，该反应器上端开口，中下部设有一个隔板，反应前首先将过量铁皮放于隔板之上，然后往反应器中注入足量水，将定量的浓硫酸慢慢加入反应器中进行硫亚反应，等反应液中的pH值和浓度都达到规定指标后打入澄清桶进行澄清，澄清24h后抽取上层清液作为合格的硫酸亚铁溶液备用。

但是，目前的制备方法和反应器均存在以下问题：

1）反应前期，由于水先加入，然后硫酸通过管道加入，这样硫酸在整个反应器中需要较长才能分布均匀，由于是局部加酸，使得局部放热严重，而其余部分温度较低，造成整个反应器的平均温度较低，平均反应时间在16h左右，反应时间过长。

2）硫亚反应结束后，需要将反应液放入澄清桶进行澄清，澄清后才能作为合格产品进行使用，澄清时间长，影响生产周转周期，还会造成部分硫酸亚铁氧化为高价铁，降低了产品纯度。

3）反应器底部为水平结构，造成反应器清渣困难及出料口容易堵塞。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种生产硫酸亚铁溶液的装置和方法，以解决现有技术存在的上述缺陷。

所述的生产硫酸亚铁溶液的装置，包括硫酸泵、热水泵、管道混合器、硫亚反应器、Y型过滤器、硫亚泵和袋式过滤器。其中硫酸泵、热水泵分别通过管道连接器件与管道混合器连接在一起，管道混合器、硫亚反应器、Y型过滤器、硫亚泵和袋式过滤器依次通过管道连接器件连接起来，形成通路。

所述的管道混合器为静态混合器，静态混合器单元由单孔道左、右扭转的螺旋片组焊而成，它的技术性能是：最高分散程度≤10μm，液-液、液-固相不均匀系数为：可以满足硫酸预混的要求，管道混合器出口稀硫酸的温度为60-80℃。

所述的Y型过滤器的过滤精度为10~100目，耐压为1~1.6MPa，材质为碳钢衬氟，滤网介质为PTFE。

所述的袋式过滤器的过滤精度为5~25μm，耐压为1~1.6MPa，材质为涤沦（PP）无纺布。

所述的硫亚反应器主要由上端开口的圆柱形筒壁、锥形桶底、支撑板、筛板组成。其中支撑板设置在圆柱形筒壁、锥形桶底的连接处，筛板设置在锥形桶底的下部，圆柱形筒壁的上、中、下部分别均设有测温口、取样口，圆柱形筒壁的中部设有循环液出口，锥形桶底的中部设有出料口，锥形桶底的底部设有排渣口。

进一步，所述的支撑板上设有分布孔，孔径20~50mm，开孔率20%~70%，用于支撑铁皮并阻挡大的铁皮进入反应器底部。

所述的筛板上设有小孔，用于阻挡小铁屑堵塞管道。

所述的圆柱形筒壁的高度H与直径D的比例为1:0.25~4，优选1:1~1.5。

所述的锥形桶底的锥角α为120~150°，优选150°。

一种生产硫酸亚铁溶液的方法，是以铁皮、水、浓硫酸为原料，铁皮首先加入硫亚反应器中，浓硫酸和水经过预混后，进入硫亚反应器与铁皮进行反应，反应液中的pH值和浓度都达到规定指标后，将反应液打入袋式过滤器进行过滤，即得到合格的硫酸亚铁溶液。

所述的生产硫酸亚铁溶液的方法，具体包括以下步骤：将铁皮置于硫亚反应器中，浓硫酸和热水分别通过硫酸泵和热水泵打入管道混合器，经过预混后变为混合均匀的热稀硫酸，热稀硫酸进入硫亚反应器与铁皮进行反应，当硫酸亚铁溶液的pH=3~5，硫酸亚铁的含量（以FeSO₄·7H₂O计）为30~70g/100ml时，得到硫酸亚铁溶液粗品，开启硫亚泵，硫酸亚铁溶液粗品依次经过Y型过滤器、硫亚泵，进入袋式过滤器进行过滤，即得合格的硫酸亚铁溶液。

其中，上述生产方法中，浓硫酸浓度为90wt%-98wt%，浓硫酸和热水按1:5.6~1:9的质量比通过硫酸泵和热水泵打入管道混合器，热水泵出口水的温度为40℃~60℃。浓硫酸和热水混合并进入硫亚反应器的时间约为0.5~1h，从硫酸和热水混合开始，整个反应的总时间为4-10h。

浓硫酸和热水混合均匀后的热稀硫酸的浓度为5wt%~25wt%，管道混合器稀硫酸的出口温度为50~80℃。

以100%的硫酸为基准，铁皮与浓硫酸的重量比为1:0.857~2，优选1:1.14~1.71。

铁皮与水的重量比为1:5~10，优选1:5~7。

控制稀硫酸加入速度，保证在加入稀硫酸的过程中，反应温度控制在60~80℃，整个反应过程温度不高于80℃。