[发明专利]一种连续生产锰酸钾的气动流化塔及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种锰化合物生产设备，尤其是涉及一种生产锰酸钾的气动流化塔，同时涉及应用该气动流化塔的生产工艺。

背景技术

目前国内外锰酸钾生产工艺主要有固相氧化法、液相氧化法和气动流化塔法。其中气动流化塔方法相对于其他工艺来说，由于其生产周期、物耗、能耗、污染等方面有显著改进，因而受到越来越多关注。但是现有的气动流化塔氧化工艺中，依然存在能源消耗较大，生产能力有待提高的问题。例如中国专利CN92108224X公开了一种三相加压连续氧化制备锰酸钾的工艺，包括混配预热、投料反应、沉降和压滤等过程，在混配预热时需要对投入的物料和引入反应塔的压缩空气进行预热，且预热温度要求较高；中国专利CN011022752公开了一种气动流化塔生产高锰酸钾新工艺，在锰酸钾的生产过程中，依然需要将投入反应塔的物料和引入塔内的压缩空气预热到较高的温度；中国专利CN2008100703603公开了一种锰酸钾溶液的生产方法，同样需要将投入反应塔的物料和引入塔内的压缩空气预热至200℃以上。可见上述方法在生产锰酸钾的过程中，需要对物料和空气多次预热，并且预热温度的要求较高，尤其对于未反应完全的液体没有很好地再次利用，将消耗大量的能源。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种能够利用低品位的锰矿粉为原料并有效降低能耗、提高反应效率的锰酸钾生产设备。

本发明的技术方案是提供一种连续生产锰酸钾的气动流化塔，包括主反应塔21和副塔20，其中主反应塔21包括投料段、反应段和分离段；所述投料段上端设置固体锰粉投料口1、片状氢氧化钾投料口2、气体放空口3；所述反应段上端设置主塔溢流口4、主塔热风出口5，下端设置主塔热风进口8、主塔液体进口11、压缩空气进口22，所述反应段外周分段设置夹套，夹套之间通过连通管23连接，所述反应段内部设置带筛孔锥形塔盘24；所述分离段底部设置放料口12；所述副塔20上端设置副塔液体进口9、副塔热风进口6，下端设置副塔液体出口10、副塔热风出口7；所述主塔溢流口4与副塔液体进口9通过管道连通，所述副塔液体出口10与主塔液体进口11通过管道连通，所述副塔热风出口7与主塔热风进口8通过管道连通；所述副塔内部设置列管25。

本发明还提供一种用上述气动流化塔连续生产锰酸钾工艺，包括如下步骤：

(1)预热、配料

将浓度为48°Bé-50°Bé的氢氧化钾溶液(液碱)加热到180℃-220℃温度；锰矿粉(二氧化锰含量≥60％)与90％以上氢氧化钾片碱，按1.6-2:1的重量比配比；将压缩空气预热到60-80℃。

(2)投料反应

在气动流化塔主反应塔内加入1立方左右电解终液作为氧化引发剂，将预热过的液碱和配比好的锰矿粉与片碱投入气动流化塔主反应塔中，预热的压缩空气引入气动流化塔主反应塔内，使反应塔内压力保持在0.1MPa-0.55MPa；其中预热液碱的烟道气热源除尘后先引入气动流化塔副塔夹套(壳程)中，再从副塔被引入主反应塔夹套中作为反应热源，反应温度控制在220℃-250℃；塔内液相在主反应塔和副塔之间形成循环流。保证液体、固体与压缩空气逆流接触、连续充分氧化生成锰酸钾。

(3)沉降电解

生成的锰酸钾在反应塔内通过汽提和重力沉降分离后排出塔外，并通过沉降压滤配制电解始液，经过电解、复溶解、重结晶得到高锰酸钾成品。

进一步地，所述循环液相温度控制在220-260℃，保证与固体物料接触时的温度为适宜反应的氧化温度，加快反应过程。

进一步地，所述反应热源在进入副塔时的初始温度为400-600℃，能够快速将流经副塔列管的液相升温，并在进入主反应塔时仍能提供足够热源。

本发明的优点和有益效果：

采用气动流化塔主反应塔和副塔配合生产高锰酸钾的工艺，利用汽提和重力沉降的原理，不需要外加动力使液相在主反应塔和副塔之间形成自循环流，一方面延长物料接触时间、提高物料接触机会促进液体中二氧化锰的氧化反应；另一方面由于带列管副塔的增设，使换热面积大大增加，且高温热风首先进入副塔，将大量热量传递给循环的液相，使其温度维持在220-260℃，从而加快氧化反应速度，缩短反应时间，提高生产效率，同时大大降低了对压缩空气的预热温度，仅需将压缩空气预热至60-80℃即可进塔反应，且无需对锰矿粉与片碱进行预热处理，大大降低了能源消耗。采用本工艺生产锰酸钾可以使用低品位的锰矿粉，其二氧化锰的转化率可达90％以上，粗品锰酸钾含量提高到75％，使高锰酸钾的收率大大提高，可获得纯度99％以上的高锰酸钾成品。

附图说明