[发明专利]一种生产高纯四氧化二钒粉体的系统及方法

摘要

本发明属于化工、材料领域。具体地，本发明公开了一种生产高纯四氧化二钒粉体的系统及方法，采用流态化低温氯化将工业级五氧化二钒转化为三氯氧钒，通过流化气体与氯化烟气换热实现氯化气体预热、适量配加空气使部分炭粉燃烧实现氯化过程的热量平衡供给，提高氯化效率和保证低温氯化的良好选择性；三氯氧钒经精馏提纯后进行流态化气相水解生产得到高纯五氧化二钒粉体和盐酸溶液副产品，并进一步通过流态化氢还原得到高纯四氧化二钒粉体产品。本发明具有原料适应性强、无污染废水排放、生产能耗和操作成本低、产品质量稳定等优点，适用于4N以上高纯四氧化二钒粉体的大规模工业化生产，具有良好的经济效益和社会效益。

主权项

一种生产高纯四氧化二钒粉体的系统，其特征在于，所述系统包括加料装置(1)、低温氯化流化床(2)、精馏提纯装置(3)、气相水解流化床(4)、高纯五氧化二钒加料装置(5)、还原流化床(6)、尾气淋洗吸收器(7)、引风机(8)和烟囱(9)；所述加料装置(1)包括工业级五氧化二钒料仓(1‑1)、工业级五氧化二钒螺旋加料器(1‑2)、炭粉料仓(1‑3)和炭粉螺旋加料器(1‑4)；所述低温氯化流化床(2)包括氯化床进料器(2‑1)、氯化流化床主体(2‑2)、氯化床旋风分离器(2‑3)、烟气换热器(2‑4)、烟气冷凝器(2‑5)、氯化床酸封罐(2‑6)和氯化床螺旋排渣器(2‑7)；所述精馏提纯装置(3)包括蒸馏釜(3‑1)、精馏塔(3‑2)、馏出物冷凝器(3‑3)、回流液收集罐(3‑4)、含硅三氯氧钒储罐(3‑5)、精馏段酸封罐(3‑6)、高纯三氯氧钒冷凝器(3‑7)和高纯三氯氧钒储罐(3‑8)；所述气相水解流化床(4)包括水解床空气净化器(4‑1)、水解床气体加热器(4‑2)、三氯氧钒喷嘴(4‑3)、气相水解流化床主体(4‑4)、盐酸尾气吸收器(4‑5)和高纯五氧化二钒排料器(4‑6)；所述高纯五氧化二钒加料装置(5)包括高纯五氧化二钒料仓(5‑1)和高纯五氧化二钒螺旋加料器(5‑2)；所述还原流化床(6)包括还原床氮气净化器(6‑1)、还原床气体加热器(6‑2)、还原床进料器(6‑3)、还原流化床主体(6‑4)、还原床旋风分离器(6‑5)和高纯四氧化二钒料仓(6‑6)；所述工业级五氧化二钒料仓(1‑1)底部的出料口与所述工业级五氧化二钒螺旋加料器(1‑2)的进料口相连接；所述炭粉料仓(1‑3)底部的出料口与所述炭粉螺旋加料器(1‑4)的进料口相连接；所述工业级五氧化二钒螺旋加料器(1‑2)的出料口、所述炭粉螺旋加料器(1‑4)的出料口均与所述氯化床进料器(2‑1)的进料口通过管道相连接；所述氯化床进料器(2‑1)的排料口与所述氯化流化床主体(2‑2)上部的进料口通过管道相连接；所述氯化床进料器(2‑1)底部的进气口通过管道与氮气气源总管相连接；所述氯化床旋风分离器(2‑3)设置于所述氯化流化床主体(2‑2)的扩大段顶部中心；所述氯化床旋风分离器(2‑3)顶部的出气口通过管道与所述烟气换热器(2‑4)的热烟气入口相连接；所述烟气换热器(2‑4)的冷烟气出口通过管道与所述烟气冷凝器(2‑5)的气体入口相连接；所述烟气冷凝器(2‑5)的气体出口通过管道与所述氯化床酸封罐(2‑6)的气体入口相连接；所述氯化床酸封罐(2‑6)的气体出口通过管道与所述尾气淋洗吸收器(7)的气体入口相连接；所述氯化流化床主体(2‑2)下部的排渣口与所述氯化床螺旋排渣器(2‑7)的进料口通过管道相连接；所述氯化流化床主体(2‑2)底部的进气口通过管道与所述烟气换热器(2‑4)的热气体出口相连接；所述烟气换热器(2‑4)的冷气体入口通过管道分别与氯气气源总管、氮气气源总管及压缩空气总管相连接；所述烟气冷凝器(2‑5)底部的液体出口通过管道与所述精馏塔(3‑2)的进料口相连接；所述蒸馏釜(3‑1)的蒸气出口通过管道与所述精馏塔(3‑2)的蒸气入口相连接；所述蒸馏釜(3‑1)的回流口通过管道与所述精馏塔(3‑2)底部的液体回流出口相连接；所述精馏塔(3‑2)顶部的气体出口通过管道与所述馏出物冷凝器(3‑3)的气体入口相连接；所述馏出物冷凝器(3‑3)的液体出口通过管道与所述回流液收集罐(3‑4)的液体入口相连接；所述回流液收集罐(3‑4)的回流液体出口通过管道与所述精馏塔(3‑2)顶部的回流液体入口相连接；所述回流液收集罐(3‑4)的排料口与所述含硅三氯氧钒储罐(3‑5)的入口通过管道相连接；所述含硅三氯氧钒储罐(3‑5)的乏气出口通过管道与所述精馏段酸封罐(3‑6)的气体入口相连接；所述精馏段酸封罐(3‑6)的气体出口通过管道与所述尾气淋洗吸收器(7)的气体入口相连接；所述精馏塔(3‑2)的精馏物出口通过管道与所述高纯三氯氧钒冷凝器(3‑7)的气体入口相连接；所述高纯三氯氧钒冷凝器(3‑7)的液体出口与所述高纯三氯氧钒储罐(3‑8)的液体入口通过管道相连接；所述蒸馏釜(3‑1)底部设置了底流出口；所述水解床空气净化器(4‑1)的进气口与压缩空气总管通过管道相连接；所述水解床空气净化器(4‑1)的出气口通过管道分别与所述水解床气体加热器(4‑2)的进气口、三氯氧钒喷嘴(4‑3)的气体入口及高纯五氧化二钒排料器(4‑6)底部的进气口相连接；所述水解床气体加热器(4‑2)燃烧嘴的助燃风入口和燃料入口分别通过管道与压缩空气总管和燃料总管相连接；所述水解床气体加热器(4‑2)的进气口通过管道与超纯水总管相连接；所述水解床气体加热器(4‑2)的出气口通过管道与所述气相水解流化床主体(4‑4)底部的进气口相连接；所述高纯三氯氧钒储罐(3‑8)的液体出口通过管道与所述三氯氧钒喷嘴(4‑3)的三氯氧钒入口相连接；所述气相水解流化床主体(4‑4)扩大段顶部的气体出口通过管道与所述盐酸尾气吸收器(4‑5)的气体入口相连接；所述盐酸尾气吸收器(4‑5)底部设置了盐酸溶液出口；所述盐酸尾气吸收器(4‑5)的气体出口通过管道与所述尾气淋洗吸收器(7)的气体入口相连接；所述气相水解流化床主体(4‑4)上部的出料口通过管道与所述高纯五氧化二钒排料器(4‑6)的进料口相连接；所述高纯五氧化二钒排料器(4‑6)的排料口通过管道与所述高纯五氧化二钒料仓(5‑1)的进料口相连接；所述高纯五氧化二钒料仓(5‑1)底部的出料口与所述高纯五氧化二钒螺旋加料器(5‑2)的进料口相连接；所述高纯五氧化二钒螺旋加料器(5‑2)的排料口通过管道与所述还原床进料器(6‑3)的进料口相连接；所述还原床氮气净化器(6‑1)的进气口与氮气气源总管通过管道相连接；所述还原床氮气净化器(6‑1)的出气口通过管道分别与所述还原床气体加热器(6‑2)的进气口和还原床进料器(6‑3)底部的进气口相连接；所述还原床气体加热器(6‑2)燃烧嘴的助燃风入口和燃料入口分别通过管管道与压缩空气总管和燃料总管相连接；所述还原床气体加热器(6‑2)的进气口通过管道与高纯氢气总管相连接；所述还原床气体加热器(6‑2)的出气口通过管道与所述还原流化床主体(6‑4)底部的进气口相连接；所述还原床进料器(6‑3)的排料口通过管道与所述还原流化床主体(6‑4)下部的进料口相连接；所述还原床旋风分离器(6‑5)设置于所述还原流化床(6‑4)扩大段的顶部中心；所述还原床旋风分离器(6‑5)的出气口通过管道与尾气处理单元相连接；所述还原流化床主体(6‑4)上部的排料口通过管道与所述高纯四氧化二钒料仓(6‑6)的进料口相连接；所述尾气淋洗吸收器(7)的气体出口通过管道与所述引风机(8)的气体入口相连接；所述引风机(8)的气体出口通过管道与所述烟囱(9)底部的气体入口相连接。