[发明专利]一种氯化法制备高纯五氧化二钒粉体的系统及方法

摘要

本发明属于化工、冶金领域。具体地，本发明提供了一种氯化法制备高纯五氧化二钒粉体的系统及方法，采用流态化氯化将工业级钒氧化物转化为三氯氧钒，通过两级除尘和四级淋洗，得到粗三氯氧钒；粗三氯氧钒经过两级精馏、催化氧化和煅烧处理得到高纯五氧化二钒粉体。本发明通过向氯化流化床喷洒三氯氧钒泥浆防止炉温过高；通过在催化氧化流化床内设置水平多孔内构件，抑制大气泡产生，提高反应效率。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以上高纯五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

1.一种氯化法制备高纯五氧化二钒粉体的系统，其特征在于，所述系统包括加料工段(1)、氯化工段(2)、除尘淋洗工段(3)、精馏提纯工段(4)、催化氧化工段(5)、催化氧化产物加料工段(6)、煅烧工段(7)、尾气淋洗吸收塔(8)、引风机(9)和烟囱(10)；所述加料工段(1)包括工业级钒氧化物料仓(1‑1)、工业级钒氧化物螺旋加料器(1‑2)、碳源料仓(1‑3)和碳源螺旋加料器(1‑4)；所述氯化工段(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)和氯化残渣排渣器(2‑4)；所述除尘淋洗工段(3)包括一级除尘装置(3‑1)、二级除尘装置(3‑2)、一级淋洗塔(3‑3)、浆化池(3‑4)、二级淋洗塔(3‑5)、三级淋洗塔(3‑6)、四级淋洗塔(3‑7)、离心过滤器(3‑8)和活性炭吸附塔(3‑9)；所述精馏提纯工段(4)包括一级蒸馏釜(4‑1)、一级精馏塔(4‑2)、一级馏出物冷凝器(4‑3)、二级蒸馏釜(4‑4)、二级精馏塔(4‑5)、二级馏出物冷凝器(4‑6)、含硅三氯氧钒储罐(4‑7)、高纯三氯氧钒冷凝器(4‑8)和高纯三氯氧钒储罐(4‑9)；所述催化氧化工段(5)包括催化氧化床空气净化器(5‑1)、催化氧化床汽化器(5‑2)、三氯氧钒喷嘴(5‑3)、催化氧化流化床主体(5‑4)、催化氧化流化床排料器(5‑5)和催化氧化流化床旋风分离器(5‑6)；所述催化氧化产物加料工段(6)包括催化氧化产物料仓(6‑1)和催化氧化产物螺旋加料器(6‑2)；所述煅烧工段(7)包括煅烧流化床进料器(7‑1)、煅烧流化床气体预热器(7‑2)、煅烧流化床主体(7‑3)、煅烧流化床旋风分离器(7‑4)、煅烧流化床排料器(7‑5)和高纯五氧化二钒料仓(7‑6)；所述工业级钒氧化物料仓(1‑1)底部的出料口与所述工业级钒氧化物螺旋加料器(1‑2)的进料口相连接；所述碳源料仓(1‑3)底部的出料口与所述碳源螺旋加料器(1‑4)的进料口相连接；所述工业级钒氧化物螺旋加料器(1‑2)的出料口和所述碳源螺旋加料器(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；所述氯化流化床主体(2‑2)下部的进气口通过管道分别与氯气总管和氮气总管相连；所述氯化流化床主体(2‑2)中部的三氯氧钒泥浆入口与三氯氧钒泥浆总管相连；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一级除尘装置(3‑1)的热烟气入口相连接；所述氯化流化床主体(2‑2)下部的排渣口与所述氯化床氯化残渣排渣器(2‑4)的进料口通过管道相连接；所述氯化残渣排渣器(2‑4)底部的进气口通过管道与氮气总管相连接；所述一级除尘装置(3‑1)顶部的三氯氧钒泥浆入口通过管道与三氯氧钒泥浆总管相连；所述一级除尘装置(3‑1)的出气口与所述二级除尘装置(3‑2)的进气口通过管道相连；所述二级除尘装置(3‑2)的出气口与所述一级淋洗塔(3‑3)进气口通过管道相连；所述一级淋洗塔(3‑3)的泥浆出口与所述浆化池(3‑4)的泥浆入口通过管道相连；所述浆化池(3‑4)的泥浆出口与三氯氧钒泥浆总管通过管道相连；所述一级淋洗塔(3‑3)的烟气出口与所述二级淋洗塔(3‑5)的烟气入口通过管道相连；所述二级淋洗塔(3‑5)的液体出口与所述离心过滤器(3‑8)的液体入口通过管道相连；所述二级淋洗塔(3‑5)的气体出口与所述三级淋洗塔(3‑6)的气体入口通过管道相连；所述三级淋洗塔(3‑6)的液体出口与所述离心过滤器(3‑8)的液体入口通过管道相连；所述三级淋洗塔(3‑6)的气体出口与所述四级淋洗塔(3‑7)的气体入口通过管道相连；所述四级淋洗塔(3‑7)的气体入口与所述含硅三氯氧钒储罐(4‑7)的液体出口通过管道相连；所述四级淋洗塔(3‑7)的液体出口与所述离心过滤器(3‑8)的液体入口通过管道相连；所述四级淋洗塔(3‑7)的气体出口与所述活性炭吸附塔(3‑9)的气体入口通过管道相连；所述离心过滤器(3‑8)的上清液出口与所述一级蒸馏釜(4‑1)的液体入口通过管道相连；所述离心过滤器(3‑8)的浆料出口与三氯氧钒泥浆总管通过管道相连；所述活性炭吸附塔(3‑9)的气体出口与所述尾气淋洗吸收塔(8)的气体入口通过管道相连接；所述一级蒸馏釜(4‑1)的出气口与所述一级精馏塔(4‑2)的进气口通过管道相连接；所述一级蒸馏釜(4‑1)的回流口与所述一级精馏塔(4‑2)底部的液体回流出口通过管道相连接；所述一级蒸馏釜(4‑1)底部的液体出口与所述三氯氧钒泥浆总管通过管道相连；所述一级精馏塔(4‑2)顶部的气体出口与所述一级馏出物冷凝器(4‑3)的气体入口通过管道相连接；所述一级馏出物冷却器(4‑3)的液体出口与所述二级蒸馏釜(4‑4)的液体入口通过管道相连；所述二级蒸馏釜(4‑4)的气体出口与所述二级精馏塔(4‑5)的气体入口通过管道相连；所述二级蒸馏釜(4‑4)的回流口与所述二级精馏塔(4‑5)底部的液体回流出口通过管道相连接；所述二级蒸馏釜(4‑4)底部的出液口与所述三氯氧钒泥浆总管通过管道相连；所述二级精馏塔(4‑5)顶部的气体出口与所述二级馏出物冷凝器(4‑6)的进气口通过管道相连接；所述二级馏出物冷凝器(4‑6)的出液口与所述含硅三氯氧钒储罐(4‑7)的进液口通过管道相连接；所述二级精馏塔(4‑5)中部的精馏产物出口与所述高纯三氯氧钒冷凝器(4‑8)的气体入口通过管路相连接；所述高纯三氯氧钒冷凝器(4‑8)的出液口与所述高纯三氯氧钒储罐(4‑9)的进液口通过管道相连接；所述高纯三氯氧钒储罐(4‑9)下部的液体出口与所述三氯氧钒喷嘴(5‑3)液体进口通过管道相连接；所述催化氧化床空气净化器(5‑1)的气体入口与压缩空气总管通过管道相连；所述催化氧化床空气净化器(5‑1)的气体出口与所述催化氧化床汽化器(5‑2)的气体入口通过管道相连；所述催化氧化床汽化器(5‑2)的进液口与洁净水总管通过管道相连；所述催化氧化床汽化器(5‑2)的出气口与所述催化氧化流化床主体(5‑4)下部的进气口通过管道相连接；所述三氯氧钒喷嘴(5‑3)的进气口与净化氮气总管通过管道相连接；所述三氯氧钒喷嘴(5‑3)设置于所述催化氧化流化床主体(5‑4)的侧部；所述催化氧化流化床主体(5‑4)中部设有水平多孔内构件；所述催化氧化流化床旋风分离器(5‑6)置于催化氧化流化床主体(5‑4)顶部中心；所述催化氧化流化床旋风分离器(5‑6)的出气口通过管道与氯气再生系统进气口相连；所述催化氧化流化床主体(5‑4)的排料口与所述催化氧化流化床排料器(5‑5)的进料口通过管道相连接；所述催化氧化流化床排料器(5‑5)底部的松动风入口与所述催化氧化床空气净化器(5‑1)的出气口通过管道相连；所述催化氧化流化床排料器(5‑5)的出料口与所述催化氧化产物料仓(6‑1)的进料口通过管道相连；所述催化氧化产物料仓(6‑1)的出料口与所述催化氧化产物螺旋加料器(6‑2)的进料口相连接；所述催化氧化产物螺旋加料器(6‑2)的出料口与所述煅烧流化床进料器(7‑1)的进料口通过管道相连接；所述煅烧流化床进料器(7‑1)底部的松动风入口与所述催化氧化床空气净化器(5‑1)的出气口通过管道相连接；所述煅烧流化床进料器(7‑1)的出料口与所述煅烧流化床主体(7‑3)的进料口通过管道相连接；所述煅烧流化床气体预热器(7‑2)的进气口与催化氧化床空气净化器(5‑1)的出气口通过管道相连接；所述煅烧流化床气体预热器(7‑2)燃烧嘴的助燃风入口通过管道与压缩空气总管相连接；所述煅烧流化床气体预热器(7‑2)燃烧嘴的燃料入口通过管道和燃料总管相连接；所述煅烧流化床气体预热器(7‑2)的出气口与所述煅烧流化床主体(7‑3)底部的进气口相连接；所述煅烧流化床旋风分离器(7‑4)置于所述煅烧流化床主体(7‑3)顶部中心；所述煅烧流化床旋风分离器(7‑4)的出气口通过管道与尾气处理处理系统进气口相连；所述煅烧流化床主体(7‑3)的出料口与所述煅烧流化床排料器(7‑5)的进料口通过管道相连；所述煅烧流化床排料器(7‑5)底部的松动风入口与所述催化氧化床空气净化器(5‑1)的出气口通过管道相连接；所述煅烧流化床排料器(7‑5)的出料口与所述高纯五氧化二钒料仓(7‑6)的进料口通过管道相连；所述尾气淋洗吸收塔(8)的气体出口与所述引风机(9)的气体入口通过管道相连接；所述引风机(9)的气体出口与所述烟囱(10)底部的气体入口通过管道相连接。