• 1.摘要
  • 2.基本信息
  • 3.结构和原理
  • 4.特点
  • 5.曼海姆炉的烘炉
  • 5.1.烘炉方式
  • 5.2.原始烘炉的目的
  • 5.3.烘炉注意事项
  • 6.工艺运行条件
  • 7.问题及解决方法
  • 8.曼海姆炉的改造
  • 9.国内研究现状
  • 10.参考资料

曼海姆炉

曼海姆炉又称硫酸钾反应炉,是曼海姆法生产硫酸钾的核心设备。1整台炉是由燃烧室( 加热室) 、反应室、搅拌器、两只燃烧器 ( 燃嘴) 、进料器和出料口等组成。2

基本信息

  • 中文名

    曼海姆炉

  • 外文名

    Mannheim Oven

  • 别称

    硫酸钾反应炉

  • 作用

    曼海姆法生产硫酸钾

  • 炉体结构

    耐高温耐火砖保温砖和普通红砖

  • 工艺条件

    高温强腐蚀

结构和原理

曼海姆炉由耐高温耐火砖、保温砖和普通红砖砌筑而成,炉顶用保温砖和石棉保温。反应炉有两个空腔,中间椭圆形空腔为反应室,硫酸和氯化钾通过进料器均匀加入曼海姆炉反应室内, 反应室的空腔为燃烧室,燃烧室带有燃烧嘴, 燃料释放的热量间接加热反应室。腔内带有搅拌耙子,反应时耙子以 1 ~ 2 r /min 转动,将硫酸和氯化钾不断混合反应生成硫酸钾与氯化氢气体,硫酸钾由搅拌耙子搅拌时推出,氯化氢气体进行回收利用。2

硫酸和氯化钾通过进料器均匀地加入到曼海姆炉反应室内,燃烧室为在反应室内反应的物料提供大量的热能,在搅拌器不断搅拌下,反应物硫酸和氯化钾吸收大量的热以后生产产品硫酸钾与 HCl气体。硫酸钾由搅拌器搅拌时推出 。1

特点

(1) 炉子直径直接决定生产能力。通常曼海姆炉生产能力以单台反应炉日生产能力为衡量标准。由于受到制造技术及材质的限制, 世界上最大的曼海姆炉直径为 6 m。

( 2) 耙子驱动系统稳定可靠, 从而为反应连续稳定地进行提供了保障。

(3) 材质要求高。炉子反应室所用的耐火材料必须耐高温、抗强酸、传热性好;燃烧室材料须耐高温,保温性能好;耙子材质须耐热、抗腐蚀、耐磨损;耙臂机械承受力大。材质是否达到要求直接影响检修期及炉子使用寿命。

( 4) 有温度自控与安全保护系统等。2

曼海姆炉的烘炉

烘炉方式

曼海姆炉砌筑完毕后,先进行自然干燥,打开全部入孔门 、进料口 、出料口等进行自然通风,也可以临时用通风机加强通风,自然干燥7d以后,点燃燃烧器改用明火烘烤。明火烘烤时要调节好干气与空气的流量,严格控制火势,使炉升温不要太快,而且达到一定温度要进行恒温处理 。整个烘烤过程要严格按照原始烘炉曲线操作 。烘炉曲线见图 2。

原始烘炉的目的

曼海姆炉是用耐火材料 、绝热材料以及其它材料砌筑而成,里面含有很多水分,烘炉就是将其水分蒸发出去,达到烘干烘透,使整个砌体各部分热膨胀位移固定,需要硬化的材料硬化,防止经受急速加热或冷却时由于水分蒸发及材料晶体组织转变而产生裂纹及剥落,烘炉与投产要不间断进行;若不能立即投产,在反应炉建成后要先进行烘烤,保证整个砌体干透,以保护好炉体。

烘炉注意事项

(1)烘炉时必须严格按烘炉曲线进行,保证炉内温度均匀上升;(2)烘炉时应及时观察燃烧室 、反应室温度 ,详细记录并绘制实际的烘炉曲线;(3)升温速率和总的烘烤时间要同时被控制,即使某时间内升温时间超过要求,也不能减少恒温时间;(4)要随时注意炉体 、护炉钢带和炉内各部膨胀情况,随时调节钢带螺栓松紧来进行控制;(5)曼海姆炉工作一段时间停车后,重新开车必须进行正常烘炉,按图 3烘炉曲线进行 。1

工艺运行条件

曼海姆炉是在高温强腐蚀条件下运行的,在运行使用过程中严格按照操作规程操作,认真遵守工艺操作条件,控制好炉温及炉内压强,使反应炉能够平稳满负荷运行,生产出优质硫酸钾。工艺操作条件如表 1所示 。1

问题及解决方法

1)炉子偏火 。两个加热室火势不均造成偏炉现象,温度不均造成反应不均衡,结果产品质量不合格;由于炉体受热不均,材料膨胀不一致,炉体受损 。解决问题的办法是调节烧嘴燃气加入量和风量 。