一种多钒酸铵流态化生产粉状五氧化二钒的方法转让专利
申请号 : CN201410111170.7
文献号 : CN103922403B
文献日 : 2015-09-16
发明人 : 李海丰 , 孙朝晖 , 景涵 , 范川林 , 程晓哲 , 鲜勇 , 陈海军 , 尹丹凤 , 邓孝伯 , 朱庆山
申请人 : 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司
摘要 :
本发明提供了一种多钒酸铵流态化生产粉状五氧化二钒的方法。所述方法包括：采用预流化系统对多钒酸铵物料进行预流化处理，以使多钒酸铵物料以流化状态从进料口进入流化床主体结构，同时从流化气体入口向流化床主体结构中提供流速为120～250Nm3/h、压力为60～70kPa的压缩空气，通过条形或板形构件控制流化床主体结构内的温度为490～560℃，多钒酸铵物料在流化床主体结构内的停留时间为40～60min，从粗颗粒物料出口和细颗粒物料出口得到粉状五氧化二钒。本发明的优点包括：反应温度低，有利于节能降耗；工艺能够长时间连续顺行；产品V2O5品位可达到98国家标准。
权利要求 :
1.一种多钒酸铵流态化生产粉状五氧化二钒的方法，其特征在于，所述方法采用流化床反应系统来实现，所述流化床反应系统包括物料预流化系统和流化床装置，流化床装置包括流化床主体结构、设置在流化床主体结构一侧的进料口、设置在流化床主体结构另一侧的粗颗粒物料出口和细颗粒物料出口、设置在流化床主体结构底部的气体分布器和流化气体入口、以及流化床主体结构的高度方向设置在流化床主体结构内部且具有控温功能的条形或板形构件，进料口与粗颗粒物料出口的高度差为1.20～1.30m，所述方法包括步骤：采用预流化系统对多钒酸铵物料进行预流化处理，以使多钒酸铵物料以流化状态从进料口3
进入流化床主体结构，同时从流化气体入口向流化床主体结构中提供流速为120～250Nm/h、压力为60～70kPa的压缩空气，通过条形或板形构件控制流化床主体结构内的温度为
490～560℃，多钒酸铵物料在流化床主体结构内的停留时间为40～60min，从粗颗粒物料出口和细颗粒物料出口得到粉状五氧化二钒，其中，所述多钒酸铵物料的粒径小于200目3
筛所对应的尺寸，所述预流化处理步骤气体流速为4～8Nm/h。
2.根据权利要求1所述的多钒酸铵流态化生产粉状五氧化二钒的方法，其特征在于，所述压缩空气的温度控制为200～300℃。
3.根据权利要求1所述的多钒酸铵流态化生产粉状五氧化二钒的方法，其特征在于，所述方法还包括采用细颗粒物料出口排出的、经过收尘处理的气体来预热压缩空气。
说明书 :
一种多钒酸铵流态化生产粉状五氧化二钒的方法
技术领域
[0001] 本发明涉及流态化五氧化二钒生产技术领域，具体来讲，涉及一种多钒酸铵流态化生产粉状五氧化二钒（V2O5）的方法。
背景技术
[0002] 目前，国内外工业化生产粉状V2O5的方法主要为分解炉、电炉或回转窑的“两步法”。“两步法”生产粉状V2O5温度控制复杂，容易出现结块现象，且能耗大，热利用率不高。另外，“两步法”为静态分解，分解得到氨气和氢气会将V2O5还原，从而使得V2O5外观颜色不均匀。
发明内容
[0003] 本发明的目的在于解决现有技术存在的上述不足中的至少一项。
[0004] 例如，本发明的目的之一在于提供一种能够用多钒酸铵以流态化方式生产粉状五氧化二钒且能耗低的方法。
[0005] 本发明提供了一种多钒酸铵流态化生产粉状五氧化二钒的方法。所述方法采用流化床反应系统来实现，所述流化床反应系统包括物料预流化系统和流化床装置，流化床装置包括流化床主体结构、设置在流化床主体结构一侧的进料口、设置在流化床主体结构另一侧的粗颗粒物料出口和细颗粒物料出口、设置在流化床主体结构底部的气体分布器和流化气体入口、以及流化床主体结构的高度方向设置在流化床主体结构内部且具有控温功能的条形或板形构件，进料口与粗颗粒物料出口的高度差为1.20～1.30m，所述方法包括步骤：采用预流化系统对多钒酸铵物料进行预流化处理，以使多钒酸铵物料以流化状态从进料口进入流化床主体结构，同时从流化气体入口向流化床主体结构中提供流速为120～3
250Nm/h、压力为60～70kPa的压缩空气，通过条形或板形构件控制流化床主体结构内的温度为490～560℃，多钒酸铵物料在流化床主体结构内的停留时间为40～60min，从粗颗粒物料出口和细颗粒物料出口得到粉状五氧化二钒。
250Nm/h、压力为60～70kPa的压缩空气，通过条形或板形构件控制流化床主体结构内的温度为490～560℃，多钒酸铵物料在流化床主体结构内的停留时间为40～60min，从粗颗粒物料出口和细颗粒物料出口得到粉状五氧化二钒。
[0006] 与现有技术相比，本发明的有益效果包括：反应温度低，有利于节能降耗；工艺能够长时间连续顺行；所生产的V2O5品位可达到98国家标准。
附图说明
[0007] 图1示出了本发明的多钒酸铵流态化生产粉状五氧化二钒的方法所使用的流化床装置的结构示意图。
[0008] 附图标记说明如下：
[0009] 1-流化床主体结构、2-进料口、3a-粗颗粒物料出口、3b-细颗粒物料出口、4-气体分布器、5-流化气体入口、6-控温构件
具体实施方式
[0010] 在下文中，将结合示例性实施例来详细说明本发明的多钒酸铵流态化生产粉状五氧化二钒的方法。
[0011] 如图1所示，在本发明的方法所使用的流化床装置包括流化床主体结构1、进料口2、粗颗粒物料出口3a、细颗粒物料出口3b、气体分布器4、流化气体入口5和控温构件6。
其中，进料口2设置在流化床主体结构1的一侧（如图1中的左侧），进料口2沿倾斜向上的方向设置；粗颗粒物料出口3a和细颗粒物料出口3b设置在流化床主体结构1的另一侧，细颗粒物料出口3b位于粗颗粒物料出口3a的上方，细颗粒物料出口3b沿倾斜向上的方向设置，粗颗粒物料出口3a沿倾斜向下的方向设置。粗颗粒物料出口3a高于进料口2，且二者之间的高度差（如图1中的L所示）为1.20～1.30m。气体分布器4和流化气体入口5设置在流化床主体结构1的底部，流化气体（例如，空气）依次经过流化气体入口和气体分布器后，进入流化床主体结构1的内部。控温构件为沿流化床主体结构1的高度方向设置在流化床主体结构1内部且具有控温功能的条形或板形构件，例如，控温构件可以为管状。在流化床内部的高度方向上设置控温构件（例如，挡板或换热管等）可以有效的抑制返混，破坏大气泡，有利于对抱团的物料进行破碎，延长物料的停留时间。
其中，进料口2设置在流化床主体结构1的一侧（如图1中的左侧），进料口2沿倾斜向上的方向设置；粗颗粒物料出口3a和细颗粒物料出口3b设置在流化床主体结构1的另一侧，细颗粒物料出口3b位于粗颗粒物料出口3a的上方，细颗粒物料出口3b沿倾斜向上的方向设置，粗颗粒物料出口3a沿倾斜向下的方向设置。粗颗粒物料出口3a高于进料口2，且二者之间的高度差（如图1中的L所示）为1.20～1.30m。气体分布器4和流化气体入口5设置在流化床主体结构1的底部，流化气体（例如，空气）依次经过流化气体入口和气体分布器后，进入流化床主体结构1的内部。控温构件为沿流化床主体结构1的高度方向设置在流化床主体结构1内部且具有控温功能的条形或板形构件，例如，控温构件可以为管状。在流化床内部的高度方向上设置控温构件（例如，挡板或换热管等）可以有效的抑制返混，破坏大气泡，有利于对抱团的物料进行破碎，延长物料的停留时间。
[0012] 在本发明的一个示例性实施例中，多钒酸铵流态化生产粉状五氧化二钒的方法采用流化床反应系统来实现。流化床反应系统包括物料预流化系统（例如，U型进料系统）和上述流化床装置。具体来讲，多钒酸铵流态化生产粉状五氧化二钒的方法为：采用预流化系统对多钒酸铵（缩写为APV）物料进行预流化处理，以使多钒酸铵物料以流化状态从进料口2进入流化床主体结构1，同时从流化气体入口向流化床主体结构1中提供流速为120～3
250Nm/h、压力为60～70kPa的压缩空气，通过条形或板形构件控制流化床主体结构1内的温度为490～560℃，多钒酸铵物料在流化床主体结构1内的停留时间为40～60min，从粗颗粒物料出口3a和细颗粒物料出口3b得到粉状五氧化二钒。例如，得到粉状五氧化二钒产品（包括从粗颗粒出料口和细颗粒出料口获得的V2O5颗粒）中，粒度大于120目筛所对应尺寸的产品占80%以上，粒度小于200目筛所对应尺寸的产品占20%以下。
250Nm/h、压力为60～70kPa的压缩空气，通过条形或板形构件控制流化床主体结构1内的温度为490～560℃，多钒酸铵物料在流化床主体结构1内的停留时间为40～60min，从粗颗粒物料出口3a和细颗粒物料出口3b得到粉状五氧化二钒。例如，得到粉状五氧化二钒产品（包括从粗颗粒出料口和细颗粒出料口获得的V2O5颗粒）中，粒度大于120目筛所对应尺寸的产品占80%以上，粒度小于200目筛所对应尺寸的产品占20%以下。
[0013] 此外，在本发明的示例性实施例中，压缩空气的温度控制优选控制为200～300℃。
[0014] 在本发明的示例性实施例中，优选地，多钒酸铵物料的粒径小于200目筛所对应的尺寸（简称为小于200目），否则不易于实现预流态化，然而，本发明的方法也可以使用粒径大于200目筛所对应尺寸的多钒酸铵物料。此外，预流化处理步骤气体流速优选为4～3
8Nm/h。
8Nm/h。
[0015] 在本发明的方法中，前期对多钒酸铵进行预流化可以使多钒酸铵原料以流化状态进入流化床，使物料在流化床内分布均匀，受热更均匀快速，与螺旋进料相比，预流化能够提前将多钒酸铵打散，回避了物料进入流化床还存在团状物料、块状物料等情况，使物料在流化床内流化效果更好，有利于为多钒酸铵物料在流化床主体结构中的反应提供良好的环境和氛围；此外，将进料口与粗颗粒物料出口的高度差为1.20～1.30m，对多钒酸铵物料在流化床中的停留时间起到直接影响，也对流化床内流化气体的流量、流速、压力起到间接影响，从而有利于缩短反应时间，降低流化床反应温度，降低能耗，对环境保护起到了很好的作用；此外，物料停留时间、流化床反应温度、流化气体的流速、流量、压力等因素相互影响，最终能够是本发明的工艺长时间连续顺行；此外能够制得达到国标GB3283-87中对品位为98%的V2O5（简称为98国家标准）的要求的粉末五氧化二钒。
[0016] 与现有技术相比，本发明的方法的有益效果包括：反应温度低，有利于节能降耗；工艺能够长时间连续顺行；所生产的V2O5品位可达到98国家标准。
[0017] 下面结合具体示例来说明本发明的示例性实施例。
[0018] 示例1
[0019] 设置进料口和粗颗粒出口的高度差为1.21m。
[0020] 多钒酸铵物料的粒度小于200目。采用U阀进料系统对多钒酸铵物料进行预流化处理，以使多钒酸铵物料在进入流化床前处于流化状态。控制从流化气体入口进入流3
化床主体结构的压缩空气的流速为160±10Nm/h、压力为62±2kPa。通过控温构件控制流化床主体结构内的温度为520±5℃，多钒酸铵物料在流化床主体结构内的停留时间为
50±5min，从粗颗粒物料出口和细颗粒物料出口得到粉状五氧化二钒。得到粉状五氧化二钒产品中，粒度大于120目筛所对应尺寸的产品占约82%，粒度小于200目筛所对应尺寸的产品占约16%。所得五氧化二钒V2O5品位为98.2%，满足98国家标准的要求。
化床主体结构的压缩空气的流速为160±10Nm/h、压力为62±2kPa。通过控温构件控制流化床主体结构内的温度为520±5℃，多钒酸铵物料在流化床主体结构内的停留时间为
50±5min，从粗颗粒物料出口和细颗粒物料出口得到粉状五氧化二钒。得到粉状五氧化二钒产品中，粒度大于120目筛所对应尺寸的产品占约82%，粒度小于200目筛所对应尺寸的产品占约16%。所得五氧化二钒V2O5品位为98.2%，满足98国家标准的要求。
[0021] 示例2
[0022] 设置进料口和粗颗粒出口的高度差为1.24m。
[0023] 多钒酸铵物料的粒度为小于200目。采用U阀进料系统对多钒酸铵物料进行预流化处理，以使多钒酸铵物料在进入流化床前处于流化状态。控制从流化气体入口进入流3
化床主体结构的压缩空气的流速为220±10Nm/h、压力为68±2kPa。通过控温构件控制流化床主体结构内的温度为500±5℃，多钒酸铵物料在流化床主体结构内的停留时间为
45±5min，从粗颗粒物料出口和细颗粒物料出口得到粉状五氧化二钒。得到粉状五氧化二钒产品中，粒度大于120目筛所对应尺寸的产品占约85%，粒度小于200目筛所对应尺寸的产品占约13%。所得五氧化二钒V2O5品位可达98.3%，满足到98国家标准。
化床主体结构的压缩空气的流速为220±10Nm/h、压力为68±2kPa。通过控温构件控制流化床主体结构内的温度为500±5℃，多钒酸铵物料在流化床主体结构内的停留时间为
45±5min，从粗颗粒物料出口和细颗粒物料出口得到粉状五氧化二钒。得到粉状五氧化二钒产品中，粒度大于120目筛所对应尺寸的产品占约85%，粒度小于200目筛所对应尺寸的产品占约13%。所得五氧化二钒V2O5品位可达98.3%，满足到98国家标准。
[0024] 示例3
[0025] 设置进料口和粗颗粒出口的高度差为1.30m。
[0026] 多钒酸铵物料的粒度为小于200目。采用U阀进料系统以流速为4±1Nm3/h的气体对多钒酸铵物料进行预流化处理，以使多钒酸铵物料在进入流化床前处于流化状3
态。控制从流化气体入口进入流化床主体结构的压缩空气的流速为200±10Nm/h、压力为
65±2kPa、温度为220±5℃。通过控温构件控制流化床主体结构内的温度为530±5℃，多钒酸铵物料在流化床主体结构内的停留时间为55±5min，从粗颗粒物料出口和细颗粒物料出口得到粉状五氧化二钒。得到粉状五氧化二钒产品中，粒度大于120目筛所对应尺寸的产品占约95%，粒度小于200目筛所对应尺寸的产品占约4%。所得五氧化二钒V2O5品位可达98.4%，满足到98国家标准。
态。控制从流化气体入口进入流化床主体结构的压缩空气的流速为200±10Nm/h、压力为
65±2kPa、温度为220±5℃。通过控温构件控制流化床主体结构内的温度为530±5℃，多钒酸铵物料在流化床主体结构内的停留时间为55±5min，从粗颗粒物料出口和细颗粒物料出口得到粉状五氧化二钒。得到粉状五氧化二钒产品中，粒度大于120目筛所对应尺寸的产品占约95%，粒度小于200目筛所对应尺寸的产品占约4%。所得五氧化二钒V2O5品位可达98.4%，满足到98国家标准。
[0027] 示例4
[0028] 设置进料口和粗颗粒出口的高度差为1.25m。
[0029] 多钒酸铵物料的粒度为小于200目。采用U阀进料系统以流速为6±1Nm3/h的气体对多钒酸铵物料进行预流化处理，以使多钒酸铵物料在进入流化床前处于流化状3
态。控制从流化气体入口进入流化床主体结构的压缩空气的流速为220±10Nm/h、压力为
65±2kPa、温度为280±5℃。通过控温构件控制流化床主体结构内的温度为500±5℃，多钒酸铵物料在流化床主体结构内的停留时间为50±5min，从粗颗粒物料出口和细颗粒物料出口得到粉状五氧化二钒。得到粉状五氧化二钒产品中，粒度大于120目筛所对应尺寸的产品占约90%，粒度小于200目筛所对应尺寸的产品占约9%。所得五氧化二钒V2O5品位可达98.0%，满足到98国家标准。
态。控制从流化气体入口进入流化床主体结构的压缩空气的流速为220±10Nm/h、压力为
65±2kPa、温度为280±5℃。通过控温构件控制流化床主体结构内的温度为500±5℃，多钒酸铵物料在流化床主体结构内的停留时间为50±5min，从粗颗粒物料出口和细颗粒物料出口得到粉状五氧化二钒。得到粉状五氧化二钒产品中，粒度大于120目筛所对应尺寸的产品占约90%，粒度小于200目筛所对应尺寸的产品占约9%。所得五氧化二钒V2O5品位可达98.0%，满足到98国家标准。
[0030] 综上所述，本发明方法具有工艺简单易用、设备要求低、操作方便、适应性广、成本低、产品纯度高、粒度均匀、能耗低、环保等优势，具有很好的社会效益和经济效益。
[0031] 尽管上面已经结合附图和示例性实施例描述了本发明，但是本领域普通技术人员应该清楚，在不脱离权利要求的精神和范围的情况下，可以对上述实施例进行各种修改。