[发明专利]热解重镁水制取碱式碳酸镁的方法及其装置

说明书

技术领域

本发明属于碳酸镁生产技术领域，尤其涉及一种热解重镁水制取碱式碳酸镁的方法。

背景技术

重镁水即碳酸氢镁的水溶液，碳酸氢镁在水中的溶解度分别为：20℃时120g/（100g水）、40℃时80g/（100g水）、80℃时20g/（100g水），该数据是以MgO在饱和了CO₂的水中的溶解度计。碳酸氢镁是不稳定的弱酸盐，碳酸氢镁在水中受热时发生分解反应即热解，反应过程吸收热量，主要反应式如下：

5Mg(HCO₃)₂ ＋ nH₂O ＝ 4MgCO₃·Mg(OH)₂·4H₂O ↓ ＋ 6CO₂ ↑ ＋ nH₂O －Q

由反应式可知：温度上升、降低液体内部及表面二氧化碳分压有利于反应向右进行。根据反应动力学可知：二氧化碳分压是制约反应的主要因素，二氧化碳分压高则反应所需温度高，二氧化碳分压低则反应所需温度低。

常规热解重镁水制取碳酸镁的生产方法分为二类，第一类方法是升高重镁水温度：1）、蒸汽间壁加热重镁水，2）、蒸汽直接加热重镁水，3）、锅炉直接加热重镁水。第二类方法是降低液体表面二氧化碳分压：1）、真空泵形成负压，2）、文丘里喷射器形成负压，3）、鼓风机提供正压空气吹入重镁水。

第一类方法存在的弊端：1）、热能利用率低，需要为热解专门设置锅炉，使用锅炉产生的蒸汽加热重镁水，或者使用锅炉直接加热重镁水，此方式中燃料燃烧时600℃以上的高温区及热辐射区的热能未有效利用，且蒸汽与重镁水的热交换过程热量损失较多，燃料消耗多。2）、重镁水在热解过程中生成的碱式碳酸镁沉淀以结晶方式从水中析出，在结晶析出、成长的同时因分解反应产生的碱式碳酸镁结晶过饱和度增加过快，容易在热解器或锅炉的表面形成结疤，堵塞热解器或锅炉，引起热解器或锅炉换热效率低、作业周期短（10～20天），不能连续生产，系统不能长周期平稳运行。第二类方法存在的弊端是产生负压或正压的动力（电）消耗量大。

常规方法普遍存在燃料消耗多、电耗高、热解器或锅炉易结疤、作业周期短（10～20天），不能连续生产，系统不能长周期平稳运行的弊端。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低能耗、使用效果好的热解重镁水制取碱式碳酸镁的方法及其装置。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种热解重镁水制取碱式碳酸镁的方法，其包括如下步骤：

温度为20－60℃、质量浓度为3.5－100g/L的碳酸氢镁水溶液与温度为40－90℃的饱和碱式碳酸镁溶液或含少量固体结晶的饱和碱式碳酸镁溶液按体积比1:0.05－29（体积比优选1:1－2）混合后，进入温度为40－90℃的热解器中换热，停留时间为10－240min，换热后的反应液经固液分离得到固体碱式碳酸镁结晶和滤液，固体碱式碳酸镁结晶经干燥后即得。

碳酸氢镁水溶液与饱和碱式碳酸镁溶液或含少量固体结晶的饱和碱式碳酸镁溶液在混合器中混合，其中，两者采用下述方式混合时，效果较好：所述饱和碱式碳酸镁溶液或含少量固体结晶的饱和碱式碳酸镁溶液自混合器上部进入，经喷淋下降与自混合器下部进入的碳酸氢镁水溶液混合。

具体的，所述温度为40－90℃的饱和碱式碳酸镁溶液可以是来自固液分离产生的部分滤液。

进入热解器内换热后的反应液可先经离心沉降得重相系和轻相系，再对重相系进行固液分离；所述温度为40－90℃的饱和碱式碳酸镁溶液可以是来自离心沉降产生的轻相系。

所述温度为40－90℃含少量固体结晶的饱和碱式碳酸镁溶液可以是来自换热后的部分反应液，其固体结晶含量为1.8－50g/L，固体结晶为碱式碳酸镁。

一种实现所述热解重镁水制取碱式碳酸镁的装置，该装置包括顺次连接的混合器、泵、热解器、固液分离器和干燥器。

具体的，所述热解器为盘管式换热器、列管式换热器、板式换热器或釜式换热器或其组合；所述固液分离器为带式真空过滤机、转鼓真空过滤机、盘式过滤机、板框压滤机、离心机或沉降槽；所述干燥器为箱式干燥器、隧道式干燥器、气流干燥器、滚筒干燥器、流化床干燥器或回转干燥器。

所述固液分离器可以与混合器相连通，用以使固液分离器分离所得的滤液可回流至混合器内。

所述热解器经旋流器与固液分离器连接，该旋流器与混合器相连通，用以使旋流器离心沉降所得的轻相系能回流至混合器内。