热量回收再利用的方法及其装置和应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种能量的回收和再利用方法，尤其涉及一种在铁的氧化物生产过程 中，对加入蒸汽的回收和再利用的方法，以及适用于该种方法的装置。
【背景技术】
[0002] 氧化铁是一种重要的铁的氧化物，其作为催化剂用于油漆、油墨和橡胶等工业中， 还广泛用于油漆、橡胶、塑料化妆品、建筑精磨材料、精密五金仪器、光学玻璃、搪瓷、文教用 品、皮革、磁性合金和高级合金钢的着色，作为颜料用于油漆、橡胶、塑料和建筑等的着色， 以及玻璃、宝石和金属等材料的抛光剂等。
[0003] 多种方法可以制取铁的氧化物，较常见的如：铁皮与硫酸生成的硫酸亚铁经氧化 还原反应制取。根据铁的氧化物的晶胞结构的差异，常见的有铁黑、铁黄和铁红等几种，这 些不同颜色的铁的氧化物由生产中的晶种决定。
[0004] 中国发明专利ZL03128113. 3提供了一种以铁粉还原法生产有机产品同步生产氧 化铁黑的方法，将铁粉、反应介质、水投入到还原反应罐中，用蒸汽加热活化0. 5小时-1小 时，反应温度为50°C -95°C，反应压力为常压，搅拌转速为60转/分钟-12转/分钟，还原 反应罐中PH值为5-8,反应过程连续滴加有机原料，并间断补充铁粉、反应介质和水，始终 维持有机原料、铁粉、反应介质、水的重量配比为I : 0.5-1. 5 : 0.01-0. 1 : 2-5,有机产 品、铁泥的悬浮物从还原反应罐出料口连续出料；将反应生成的悬浮物经过滤、洗涤、筛分、 过滤和干燥等制得。
[0005] 中国发明专利ZL201110008756. 7提供了一种高纯氧化铁黑颜料及其生产方法， 采用硫酸亚铁和氢氧化钠在氧化桶内进行反应。在碱性条件下，生成氢氧化亚铁溶胶，通入 蒸汽升温进行反应，达到规定温度后，通入空气进行氧化，反应一定时间后即可制得所需高 纯氧化铁黑。
[0006] 中国发明专利ZL201110062503. 8提供了一种利用硝酰氯尾气制备氧化铁红颜料 的方法，采用氯代硝基苯高温氯化生产过程中的尾气，与铁粉进行硝基还原反应后产生的 铁泥混合，通入蒸汽加热90~KKTC，同时搅拌使化工铁泥溶解，跟踪测定溶液中Fe 3+的含 量和铁泥的加入量使溶液中Fe3+含量达到110~130g/L后，过滤，滤液加氨水调pH值为 6~9,使三价铁生成氢氧化铁，离心分离，取固体加热至105°C~115°C，制得氧化铁红颜 料。
[0007] 铁的氧化物生产过程中，尤其是大规模生产，通常采用向反应体系通入蒸汽的方 式完成，同时也有含水的高温气体（水分约占气体的50v/v% )从反应体系排出，并需要不 断向反应体系中补充蒸汽，以维持反应所需要的温度。据计算每生产一吨产品一般需要消 耗七吨蒸汽，因此，产生这些蒸汽所需的能量亦巨大地被消耗，生产成本亦难以有效下降。
【发明内容】
[0008] 本发明的一个目的在于提供一种热量回收再利用的方法，将反应体系中输出的蒸 汽回收再利用，以提高热能的利用效率，提高经济效益。
[0009] 本发明的另一个目的在于提供一种热量回收再利用的装置，便于将反应体系中输 出的蒸汽回收再利用，以提高热能的利用效率，提高经济效益。
[0010] 本发明的再一个目的在于提供一种热量回收再利用的方法和装置，用于铁的氧化 物生产，对蒸汽进行回收在利用，以提高热能的利用效率，提高经济效益。
[0011] 本发明提供的一种热量回收再利用的方法，其步骤如下：
[0012] 将反应器中排出的第一水气与具有第一温度的液态水进行第一次热量传递，得到 具有第二温度的液态水；然后将具有第二温度的液态水与空气进行第二次热量传递，得到 具有第二水气和具有第一温度的液态水，将第二水气输回反应器，第一温度的液态水再与 具有第一水气进行第一次热交换，以实现热传递的周而复始和热能的回收利用。
[0013] 第一水气为从反应器排出时通常含有30v/v%~95v/v%的水分，以及如：但不仅 限于氮气和氧气等其它气体，温度为60°C~99°C。
[0014] 第一温度是指温度范围为30°C~70°C。具有此温度的液态水相对于第一水气具 有的温度偏低，以利于热传递的进行。
[0015] 第二温度是指温度范围为50°C~90°C。第一水气与第一温度的液态水进行热量 传递后，液态水因吸热而使水温显著提高，由此实现了第一次热传递。
[0016] 空气来自于环境，其温度随着环境气温的升高而升高，或降低而降低。自环境且温 度较低的空气被含有较高热能的具有第二温度的液态水加热，从而实现了第二次热传递。
[0017] 被加热的空气形成第二水气，通常含有30v/v%~90v/v%的水分，以及如：但不 仅限于氮气和氧气等其它气体，温度为65°C~90°C，此即为第二水气。同时，具有第二温度 的液态水因热量丧失而温度降低，成为了具有第一温度的液态水，再与第一水气进行第一 次热传递，以此周而复始。
[0018] 本发明提供的热量回收再利用的方法，第一次热量传递使用第一换热塔，优先选 择填料塔，塔内使用塔内件（如：液体分布器）和填料（如：金属或非金属填料）填充。第 一水气从第一换热塔的下方进入，具有第一温度的液态水从第一换热塔的上方进入，第一 水气将热量传递给具有第一温度的液态水，产生具有第二温度的液态水，并放空气体。
[0019] 本发明提供的热量回收再利用的方法，第二次热量传递使用第二换热塔，优先选 择填料塔，塔内使用塔内件（如：液体分布器）和填料（如：金属或非金属填料）填充。具 有第二温度的液态水从第二换热塔的上方进入，来自环境的空气从第二换热塔的下方进 入，具有第二温度的液态水将热量传递给空气，产生第二水气和具有第一温度的液态水，第 二水气自塔顶输入反应器。
[0020] 本发明提供的上述各种热量回收和再利用方法，适用于铁的氧化物（如：但不仅 限于铁黄、铁红和铁黑等）工业化生产中热量的回收与再利用，减少能源的消耗，增加经济 效益。
[0021] 为实现上述的热量回收再利用方法，本发明还提供一种热量回收再利用装置，包 括
[0022] 第一换热塔，其下方通入第一水气，上方通入具有第一温度的液态水，第一水气与 具有第一温度的液态水进行第一次热传递，产生具有第二温度的液态水；
[0023] 第二换热塔，其上方与第一换热塔连通，通入具有第二温度的液态水，下方通入空 气，产生第二水气，可自塔顶排出。
[0024] 排出的第二水气直接通入反应器而被直接利用，或被输入其它容器等方式先收 集，再使用而实现间接利用。
[0025] 本发明的热量回收再利用装置，还包括排气出口，设于第一换热塔，将第一次热量 传递后气体由此排空。
[0026] 本发明的热量回收再利用装置，还包括管道和输送泵，管道用以连接第一换热塔、 第二换热塔、输送泵和铁的氧化物反应器等，输送泵用于输送气体或液体。
[0027] 本发明技术方案实现的有益效果：
[0028] 本发明提供的热量回收和再利用方法，以液态水为热传递媒介，吸收生产中排出 的气体的热量，再将热量传递给来自环境的空气，以此将生产中被气体带出的热量和水分 得以回收，并再次用于生产，使得热量得到充分回用，降低了吨产品生产的蒸汽消耗，提高 了经济效益。
[0029] 本发明提供的热量回收和再利用方法，尤其适用于气-液两相的液相（如：空 气-水液相）氧化生产中，以氧化铁液相氧化